Merkezi sinir sisteminin, kafa boşluğu içinde yer alan parçası, ansefal olarak adlandırılır. Ansefal, -Encéphale- Fransızca kelime anlamıyla, tüm beyin anlamına gelir. Ansefaldeki merkezlerin, en önemlileri; omurilik soğanı, beyincik ile beyindir.
- Canlı türlerinin beyinleri, şekil ve boyut gibi çeşitleri özellikleri açısından, değişiklik gösterir. Bu sebeple ortak özelliklerini belirlemek oldukça güçtür.
Beyin mimarisinin geniş tür yelpazesi için, uygulanabilir bazı prensipleri bulunur. Bu geniş yelpazede beyin yapısı, bazı yönlerden hemen hemen birçok hayvan türünde ortak olup, diğer yönleri “gelişmiş” beyni ilkel örneklerinden ayırır, ya da omurgalı ve omurgasızları ayırt ettiği söylenebilir.
Beyin anatomisi hakkındaki bilgileri pekiştirmek adına, beyinle alakalı detaylı görselleri incelemek faydalı olabilir.
Beyin dokusu, üzerinde çalışmak için fazlasıyla yumuşak bir yapıya sahip olduğundan, doğal halinde incelemek güç olduğu belirtilir. Bu sebeple, kompleks teknikler geliştirilmiştir.
- Bu tekniklerden bazıları; alkol ya da diğer fiksatiflelere muamele yöntemlerle, sertleştirme ve istenen çalışmaya göre, iç incelemesine hazır hale getirilmesidir.
Gözle görülür biçimde, beynin iç kısımlarında gri madde denen koyu renkli alanlara rastlanır. Daha açık renkli şekilde, bu bölümden ayrılmış beyaz madde de gözlenir. Daha fazla bilgi ise, spesifik bir molekülün, yüksek konsantrasyonlarda bulunduğu yerleri gösteren, çeşitli kimyasallarla boyanmış beyin dokusu örneklerinden elde edilebilir. Ayrıca mikroskoplarla, beynin mikro yapısı da incelenebilir ve beynin bir bölümünden diğerine olan bağlantı yolları da takip edilebilir.
Beynin Hücresel Yapısı
Bütün türlerin beyinleri, iki geniş hücre sınıfından oluşur. Bunlar, Nöronlar ve gliyal hücrelerdir. Gliyal hücreler; tutkal, gliya ya da nörogliya olarak da bilinir. İlgili hücreler çeşitli tiplere ayrılır ve birçok kritik, hayati görevi yerine getirirler. Bazıları yapısal desteklik, metabolik destek, yalıtım ve gelişime rehberlik etme şeklinde belirtilebilir.
Bilindiği üzere nöronlar, beyindeki en önemli hücreler olarak ele alınır. Nöronlar, aldıkları sinyalleri akson adı verilen hücre gövdesinden çıkan ve genelde birçok dala sahip, protoplasmik lif yapısındaki uzantılarıyla diğer bölgelere iletirler. Bazen yakın bölgelere bazen de beynin ve vücudun uzak noktalarına bu impulslar taşınır.
- Bir aksonun boyu, olağanüstü derecede uzun olabilir. Örneğin cerebral korteksin bir piramit hücresi (bir tür nöron) büyütülseydi, muazzam derecede uzun olabilirdi, hatta insan vücudu kadar uzayabileceği söylenebilir. Eğer akson da aynı derecede büyütülebilseydi, birkaç santimetre çapında ve kilometrelerce uzunlukta, bir kablo ortaya çıkabilir. Aksonlar, bu sinyalleri, aksiyon potansiyeli adı verilen, elektrokimyasal iletiler şeklinden, saniyenin binde biri sürede ve saniyede 1-100 metre hızla iletirler.
Karşılaştırmalı Anatomi:
Beyin, karşılaştırmalı anatomi kategorisinde, 3 hayvan grubunda karmaşık beyin bulunur.
- Fare
- Eklembacaklılar-Artropod. Örneğin böcekler ve kabuklu hayvanlar.
- Kafadanbacaklılar-Cephalopod. Örneğin ahtapot ve mürekkepbalığı ve omurgalılar.
Eklembacaklıların ve kafadanbacaklıların beyni, birbirine paralel ikiz sinirden meydana gelir. Eklembacaklılar üç loptan ve görme işlemi için oluşmuş göz arkasındaki geniş “optik lop”lardan oluşan merkezi bir beyine sahiptirler.
- Omurgalıların beyni, sonradan omuriliğe dönüşecek olan, arkadaki bir nöral tüpün öndeki kısmından gelişir. Omurgalılarda beyin kafatası kemikleri tarafından korunur. Serebral korteksin kıvrım sayısı, canlının gelişmişliğini belirler. Kıvrım sayısı arttıkça basamak yükselir.
- Balık, sürüngen gibi ilkel omurgalılar beyninin dış katmanlarında, altı katmandan daha az nörona sahiptir. Bu konfigürasyona allokorteks ya da heterotipik korteks adı verilir.
Memeliler gibi daha karmaşık omurgalılarda, allokortekse ek olarak, altı bölmeli neokorteks ya da homokorteks bulunur. Memelilerde, daha fazla kıvrımlı beyin, daha gelişmiş beyinle karakterize edilir. Bu kıvrımlar, kafatasına sıkışmış beyindeki nöronlara, daha geniş bir alan sağlar. Kıvrılma, daha fazla gri maddenin, daha az bir hacmin içine yerleşmesini sağlar.
Kıvrımlar, tıp dilinde Gyrus-Çoğul gyri, kıvrımlar arası boşluk da Sulcus-çoğul sulci olarak adlandırılır. İnsan beyni üç zarla sarılıdır. Bunlar, en dışta Duramater, ortada Araknoid Tabaka, en içte ise Piamater şeklindedir.
- Beynin, genel histolojik incelenmesi, kişiden kişiye değişmese de yapısal anatomi incelemesi farklı olabilir. Temel embriyolojik bölümlerin tersine, spesifik gyrus ya da sulcusların yeri, birincil duyu bölgeleri ve diğer yapıların yerleri türlere göre değişebilir.
Omurgasızlar:
Omurgasızlarda, böceklerde beyin dört bölümden oluşur. Optik bölmeler, protoserebrum, dutoserebrum, tritoserebrum şeklindedir. Optik bölmeler, her bir gözün arkasında bulunur ve görsel uyarıyı sağlar. Protoserebrum, kokuya cevap veren mantar vücudu ve merkezi vücut kompleksini barındırır. Arı gibi bazı türlerde, mantar vücut kısmı, görme duyusundan da uyarı alır.
- Dutoserebrumda kokuları birbirinden ayırt etmeyi sağlayan, baştaki antenlerin dokunma reseptörlerinden bilgi alan anten lobları bulunur.
Sineklerin ve güvelerin anten lobları oldukça karmaşıktır. Kafadanbacaklılarda beynin özofagus tarafından ayrılmış iki bölgesi bulunur. Supraözofagal kütle ve subözofagal bölge, bu iki kütle birbiriyle iletişimini bazal loplar ve arka magnoselüler loplarla sağlar. Geniş optik loplar, bazen beynin bölmesi olarak tanımlanmaz, çünkü anatomik olarak beyinden ayrıdırlar. Aynı şekilde optik saplarla beyine katılırlar. Ama optik loplar görme işlemini sağladıklarından fonksiyonel olarak beynin bir parçası sayılır.
İşlevleri:
Duyu organlarından gelen bilgi beyinde toplanır. Beyin aldığı bilgi doğrultusunda organizmanın yapacağı hareketi belirler. Beyin kendine gelen veriyi işleyerek, çevrenin yapısına dair çıkarımlar yapar. İşlenmiş bu bilgiyi hayvanın, o anki ihtiyaçlarına dair bilgi ve geçmişe dair anılarla birleştirir. Bu işlemlerin sonucunda ve doğrultusunda hareket örgüleri oluşturur. Sinyalleri işleme süreci çok sayıda farklı işleve sahip, alt sistem arasında karmaşık bir etkileşim gerektirir.
- Nöronlar aksonlar boyunca hareket eden elektriksel sinyaller üretirler. Elektriksel ileti sinaps olarak adlandırılan bağlantı noktasına ulaştığında, nörotransmitter denen diğer hücrelerin reseptörlerine bağlanıp, elektriksel aktiviteyi sürdüren kimyasalların salgılanmasını sağlar.
Omurgalılar ile Omurgasızlar Arasındaki Farklar:
Omurgalılarda, bırakılan nörotransmittere ve tutulan reseptörün türüne bağlı olarak, kas fiberindeki tepki hem uyarıcı hem de engelleyici olabilir. Omurgasızlarda, bir kas fiberinden nörotransmittere Örneğin asetilkoline (ACh) yapılan tepki yalnızca uyarıcı olabilir.
- Refleks hareketleri, refleks hareketi, bir duyu girdisi ile belirli bir motor çıktısı arasında çok veya az bağlantı oluşturan sinirsel bir devredir. Rekleks devreleri çeşitli karmaşık yapılara sahiptirler. En basit spinal refleksler, omurilikteki internöronu etkinleştiren, duyu nöronları ile başlayan üçlü element zinciri tarafından oluşturulurlar.
Sıcak bir yüzeye dokunduktan sonra, eli hızla çekme gibi bazı refleks tepkileri koruyucu iken, diz kapağı kirişine vurulduğunda, bacağın hareket etmesi gibi diz kapağı refleksi sıradan bir davranıştır.
