7.1. Ağrı-Acı (Nociception)

Fizyolojik acı ve ağrı duyusu, dokulara zarar verebilecek uyaranların algısı olarak özetlenebilir. Bu algının oluşturulmasında, birden fazla almaç tipi görev alır. Mekanik, termal ya da kimyasal değişikliklere karşı duyarlı olan bu almaçlara toplu olarak “nosiseptör” adı verilir. Birden fazla almaç tipinin görev alması nedeniyle, bu duyunun ortaya çıkış şekli de oldukça karmaşıktır. Ancak, genel mekanizma, ağrı almaçlarında oluşturulan uyartıların omurilik aracılığıyla beyne ulaştırılması şeklindedir. Ağrı ve acı duyusu, beynin somatosensörik alanında bulunur.

Ağrı-acı almaçları deride, eklem yerlerinde, kaslarda ve sindirim sistemi organları gibi belirli iç yüzeylerde bulunur. Bu almaçların tamamı, gövdeleri trigeminal gangliada (yüz bölgesinden sorumlu) ya da dorsal kök gangliada (vücudun geri kalanından sorumlu) bulunan serbest sinir sonlanmalarıdır. En önemli özellikleri, impuls üretmek için belirli bir eşik değerlerinin bulunmasıdır. Ağrı kesici ilaçların çoğu, bu eşiği artırmak yoluyla işe yarar. Vücudun doğal ağrı dindiricileri olan endorfinler ve enkefalinler de, morfin ve diğer opiat analjezikler gibi, yine ağrının algı eşiğini yükseltirler.

Ağrı ve acı duyusunun varlığı, balıklar da dahil olmak üzere omurgalıların çoğuna ek olarak, yassı solucanlar, deniz sümüklüböcekleri, meyve sinekleri ve sülükler gibi çeşitli omurgasızlarda da bilinmektedir. Bu canlılardaki ağrı-acı almaçları 40°C’nin üzerindeki sıcaklıklara, düşük pH değerlerine, acı biberin etken maddesi olan kapsaisine, çeşitli toksinlere ve doku hasarına karşı duyarlıdır.

Bir canlının fizyogenetik düzeyi, yani genetiksel gelişmişliği yükseldikçe, ağrı almaçlarının sayısı da artar. Örneğin, bir insan ve bir tavuk karşılaştırılacak olursa, insanın ağrı almaçlarının sayısının tavuktan daha fazla olduğu görülür. Bu durum, bir insanın bir tavuktan daha fazla ağrı ya da acı hissedebileceği anlamına da gelmektedir. Bir insanın duyabileceği en şiddetli ağrıyı ise böbrekler üretir.

7.2. Denge ve Vücut Pozisyonu (Equilibrioception)

Canlılarda denge duyusundan, vücudun pozisyonunu algılayan almaçlar sorumludur. Çeşitli canlı gruplarında, bu algı için özelleşmiş olan farklı yapılar görülür. Çok basit yapılı omurgasız hayvanlar olan süngerler, vücutlarını sürekli olarak dik konuma getirerek, bir tür denge duyusuna sahip olduklarını gösterirler. Süngerlerde, su akıntısının yönünü algılanabildiği bilinmektedir. Ancak, bu canlılarda denge duyusundan sorumlu olan mekanizmanın ayrıntıları henüz tam olarak bilinmemektedir.

Denizanaları ve denizlalelerinde, denge duyusundan özel bir kesecik sorumludur. “Statokist” adı verilen bu kese sıvıyla doludur ve bu sıvının içinde yüzen bir ya da birkaç adet denge taşı bulunur. Bu taşlar, hayvanın vücut pozisyonuna göre kesenin içinde hareket eder. Kesenin tüm içini astarlayan duyu kılları da, taşın kese içindeki konumunu algılayarak, hayvanın dengesini sağlar. Yumuşakçalarda, kabuklularda ve toprak solucanlarında da yine “statolit” adı verilen denge taşları bulunmaktadır.

Bazı böceklerde, iki kanat çiftinden bir çifti körelerek “halter organı” halini almıştır. Strepsiptera’da ön, Diptera’da arka kanat çiftinin körelmesiyle oluşmuş topuz şeklindeki bu organlar, özellikle uçuş esnasında vücudun pozisyonundaki değişiklikleri algılar. Bu anlamda halter organları, denge duyusundaki görevlerine ek olarak, uçuş sırasında canlıya kılavuzluk da yaparlar.

İnsandaki denge duyusundan, iç kulaktaki vestibüler sistem sorumludur. Bu sistem, düzlemsel hareketleri algılayan otolitleri ve eksensel dönüş hareketlerini algılayan daire kanallarını kapsar. Birbirlerine göre 3 farklı düzlemde uzanan yarım daire kanalları, başın bu düzlemlerdeki dönme hareketlerini algılar. Bu algılama, kanalların içini dolduran endolenf sıvısının, kanalların iç kısmını astarlayan duyu kıllarını uyarması yoluyla gerçekleşir. Yarım daire kanalları ve salyangozu da içeren kanallar sisteminin tamamı, labirent olarak bilinir. Her iç kulakta 2 tane olarak bulunan otolitler de, (sacculus ve utriculus) aynı şekilde başın ileri-geri ve yukarı-aşağı hareketlerini algılar.

Denge duyusu, sıklıkla başka yapılardan da yardım alır. İnsanda, görme duyusu ve vücut bölümlerinin birbirine göre konumlarına ilişkin algı, denge duyusuna yardımcıdır. Denge duyusu insandan çok daha başarılı olan kediyse, dengesini sağlamak için, iç kulak yapılarına ek olarak kuyruğunu kullanır. Kuyruk, kangurularda da dengeye yardımcıdır.

7.3. Hareket ve Hızlanma (Proprioception)

Hareket duyusu, vücudun kuvvet kullanarak hareket edip etmediğini, hareket ediyorsa hızın sabit olup olmadığını ve vücudun farklı bölgelerinin birbirlerine göre konumlarının ne olduğunu algılamakla ortaya çıkar. Bu algıda, kaslarda ve eklem yerlerinde bulunan gerim almaçlarından ve kinestetik almaçlardan gelen bilgiler kullanılır.

Bazen bu duyuyla aynı anlamda kullanılabilen kinestezi terimiyse, daha çok kinetik hareketin algısına yöneliktir. Oysa gerçek hareket duyusu, denge duyusuna da bağlıdır. Örneğin, iç kulak enfeksiyonu geçirmekte olan bir kişi, normal yürüme hareketini yapabilir, ancak denge duyusu zayıfladığı için düzgün yürüyemez. Bu anlamda, kinestezi düzgün çalışmaktadır, ancak esas hareket duyusu zayıflamıştır. Kinestezi, göz-el eşgüdümünde de önemlidir ve üzerinde çalışılarak geliştirilebilir.

Canlılar ayrıca, vücudun çeşitli yüzeylerinde bulunan duyu kılları yardımıyla, içinde yaşadıkları hava ve su ortamındaki hareketleri de duyumsayabilirler. Süngerlerde su akıntısının yönünü tespit etmeye yarayan hücreler, böceklerde işitme duyusuna da yardımcı olan Johnston organı, çekirgelerin hava akımlarını hissetmelerini sağlayan sensillalar, akrebin kıskaçları üzerinde bulunan duyu kılları ve balıklarda su akıntısının yönünü algılamalarına yardımcı olan yanal çizgi sistemi, bu algı için kullanılan yapılardandır.

7.4. Sıcaklık (Thermoception)

Canlıların hepsi için sıcaklık, yaşamsal önem taşır. Bunun esas nedeni, vücuttaki metabolizma olaylarında yürütücü ve düzenleyici olarak iş gören proteinlerin, belirli sıcaklık aralıkları dışında yapılarının bozulması ve işlevlerini yitirmeleridir. Yumurtalarını suya ya da toprağa bırakan canlılar için de sıcaklık algısı önemlidir. Yumurtaların bırakıldığı ortamın sıcaklığı, yumurtaların düzgün gelişimini sağlamanın yanında, deniz kaplumbağası ve timsah gibi bazı hayvanlarda, yumurtaların içinde gelişen yavruların cinsiyetini de belirler.

Büyük vücutlu canlılarda sıcaklık duyusundan, esas olarak derideki almaçlar sorumludur. Memeli hayvanların derisinde, sıcaklık duyusundan sorumlu iki farklı tip almaç bulunmaktadır: vücut sıcaklığından daha yüksek sıcaklıkları algılayan Ruffini organları ve daha düşük sıcaklıkları algılayabilen Krause bulbusları.

Bazı canlılarsa, sıcaklık duyusunu avlanmak için kullanırlar. Boalar, pitonlar ve bazı engerekler, ağızlarının kenarlarında bulunan çukur organları yardımıyla, sıcak nesnelerden yayılan kızılötesi ışımaları algılayabilirler. Benzer bir organ, vampir yarasanın burun bölgesinde bulunmaktadır. Kanla beslenen başka canlılarda da, kızılötesi algısı bulunduğu düşünülmektedir.

7.5. Manyetizma (Magnetoception)

Bazı canlılar, manyetik alanları ve bu alanlar içerisindeki değişimleri algılayabilirler. Manyetizma duyusu, özellikle kuşlarda, bal arılarında ve kaplumbağalarda çalışılmıştır. Bu canlıların, yön bulmada ve göç hareketlerinde manyetik alanları kullandıkları düşünülmektedir.

Manyetik alanların algısında, vücudun çeşitli yerlerinde bulunan magnetit (Fe3O4) birikimleri görev alır. Bu birikim alanı güvercinlerde kafatasında, insanda burnu ikiye ayıran ethmoid kemiğinde, bal arılarının da karın bölgelerinde bulunmaktadır. Bazı bakterilerde ve mantarlardaysa, bu birikimler, manyetizma duyusu için özelleşmiş olan “magnetozom” adlı organellerde yer alır.

Yakın zamanda yapılan çalışmalar, ineklerin de dinlenirken vücutlarını Dünya’nın manyetik alanları doğrultusunda konumlandırdıklarını göstermiştir.

7.6. Elektrik Alanları (Electroception)

Bazı canlılarda, elektrik uyartıları duyumsanabilir. Su ortamında iletken maddelerin (örneğin tuz ve diğer iyonlar) havadan daha fazla bulunması nedeniyle, bu duyuya sahip canlılar da sıklıkla suda yaşayan hayvanlardır.

Yanal çizgi sisteminden değişerek geliştiği düşünülen elektrik duyusu, aktif ve pasif olarak kullanılabilir. Aktif elektrik algısında, canlının kendisi “elektrosit” adı verilen organlar yardımıyla bir elektrik alanı yaratır ve almaçları yardımıyla da bu elektrik alanı içinde meydana gelen değişiklikleri duyumsar. Pasif algıdaysa, yalnızca diğer canlılar tarafından oluşturulan elektrik alanları duyumsanır.

Köpekbalıkları ve vatozlar, baş bölgelerinde bulunan ve elektrik algısından sorumlu almaçlar olan Lorenzini ampulleri sayesinde, elektrik alanlarını kullanarak nesnelerin yerini algılayabilirler (elektrolokasyon). Bazı yılanbalıklarında da aynı duyu görülmektedir. Yalnızca bir sölekant olan Latimerya’da (Latimeria chalumnae) bulunan rostral organın da elektrik algısından sorumlu olduğu düşünülmektedir.

Tekdelikli memeli hayvanların da (Monotremata) elektrik alanlarını duyumsayabildikleri bilinmektedir. Gagalı memeli olarak da bilinen platipus, sucul ortamlarda dip çamurunun içinde avının yerini bulmak için, basınç almaçlarıyla birlikte elektrik almaçlarını da kullanır.

7.7. Basınç ve Gerim (Baroreception)

Dokularda şekil değişikliğine neden olan gerilme hareketi ve basınç, mekanik almaçlarca algılanır. Gerim almaçları, esas olarak hareket ve denge duyularının şekillenmesinde görevlidir. Dokunma duyusunun da, basınç algısı yoluyla şekillendiği düşünülmektedir.

Sıklıkla derin dokularda ve iç organlarda yer alan bu gerim almaçları, iç organların çalışmalarını da düzenler. Örneğin, akciğerlerde bulunan pulmoner gerim almaçları soluma hızını belirler, idrar kesesindeki gerim almaçları kesenin doluluk miktarını ölçer, damar çeperlerindeki baroreseptörler de kan basıncına karşı duyarlıdır ve kalp atım hızını etkiler.

Böceklerde kanat ve bacakların üzerinde bulunabilen bazı almaçlar da, basınca ve gerime karşı duyarlıdır. Bu yapılar, böceklerin yürüme ve uçma hareketleri için son derece önemlidir.

Basınç algısına yardımcı olan bir diğer yapı da, balıklarda ve bazı sucul ikiyaşamlılarda (amfibilerde) bulunan yanal çizgi sistemidir.

7.8. Bitkilerde Duyular

Bir sinir sistemine ya da sinir hücrelerine sahip olmayan bitkiler, almaçların ve sinir hücrelerinin görev yaptığı duyu sistemlerinden de yoksundurlar. Ancak, belirli dış koşullar basit mekanizmalarla algılanabilir ve bunlara karşı bölgesel tepkiler verilir.

Bitkiler, güneş ışığını, suyu, sıcaklığı, yerçekimini, teması ve belirli kimyasalların varlığını algılayabilirler. Bu algılar, oksin başta olmak üzere, bitkisel hormonların salgılanmasını tetikler. Bunun sonucunda da, dokuların çoğalma şekli ve hücre birikiminin yönünü etkilenir.

Örneğin, nişasta depolayıcı amiloplastların özel bir formu olan statolitler, ağırlıklarından ötürü, bitki köklerinde yerçekiminin geldiği yöne doğru dizilirler ve hücre büyümesini de o yöne doğru yönlendirirler. Bu olay, yerçekimine doğru yönelim (geotropizma) olarak bilinir.