Tek bir beyin hücresi Tayyip Erdoğan’ı tanıyabilir mi?

Hürriyet Haber
03 Eylül 2005 - 00:01:00

Beynin en önemli ve en karmaşık sorunlarından ve konularından biri ilginç bir araştırma ile çözümlenmeye çalışılıyor: Beyin hücreleri, fırın, dokuz sayısı, zebra, Tayyip Erdoğan, Bill Clinton, ya da Rocky filminin kahramanı gibi karmaşık nesneleri nasıl algılıyor?Beyin nesneleri nasıl algılıyor? Örneğin tek bir minir hücresinin algılama kapasitesi nedir, mesela Tayyip Erdoğan’ı tek bir sinir hücresi tanıyabilir mi? İşte sinir bilimin en karmaşık sorunlarından biri ile karşı karşıyayız. Bu çözülürse, beynin içine büyük bir adım atılmış olacak.. Bu amaçla, ABD UCLA David Geffen Tıp Fakültesi’nin Beyin Cerrahi bölümünde ilginç bir araştırma yapılıyor. Sara hastası üniversite öğrencilerinden biri denek oldu. Danny, başının çevresine sarılı beyaz türbandan fışkıran kablolarla yaşıyor arada sırada. Sara hastası olduğundan, sara nöbeti sırasında olup bitenlerin saptanması amacıyla beynine daha önce de geçici olarak elektrotlar yerleştirilmiş. Elektrotlar genelde nöbetleri tetikleyen sinirsel bozukluğu belirleyip, bunun cerrahi yollarla giderilmesini sağlıyor. Elektrotlar Danny’nin beyninde bir hafta kadar kalıyor; amaç bilişsel sürecin altında yatan unsurların su yüzüne çıkartılması; araştırmaya gönüllü olarak katılıyor. Bu tür araştırmalar belli etik nedenlerden ötürü pek sık yapılmıyor. Bu yüzden sinirbilimciler canlı insan beyninin derinliklerinde olup bitenlerle ilgili verileri toplamakta zorlanıyorlar. Söz konusu araştırma sinirbilimin en karmaşık sorunlarından birine ışık tutmaya çalışıyor: beyin hücreleri, fırın, dokuz sayısı, zebra, Bill Clinton, ya da Rocky filminin kahramanı gibi karmaşık nesneleri nasıl algılıyor? Tek hücreler yalnızca binlerce ya da milyonlarca başka hücreden gelen çıktılarla Tayyip anlamına gelen dizgeyi oluşturan salt minik bilgi kırıntılarını biraraya toplayan bir bilgisayarın transistörleri ya da televizyon ekranındaki pikseller gibi bir işlevi mi yerine getiriyorlar? Yoksa tek bir sinir hücresi belli bir yüzü tanımayı mı öğreniyor?Düşünen hücreler mi var?Sinirbilimcilerin büyük bir çoğunluğu, tek bir hücrenin Tayyip gibi incelikli bir kavrama anlam verecek denli yetenekli olmadığı gerekçesiyle, sinir hücrelerinin pikselleri andırdığı görüşünü savunuyor ve dünyanın en hızlı bilgisayarlarının bile böylesi bir dizge-tanıma görevini yerine getirmede zorlandığına dikkat çekiyorlar. Gelgelelim, elektrotları Danny’nin beynine yerleştiren ve UCLA’daki araştırma programına önderlik eden beyin cerrahı Itzhak Fried, kimi deneklerinin beyinlerinde ‘düşünen hücreler’ bulduğuna inanıyor. Fried’ın haklı çıkması durumunda sinirbilimciler beynin nasıl işlediği yönündeki görüşlerini yeniden gözden geçirmek zorunda kalacak. Gerçek anlamda düşünen bir hücrenin bir kişi ya da kurgusal bir kahramanı farklı kılıklarda bile tanıyabilmesi gerekir. Danny, vurdulu kırdılı film kahramanlarına, özellikle de Rocky’ye hayran. Danny gözlerini ekrana diktiği sırada, her biri tek bir hücrenin mırıltısını saptayacak duyarlıkta olan, altmışı aşkın son derece ince elektrottan yayılan sinyaller başından uzanan kablolara ulaşıyor. İşte bu RockyKablolar bu sinyalleri yükselteçlerle dolu bir kabine taşıyor. Kabinin tepesindeki bilgisayar Danny’nin hücrelerinden gelen verileri renkli çizgiler halinde ekrana yansıtıyor. Danny’nin hücrelerinden biri arada sırada bir görüntü ya da sese tepki gösterirken, ekrandaki çizgi de yukarıya sıçrıyor. Araştırmanın bu bölümüne katılan Arjantinli sinirbilimci Rodrigo Quian Quiroga, özellikle devingen ve anlamsız bir çizgiye işaret ederek,’İşte bu Rocky,’ diyor. Günümüzde beyin araştırmalarının büyük bir çoğunluğu manyetik titreşimli görüntüleme, pozitron yayılımlı tomografi ve elektroensefalografi gibi yöntemlerden yararlanıyor. Bunların tümünde de sinirsel etkinlik kafatasının dışından ölçülüyor. Beynin nasıl çalıştığını dışarıdaki tarama aygıtlarıyla kavramaya çalışmak, bulutlarla örtülü bir gezegen üzerindeki yaşamın uydular aracılığıyla su yüzüne çıkartılması gibi bir şey. Oysa beyne yerleştirilen elektrotlar gezegenin yüzeyine indirilen araştırma aygıtları gibi bir işlev görüyor. Maymun ve beyinleri insanınkini andıran başka hayvanlar üzerinde yapılan elektrot araştırmaları konuya ciddi bir ışık tutmakla birlikte, bu canlılar kişisel duygularını dile getirmekten yoksunlar. Kafatasının tepesiBaşka hastanelerde de sara, Parkinson ve benzeri sinirsel rahatsızlıkları olan hastalar üzerinde elektrot araştırmaları sürdürülüyor. Ne var ki, bunların hiç biri UCLA araştırması denli incelikli ve kapsamlı değil. 1998 yılından beri UCLA ekibiyle birlikte çalışan sinirbilim uzmanı Christof Koch, UCLA araştırmasının hedefe ulaşma açısından en etkili araştırma olduğuna dikkat çekiyor. Fried, bu sıradışı programda Kanadalı cerrah Wilder Penfield’in 30’lu ve 40’lı yıllarda sara hastalarına uyguladığı işlemlerden yola çıktı. Kafatasının tepesini açtıktan sonra beynin belli yerlerine telle elektrik veren Penfield hastaların kendilerini nasıl hissettiklerini soruyordu. Beyinde ağrı alıcıları olmadığından, hastalara anestezi yapılması gerekmiyordu. Hastalar sol baş parmakta uyuşma olduğu, gözlerinin önünde mavi bir ışık belirdiği, hafif bir mırıltı duydukları gibi birtakım duygular yaşadıklarını öne sürmüşlerdi. Bu işlem yalnızca Penfield’in cerrahi müdahalesine yol göstermekle kalmayıp, aynı zamanda beynin farklı bölümlerinin ne gibi işlevleri yerine getirdikleri konusunda da kimi ipuçları sağlamıştı. Bilişin yapı taşlarıÇok daha incelikli bir yöntem olan Fried’ın yönteminde ise hastanın kafatasına on kadar delik açılıp, bunlara kesikten yayılan geniş ölçekli elektrik dalgalarını saptayabilen makroelektrotlar yerleştiriliyor. Her bir makroelektrodun ucundan her bir sinir hücresinin atımlarını belirleyen on kadar esnek mikroelektrot uzanıyor. Hastanın klinik durumu, makroelektrotların nereye yerleştirileceğini belirliyor. Danny’nin durumunda deneyler, sara nöbetlerinin beyninin frontal lobundan kaynaklandığını ortaya koyduğundan, makroelektrotların büyük bir bölümü o bölgeye yerleştirildi. Fried, makroelektortlardan birini de bellekle ilintili olan ve genellikle sara nöbetlerinde etkili olan hipokampus bölgesine yerleştirdi. Hastanın sağlığı ve rahatı, araştırma hedeflerinden önce geldiğinden, Fried en ufak bir sıkıntı, yorgunluk, ya da baş ağrısı durumunda araştırmaya ara verilmesine ve ‘bilişin yapı taşları’ adını verdiği sinir hücrelerinin iç yüzünü kavrama çabasında deneklerin kötüye kullanılmamalarına özen gösterdi. Kahkaha bölgesiAraştırmacı, zaman zaman beyin hücrelerinin minik elektrik akımlarıyla devinime geçirildiği türde araştırmalar da uyguluyor. 1998’de üç meslektaşıyla birlikte uyguladığı bu tür bir deneyde, bir kadın hastasının beyninin tepesindeki ek motor bölgesi adıyla bilinen bölge uyarıldığında, kadının kahkahalara boğulduğuna tanık oldu. Kadının neşesi yalnızca fiziksel değildi ve sohbet olarak bilinen bir sendromun belirtisiydi. Ancak Fried’ın elde ettiği ve Nature, Neuron, Proceedings of the National Academy of Sciences gibi önde gelen bilim dergilerinde yayımlanan bulguların çoğu, sinir hücrelerinin elektrikle devinime geçirilmesinden çok, hastanın birtakım görevleri yerine getirdiği sırada hücrelerin çıkarttığı seslerin dinlenmesi sonucunda elde edildi. Deneylerden birinde söz gelimi bir top, ya da bir kadın yüzü, hem bir görüntüye baktığında, hem de gözlerini kapayıp onu kafasında canlandırdığında tepki veren hücrelere tanık oldular. Bu bulgular insanda algı ve imgelem süreçlerinin aynı sinirsel devreyi paylaştıkları yönünde inandırıcı bir kanıttı. Düşünen hücrelerAraştırmacının en çok ilgi çeken deneyleri, düşünen hücreler görüşüne destek veren deneyler oldu. Bu tür hücrelerin varlığı, basit uyarılara tepki gösteren kedi ve benzeri hayvanların görsel korteksinde tek tek sinir hücrelerinin saptandığı 50’li yıllardan beri tartışılmaktaydı. Kimi bilim insanları bu tek sinir hücrelerinin belli insanlar gibi daha karmaşık uyarılar karşısında da tepki gösterip göstermeyeceklerini merak ediyorlardı. Daha önce bu hücreler Yunanca ‘arif’ anlamına gelen ‘gnostik’ hücreler adıyla biliniyordu. Bilim insanlarının çoğu tek bir hücrenin bırakın bir kişiyi, cansız bir varlığı bile tanıyabileceği görüşüne burun kıvırıyorlardı. Derken, 70’lerin başlarında Princeton Üniversitesi uzmanlarından Charles Gross’un maymunlar üzerindeki deneyleri sonucunda el ve yüzlere farklı biçimlerde tepki veren hücrelere tanık olundu. Ancak Fried ve arkadaşlarının saralı hastaların belirli imgelere verdikleri tepkilerle ilgili raporlar yayımlamaya başladıkları 90’ların sonlarına dek, insanlar üzerinde herhangi bir deney yapılmamıştı. Soyut kavramı bileBu raporlara bakılırsa, kimi sinir hücreleri insan dışındaki bir hayvan gibi oldukça soyut bir kavramı bile algılayabilecek yeteneğe sahipti. Hastaya bir kaplan, kartal, antilop, ya da tavşan resmi gösterildiğinde sinir hücreleri devinime geçerken, insan ya da cansız varlıkların resimleri gösterildiğinde böyle bir duruma tanık olunmuyordu. Kimi hücreler yalnızca yiyecek, bina, ya da insan yüzü imgeleri karşısında devinime geçerken, kimileri daha da seçici davranıp yalnızca erkek yüzlerine, ya da gülümseyen yüzlere, ya da belli bir yüze tepki veriyorlardı. Bu türde ilk sinir hücrelerinden bir tanesi bir kadın hastanın amigdala bölgesine gömülü olan ve Bill Clinton hücresi adı verilen hücreydi. Bill Clinton hücresiSöz konusu hücre eski ABD başkanının çok farklı üç görüntüsüne de tepki verirken, başka insanların görüntüleri karşısında tepkisiz kalıyordu. Fried ve arkadaşları öteki deneklerde de seçime göre Jennifer Aniston, Brad Pitt ve Halle Berry gibi sinema yıldızlarına tepki gösteren hücrelere tanık oldular. Bu arada yüksek lisans eğitimi kapsamında benzer deneyler yapan UCLA öğrencisi Indre Viskontas da anne, baba, kardeş ve büyükanne gibi belli bir akrabaya tepki gösteren sinir hücrelerine rastladığına, dahası kişinin kendi görüntüsü karşısında devinime geçen hücrelere de tanık olduğuna dikkat çekiyor. Discover haziran sayısında yer alan makaleye göre, tüm bunlar sinir hücrelerinin basit elektrik düğmeleri, tarnsistör, ya da piksellerden pek de farklı olmadığı yönündeki yaygın görüşü yerle bir ediyor ve bunların olsa olsa en incelikli bilgisayarlarla kıyaslanabileceklerini ortaya koyuyor. Fazlasıyla yüklü bir mikroişlemciİnsan beynindeki 100 milyar sinir hücresinin her biri gücünü nörotranmiterlerden alan son derece incelikli bir işlemci özelliğini taşıyor. Elektrik yüklü bu kimyasallar anteni andıran dendritlerin alıcısında toplanıp hücreyi devinime geçiriyor. Hücrenin devinime geçmesiyle birlikte, elektrik sinyalleri akson aracılığıyla dışarıya aktarılıyor. Sinyal aksonun ucunda bir dizi daha nörotransmiter yayarak başka sinir hücrelerinin devinime geçmesine neden oluyor. Dendritler: Beynin bilişsel merkezi olan korteksteki bu hücre dendritler (ince lifler) sayesinde 150 bin kadar başka sinir hücresiyle iletişim kurabiliyor. Dendritlerin üzerinde sinaps adı verilen binlerce minik alıcı nodülü yer alıyor. 50’den fazla nörotransmiter türü sinapstaki moleküllere ilişerek iletişim kuruyor ve elektrik yükleniyorlar. Akson: Artı elektrik yüklü hücre telimsi akson aracılığyla elektrik yükleniyor. Çıplak bir akson sinyali saatte 1,6-32 km hızla iletirken, miyelin adlı yağlı bir yalıtımla kaplı aksonlar elektriği saatte 430 km gibi korkunç bir hızla iletiyor. Devinim Gücü: Yaklaşık 0,1 voltluk bir elektrik akımı verildiğinde eksi elektrik yüklü potasyum hücreden dışarıya fırlarken, saniyede 100,000,000 artı elektrik yüklü sodyum iyonu içeriye akın ediyor. Böylece hücre eksi elektrik yüklüyken artı elektrik yüklü bir özelliğe dönüşüyor. Bir sinir hücresi saniyede 300 hızla devinim gücü üretiyor. Sinaptik aktarım: Elektrik nörotarnsmiterlerin yayılmasını sağlıyor. Bunlar yaklaşık 5000 moleküllük diziler halinde aksondan çıkıyor. Bunlar bir sonraki dendritin sinapsına doğru yol aldıkları sırada kimyasallar da salınıyor. Nörotransmiterin türü ve sinapsla olan her bir bağlantının gücü alıcı sinir hücresinin işlevini etkiliyor.

Yayınlanma Tarihi : 03 Eylül 2005 - 00:00:00
Etiketler:

    EN ÇOK OKUNANLAR

      Koç Burcu
      21 Mart - 20 Nisan

      Kişisel farkındalığınızı arttıracak, bilgi kazanmanızı sağlayacak, ama bu esnada bütçenize çok fazla zarar vermeyecek şeyler planlamalısınız. Tüm...Koç Burcu - Bugün

      Boğa Burcu
      21 Nisan - 20 Mayıs

      Başarınızı diğerleriyle de kutlayabilirsiniz. Bilgi toplamalı, bilgilerin gerçekliğinden emin olmalı ve başladığınız işleri bitirmelisiniz. Fark yaratmak istiyorsanız,...Boğa Burcu - Bugün

      İkizler Burcu
      21 Mayıs - 20 Haziran

      Evinizde ve özel ilişkilerinizde yapacağınız değişiklikler duygusal anlamda istikararı sağlayabilir. İş birliğine açık olmanız durumunda, evinizi veya yaşadığınız yeri...İkizler Burcu - Bugün

      Yengeç Burcu
      21 Haziran - 22 Temmuz

      Önemli detayları atlamadığınızdan emin olun. İstediğinizi açık açık ortaya koymak işe yarar çözümler üretmenizde size yardım edebilir....Yengeç Burcu - Bugün

      Aslan Burcu
      23 Temmuz - 23 Ağustos

      Duygusal anlamda motive bir gündesiniz. Yanlış nedenlere dayalı değişiklikler yapmak doğru olmayabilir. Olayları doğru değerlendirmeli, daha alçak...Aslan Burcu - Bugün

      Başak Burcu
      24 Ağustos - 23 Eylül

      Sahip olduğunuzdan daha fazla paranız varmış hissine kapılmayın ve aşırı harcamalardan kaçının. Sizi motive eden kişilerle görüşebileceğiniz bir hafta...Başak Burcu - Bugün

      Terazi Burcu
      24 Eylül - 23 Ekim

      Bu hafta sonu, önemli kişisel değişiklikler yapmanız durumunda kendinizi çok iyi hissedebilirsiniz. Sizi bekleyen güzel bir gelecek varken lüzumsuz...Terazi Burcu - Bugün

      Akrep Burcu
      24 Ekim - 22 Kasım

      Dış etkilere bağlı duygusal durumlarla uğraşabileceğiniz bir hafta sonundasınız. Bazı kişilerin yapacağı son dakika değişiklikleri sizi asıl uğraşmanız gereken işlerden...Akrep Burcu - Bugün

      Yay Burcu
      23 Kasım - 21 Aralık

      Duyduğunuz her şeye inanmamalısınız. Belli anlaşmalar yapmadan ya da bazı sözler vermeden önce, kendi araştırmanızı bizzat yapmanızda fayda var. Bu hafta sonu, elinize...Yay Burcu - Bugün

      Oğlak Burcu
      22 Aralık - 20 Ocak

      Endişelerinizi dile getirerek olaylara netlik kazandırabilir ve doğru kararlar alabilirsiniz. Eviniz ve ailenizle bağlantılı konularla ilgilenirken daha sorumlu davranmalısınız....Oğlak Burcu - Bugün

      Kova Burcu
      21 Ocak - 18 Şubat

      Çok fazla bilgi paylaşımı size ters şekilde geri dönebilir ve size bazı bedeller ödetebilir. Bu hafta sonu, sevdiğiniz kişilerle ilişkilerinizi...Kova Burcu - Bugün

      Balık Burcu
      19 Şubat - 20 Mart

      Bu hafta sonu, bazı işleri ele alış veya uygulayış biçiminizi ya da bilgi edinme ev haber alma yöntemlerinizi gözden geçirebilirsiniz. Bu sayede kendinizi...Balık Burcu - Bugün