Yeni Bir Çalışmaya Göre Nöronlar Sanılandan 10 Kat Daha Etkin!
Yapılan yeni bir çalışmada, nöronlarımızın
dendrit adı verilen bir bölümünün, zannettiğimiz kadar
pasif alıcılar olmadığına dair bulgular elde edildi. Araştırmacılar, dendritlerin, beyin hücrelerimizin
soma adı verilen kısımlarından 10 kata kadar daha fazla ani
elektrik sinyalleri oluşturabildiğini keşfettiler. Somanın, şimdiye kadar bu elektrik sinyallerinin üretildiği ana bölge olduğu düşünülüyordu.
Eğer çalışma doğrulanırsa, nöronlar ve insan beyninin çeşitli bölümlerinin nasıl beraber çalıştığı hakkındaki bilgilerimiz değişebilir. California, Los Angeles Üniversitesi’nden
(UCLA) takım üyesi Mayank Mehta şöyle söylüyor: “Dendritlerin somadan çok daha aktif olduklarını bilmek, beynin
bilgiyi nasıl hesapladığı konusundaki anlayışımızın doğasını temelden değiştiriyor. Bu durum,
nörolojik bozuklukları anlamanın ve onları tedavi etmenin ve beyin benzeri bilgisayarlar geliştirmenin yolunu açabilir.”
Dendritler,
sinir dokusunun yüzde 90’ından fazlasını oluşturan uzun, dal benzeri yapılardır. Bunlar, nöronun bir parçası olan çekirdeğin etrafını saran somaya bağlıdır. Geleneksel düşünceye göre somalar,
‘ani akım yükseltileri’ olarak da bilinen elektrik sinyalleri üretirler. Beyin hücreleri, birbirleriyle iletişim kurmak için bu sinyalleri kullanır. Bilim insanları, yakın zaman önceye kadar genelde bu soma akım yükseltilerinin dendritleri etkinleştirdiğini ve bunların da elektrik akımlarını diğer nöronların somalarına pasif şekilde ilettiğini varsayıyordu; fakat bu durum doğrudan test edilmemişti.
İnsan beyin parçaları üzerinde son zamanlarda yapılan çalışmalar, dendritlerin ani akım yükseltileri üretebildiklerini göstermiş olsa da, bunun doğal olarak gerçekleşip gerçekleşmediği bilinmiyordu ve bu durum canlı bir hayvan örneğinde gösterilmemişti. Takımın bir basın bülteninde açıklaması ise şöyle: “Bunun ne doğal davranış sırasında gerçekleşebildiği, ne de gerçekleşme sıklığı belli değildi. Dendritler çok hassas olduğu için, doğal davranış esnasında dendritlerin
elektriksel faaliyetlerini ölçmek uzun bir süre zor olmuştu. Bilim insanları, laboratuvar fareleri ile yaptıkları çalışmalarda, hayvanlar hareket ederken dendritlere
elektrot yerleştirmenin aslında bu hücreleri öldürdüğünü bulmuşlardı.”
Açıkça görülüyor ki, bu ideal bir durum değildi, bu yüzden UCLA’daki bilim insanları, elektrotları farelerdeki dendritlerin üzerine değil de, onların bitişiğine yerleştirdiler ve fareler bir labirentin içinde hareket etmek gibi eylemler gerçekleştirirken, dendrit faaliyetlerini ölçmeyi başardılar. İlginç olan şey, araştırmacıların dendritlerde somalardakinden çok daha fazla ani akım yükseltileri bulmasıydı; bu miktar, fareler uyurken
5 kat, fareler etrafı keşfederken ise
10 kata kadar daha fazlaydı.
Bu durum, yerleşmiş anlayıştan çok farklıydı ve beyinlerimizin düşündüğümüzden çok daha fazla
‘hesaplama’ gücüne sahip olduğunu gösterebilirdi. Mehta bu konuda şöyle diyor: “Sinirbilimdeki temel inanışlardan biri, nöronların
dijital cihazlar olduğuydu. Ya ani akım yükseltisi üretiyor ya da üretmiyorlardı. Bu sonuçlar, dendritlerin tam olarak dijital bir cihaz gibi davranmadığını gösteriyor. Dendritler dijital, ya hep ya hiç yükseltileri üretiyorlar, fakat aynı zamanda ya hep ya hiç durumunda olmayan geniş
analog dalgalanmalar gösteriyorlar. Bu, sinirbilimcilerin yaklaşık 60 yıldır inandığı şeyden büyük bir sapış demek.”
Peki Beyinde Birdenbire Ne Kadar Fazla İşlem Gücü Oldu?
Mehta, dendritlerin
hacim bakımından somalardan yaklaşık
100 kat daha geniş olduğundan, büyük dendrit yükseltisi sayısının, düşündüğümüzden 100 kattan daha fazla
işlem hacmine sahip olabileceğimiz anlamına geldiğini açıklıyor. Bu epey büyük bir esneme. Beynimizin aslında tam olarak ne kadar fazla işlem gücüne sahip olduğunu onaylamadan önce, daha fazla araştırmaya ihtiyaç var.
Ayrıca, bu çalışmanın sadece farelerde yapıldığını belirtmekte fayda var; bu rakamları onaylamaya başlamadan önce, dendritlerin kendi beyinlerimizde hayvan örneklerinde olduğuna benzer şekilde davranıp davranmadığını araştırmamız gerek. Fakat bu bulgular,
sinirbilim alanı için etkileyici bir adım niteliği taşıyor; ve bir gün, nörolojik bozuklukları tedavi etmede daha iyi yöntemlere yol açabilir, hatta öğrenme şeklimizin ardındaki temel olabilirler.
Takım üyesi Jason Moore ise şöyle bir açıklama getiriyor: “Bulgularımız,
girdi nöronunun bir dendrit ile aynı anda etkin olduğu zaman öğrenmenin gerçekleşebildiğini gösteriyor ve bu durum, farklı dendrit kısımlarının farklı zamanlarda etkin olması anlamına gelebilir. Yani, bir tek nöron içinde öğrenmenin nasıl meydana gelebildiğine dair çok daha fazla esneklik sunuyor.”
