Aalto Üniversitesi ve Helsinki Üniversitesinin yürüttüğü yeni bir çalışmaya göre fareler, gölgeleri tespit ederken özel bir sinir güzergâhı kullanıyor ve bu sayede neredeyse mümkün olan en karanlık gölgeleri tespit edebiliyorlar. İnsan gözünde de aynı sinir devresi bulunuyor. Araştırmacılar bu devrenin, göz ile ilgili hastalıkların eşi görülmemiş şekilde incelenmesini sağlayabileceğini düşünüyor. Çalışma iki gün önce Current Biology bülteninde yayımlandı.
Araştırmacılar gölge tespitini test etmek için fareleri neredeyse hiç ışık bulunmayan bir labirente yerleştirmişler. Labirentin çıkışı, civardaki karanlıktan zar zor ayırt edilen siyah bir noktayla işaretlenmiş. Farelerin labirentteki hareketlerini takip eden ve gözün arkasındaki (retina) sinirlerin faaliyetini ölçen araştırma takımı, OFF gangliyon hücreleri olarak bilinen bir grup retina hücresinin ışık seviyelerindeki olağanüstü düşüklükleri tespit ettiğini göstermiş.
Aalto ve Helsinki Üniversitelerinde çalışan Profesör Petri Ala Laurila, “Hedefimiz moleküllerden davranışa gitmek” diyor. Çalışma, yine Laurila’nın grubunun yürüttüğü ve ON gangliyon hücrelerinin karanlıktaki çok sönük bir ışık parçasının tespit edilmesinde kullanıldığını gösteren önceki bir araştırmaya dayanıyor. “Bunun tersi ise sadece birkaç fotonun kayıp olduğu en soluk gölgeleri tespit etmekti. Hipotezimize göre en hassas OFF hücreleri, Ay ışığının bulunmadığı ve sadece yıldız ışığının görülebildiği yerlerde bunu yapıyor çünkü gölgelere cevaben ateşleme hızları artıyor.”
Araştırma takımı, ışık algılayıcılarının ve sinirsel güzergâhların fiziksel özelliklerine dayalı olarak gölge tespitindeki temel sınırı da hesaplamış. Kaçınılmaz kayıplar hesaba katıldıktan sonra (örneğin bir algılayıcıya çarpan her foton emilmiyor), farelerin davranışı ve retinal faaliyetinin mükemmel bir yanıta çok yakın olduğu keşfedilmiş. “Sıkı şekilde kısıtlanan modellememiz, hem görsel güdümlü davranışın hem de en hassas OFF gangliyon hücrelerinin neredeyse mükemmel birer gölge tespit edicisi olduğunu gösteriyor” diyor çalışmanın eş yazarı Dr. Johan Westö.
Bu farklılıkları tespit edilmesi için araştırmanın neredeyse tamamen karanlık bir ortamda yürütülmesi gerekmiş. Çalışmanın eş birinci yazarı Nataliia Martyniuk, ‘Görsel sistemin en soluk gölgelere yönelik sergilediği bu üstün hassasiyet, son derece düşük ışık seviyelerinde yürüttüğümüz deneyler için yüksek teknik gereksinimler gerektiriyor” diyor. Daha yüksek ışık seviyelerinde çok daha fazla retina devresinin faaliyete geçmesi, analizin yapılmasına engel olabilir.
“Çılgın derecede soluk gölgeler tespit edilebiliyor! Hayvanların bir gölgeyi tespit etmesi için birkaç bin çubuk reseptöründen sadece bir çift fotonun eksilmesi bile yetiyor” diyor Laurila. “Bu durum muhtemelen, evrimsel açıdan gölgelerin tespit edilmesine yönelik devasa ihtiyaçla ilişkili çünkü fareler ve diğer hayvanlar çok düşük ışık seviyelerinde yırtıcılardan kaçınmak üzere evrimleşmiş.”
Bulgular, gelen ışığı algılama (zihinsel bir görüntüye dönüştürme) sürecinin retinada farklı hesaplama işleri yürüten farklı hücre tipleri boyunca dağıldığını gösteriyor. Göz içerisinde binlerce reseptörden gelen girdi, ON ve OFF gangliyon hücrelerine gidiyor. Bu hücreler ise sırasıyla ışık ve gölgeleri özel olarak tespit eden birer modül görevi görüyor.
“Bu durum, retinanın birçok hesaplama yapmasını sağlıyor ve bu tespitin erken yapılması, beyindeki aşağı yönlü işlemlerin yükünü hafifletiyor” diyor Laurila. “Bu ilkeyi gözde çok düşük ışık seviyelerinde gösterebiliyoruz. Bu durum bence daha yüksek ışık seviyelerinde ve diğer duyular ile nörobiyoloji alanlarında da geçerli.”
ON ve OFF gangliyon hücrelerine bilgi iletmek sorumlu retina devresi, insanlarda neredeyse birbirinin aynısı. Laurila, retinadaki hücre tiplerinin işlevini özellikle yıldız ışığında test etme kabiliyetinin klinik anlamda sonuçlar doğurabileceğini açıklıyor. Gözle ilgili pek çok hastalık, retinadaki özel hücre tiplerine özgü. Çok düşük ışık seviyelerinde test yürütülmesiyle, bu gibi hastalıkların erkenden ve daha yüksek hassasiyetle tespit edilmesi mümkün olabilir çünkü bu ışık seviyelerinde her foton önem taşıyor. “Ömrüm yeterse, çok düşük ışık seviyeleri kullanılarak göz hastalıklarının tespit edildiği devrimsel yöntemleri görmek istiyorum” diyor Laurila.
Kaynak: Aalto Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
