İnsan Sinir Hücrelerinde, Emsalsiz Zekamızı Açıklamaya Yarayacak Önemli Bir Fark Bulundu

Sadece boyut ile alakalı değil.

İnsan beyin hücrelerinin, elektriksel sinyalleri farklı bir şekilde taşıdığı ve bu yöntemin, tekil sinir hücrelerinin gücünü dikkate değer bir oranda artırdığı bulunmuş.

İnsanların sinir hücresi dallarında dolaşan sinyallerin hızını, sıçanlardan alınan benzer hücreler ile karşılaştıran araştırmacılar, sinyal gücünde daha derin işlemeye işaret eden bir farklılık keşfetmişler.

MIT’deki bilim insanları tarafından yürütülen yeni araştırmada, epilepsi için ameliyata giren gönüllü insanların beyinlerinde derin bölgelerden alınan ve tırnak boyutunda olan uyarıcı sinir hücresi örnekleri kullanılmış ve bunların yeniden kazanılmasına yönelik bir fırsattan faydalanılmış.

Dokular, birkaç sinir hücresinin kaybolmasını telafi edebilecek olan ön temporal lobun bir bölümünden alınmış ve bu şekilde hastalara herhangi bir zarar verilmemiş.

Bu durum, araştırmacılara, insan sinir hücrelerinin uzun mesafeler boyunca elektrokimyasal mesajları nasıl taşıdığını gözlemlemeyi sağlayacak doğru doku türünü sunmuş.

Sıçanlar her ne kadar zeki olsalar da, dış zarı nispeten ince olan epey küçük bir beyne sahip oldukları biliniyor. (Bunu okuyan bir sıçan varsa, alınmasın lütfen.)

Fakat bu ince dış zar, bizimkine benzer şekilde katmanlı bir yapıya sahip ve bu durum, bizim sinir hücrelerimizin sinyalleri uzun mesafeler boyunca nasıl taşıdığı sorusunu akıllara getiriyor.

Kitaplarda bulunan klasik bir sinir hücresi, yaprakları olmayan bir ağacı andırıyor. Dentrit olarak adlandırılan dallar, başka hücrelerden gelen sinyalleri topluyor ve bu sinyalleri hücrenin gövdesi boyunca taşıyarak, uzun ve ince bir bağlantı noktası olan aksonlara iletiyor.

Bu iletimler, iyon kanalları boyunca, yüklü tanecikler halinde, sinir hücrelerinin zarları arasında adeta bir makaslama hareketi yaparak, hücre boyunca bir voltaj dalgalanması meydana getiriyor.

Fakat bu dallar, sinyaller için bir kanaldan daha fazla anlam ifade ediyor; bu dallar aslında mesajları aktif bir şekilde ayarlayabiliyor ve bu sayede, taşıdıkları mesajların işlenmesinde anahtar bir rol oynuyorlar.

Bazı yönlerden dentritleri, sinyallerin bir kısmını yükseltip diğerlerini de engelleyerek, bunlar arasında arabuluculuk yapan birer transistör olarak düşünebiliriz. Şimdilerde ise dentritlerin, sinir sisteminin bilgileri işleme sürecinde çok daha etkin bir rollerinin olduğu düşünülüyor; en azından insanlarda.

Araştırmadaki baş bilim insanı Mark Harnett, “Daha çok sinir hücresine ve daha büyük zara sahip olduğumuz için zeki olduğumuz görüşü doğru değil” diyor.

“Sinir hücreleri, temelde farklı davranıyor.”

Gönüllülerin beyinlerinin derin bölgelerinden sinir hücreleri örnekleri alan araştırmacılar, bunları sonraki günlerde canlı tutabilmek amacıyla omurilik sıvısına benzer bir besiyerin içine eklemişler ve bir yandan da sinyallerin nasıl yol aldıklarını ölçmüşler.

Sıçanların üzerinde yürütülen benzer çalışmalar mevcut. Fakat aynı tür sinir hücrelerini insanlardan elde etmek, bu kadar kolay bir iş değilmiş.

Nelson Spruston, MIT Haber Merkezi’nden Anne Trafton’a verdiği demeçte şöyle söylüyor: “Bunlar, insan sinir hücrelerinin fiziksel özellikleri üzerinde bu zamana kadar gerçekleştirilen en detaylı ölçümler” diyor.

Spruston çalışmada yer almamış fakat Howard Hughes Tıp Enstitüsü Janelia Araştırma Yerleşkesi’nde bilimsel programlar bölümünün kıdemli yöneticisi olarak, çalışmanın önemini takdir ediyor.

“Bu tarz deneyler, farelerde ve sıçanlarda bile teknik açıdan çok titiz bir çalışma gerektiriyor; bu yüzden teknik bir bakış açısından konuşmak gerekirse, bu çalışmanın insanlarda gerçekleştirilmesi epey inanılmaz bir durum.”

Araştırmacılar nihayet, her iki hayvan üzerinde de yürütülen karşılaştırmalı çalışmalarda, sinyallerin beyinde gerçekleştirdiği uzun mesafeli yolculuğun, sinyal gücünde bu kadar fark oluşturup oluşturmayacağı konusuna dair bulgularını paylaşmışlar.

Bu sinyallerin, insanların sinir hücreleri boyunca kat ettikleri mesafe arttıkça, sıçanlardaki aynı tür hücrelerde bulunan sinyallere göre daha fazla zayıfladıkları ortaya çıkmış.

İlginçtir ki, iki hücre türü de zarlarında aynı sayıda iyon kanallarına sahip fakat bu iyonlar, sadece bizim sinir hücrelerimizde daha çok yayılmış durumda. Araştırmacıların geliştirdiği kuramlar, sinyallerde meydana gelen farklılıkların bundan kaynaklanabileceğini öne sürüyor.

Harnett, “İnsan sinir hücrelerinde, elektriksel dallanma daha çok görülüyor ve bu durum, bu bölgelere biraz daha fazla bağımsızlık olanağı tanıyor. Daha çok bağımsızlığa sahip olmak da, tekil sinir hücrelerinin işlem becerilerini arttırıyor olabilir” diyor.

Harnett’e göre bu mimarinin, türümüzde bilginin nasıl işlendiğine dair farklılıkları açıklayıp açıklayamayacağı henüz bilinmiyor fakat araştırılmaya değer bir hipotez gibi görünüyor.

Harnett, “Beyninizdeki zarsal sütun, bir yığın insan veya sıçan zarı barındırıyorsa, sıçan mimarisine oranla insan mimarisi ile daha hızlı hesaplamalar gerçekleştirebilirsiniz” diyor.

Araştırma Cell bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

ScienceAlert

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir