Görme duyusu, pek çok bilim dalı (fizik, biyokimya, fizyoloji, sinirbilim vb.) tarafından başarıyla çözülen karmaşık bir süreç: Retina ışığı yakalıyor ve optik sinir, nihayetinde bir görüntü algısı oluşturan elektrik sinyallerini beyne iletiyor. Bu işlem biraz zaman alsa da yapılan son çalışmalar, görme duyusunun ilk aşaması olan ışığın algılanışının son derece hızlı gerçekleştiğini göstermiş. Fakat bu belirleyici adımın analizi, laboratuvardaki çözelti molekülleri üzerinde yürütülmüş. Şimdiyse Cenevre Üniversitesi, Lozan – İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (EPFL) ve Cenevre Üniversite Hastaneleri’nde çalışan araştırmacılar bu deneyi fareler üzerinde tekrarlayarak, ışığın yaşayan bir organizma tarafından işlenişini tüm karmaşıklığıyla gözlemlemişler. Girişimsel olmayan bu çalışma, ışık enerjisinin retina tepkisini tek başına belirlemediğini gösteriyor. Beyne görüntünün oluşturulması için gönderilen sinyalde, ışığın şekli de (kısa veya uzun olması gibi) etki gösteriyor. Science Advances bülteninde yayımlanan keşif; görme kabiliyetine, teşhislere ve belki de yeni tedavi olasılıklarına yönelik yeni bir araştırma alanının kapılarını aralıyor.
Görme kabiliyetinin hücresel mekanizmaları, birden fazla bilim dalının işbirliği sayesinde başarılı şekilde araştırılmış. Çalışmanın birinci yazarı ve Cenevre Üniversitesi Fen Bilimleri Fakültesi Uygulamalı Fizik Bölümü’nde araştırmacı olan Geoffrey Gaulier şöyle aktarıyor: “Gözde, görmenin ilk aşaması küçük bir moleküle dayanıyor” diye açıklıyor. “Bu molekül ışıkla temas ettiğinde şekil değiştiriyor. Retinal molekül geometrik şeklini değiştirdiğinde, optik sinirde sinir sinyalinin oluşmasıyla sonuçlanan karmaşık bir işleyişi tetikliyor.”
Bu işlem, gözün ışığı algıladığı andan beynin sinyali çözdüğü ana kadar biraz zaman alıyor. Fizikçiler, bu zincirdeki ilk molekül olan retinal moleküle bakarak molekülün şeklini ne kadar zamanda değiştirdiğini görmüşler. Molekülü bir küvette izole eden araştırmacılar, tepki hızını ölçmek için moleküle lazer ışınları göndermişler. Molekülün yaklaşık 50 femtosaniyede tepki göstermesi, araştırmacıları çok şaşırtmış! Cenevre Üniversitesi Fizik Bölümü’nde çalışan ve araştırmanın son yazarı olan Profesör Jean-Pierre Wolf şöyle belirtiyor: “Bir femtosaniyeyi bir saniye ile karşılaştırırsak; evrenin yaşını bir saniye olarak düşündüğümüzde, bir femtosaniye bir saniyeye eşdeğer olur. Bu o kadar hızlı ki, molekülün ulaştığı bu hızın sadece molekül izole edildiğinde mi ortaya çıktığını yoksa molekülün, tüm karmaşıklığıyla birlikte yaşayan bir organizmada da aynı hıza ulaşıp ulaşmadığını merak ettik.”
Gözün hassasiyetini ışığın şiddeti ve şekli belirliyor
Bilim insanları, görüşün bu ilk aşamasını incelemek için Cenevre Üniversitesi Fen ve Tıp Fakülteleri’nde çalışan Ivan Rodriguez ile Pedro Herrera’dan yardım istemiş. Farelere kontakt lens takan araştırmacılar, bir elektroretinogram testi gerçekleştirmişler. “Hiç girişimsel olmayan bu yöntem, optik sinire yollanan ışığın şiddetini ölçmeyi mümkün kılıyor” diye devam ediyor Jean-Pierre Wolf. Işık retinaya çarptığında, elektronik bir yükseltici sayesinde korneada elektriksel bir gerilim oluştuğunu gözlemlemişler. Elde edilen sonuçlar ise bu aşamanın, molekülün izole edildiği zamankiyle aynı olağanüstü hızda gerçekleştiğini göstermiş!
Araştırma takımı, ışık darbelerinin şeklini zamanla değiştirerek deneye devam etmiş. “Her zaman aynı enerjiyi, aynı miktarda fotonu gönderiyoruz fakat ışık darbesinin şeklini değiştiriyoruz. Darbe bazen kısa, bazen uzun, bazen kesikli vs. oluyor” diye açıklıyor Geoffrey Gaulier. Aslında değişen şeklin, retinanın tepkisinde herhangi bir değişikliğe sebep olmaması gerekiyor çünkü şimdiye kadar sadece, gözün yakaladığı foton sayısının bu konuda bir rol oynadığı düşünülmüş. “Fakat durum böyle değildi!” diyor araştırmacı. Söz konusu sonuç, EPFL’de çalışan Ursula Röthlisberger’in grubunun yürüttüğü bilgisayar canlandırmaları yardımıyla açıklanabilir.
Bilim insanları, ışık enerjisi tamamen aynı olsa bile; gözün ışık şekline dayalı olarak aynı tepkiyi vermediğini gözlemlemiş. “Göz tepkisinin, renklerin değişme sırasına göre de farklılık gösterdiğini keşfettik; mesela geçici bir gökkuşağında olduğu gibi. Üstelik, renkler birbirini son derece hızlı şekilde takip etse bile…” diye devam ediyor Jean-Pierre Wolf. Kısacası retina, enerji benzer miktardayken ışığın şekline bağlı olarak daha fazla ya da daha az ışık olduğuna inanıyor ve bu yüzden, verdiği tepkiye bağlı olarak beyne daha kuvvetli ya da daha zayıf bir sinyal gönderiyor.
İsviçre Ulusal Bilim Vakfı Sinerji projesi bağlamında gerçekleştirilen keşif, görmeye yönelik yeni bir araştırma alanının kapılarını aralıyor. “Artık ışığın şeklinin algılamada rol oynadığını bildiğimizden, bu yeni bilgiyi kullanarak gözü farklı şekilde çalıştırabiliriz” diyor Jean-Pierre Wolf. Bundan sonra yeni tanı olasılıklarına ve belki de göz zayıflıklarının tedavisine ilişkin araştırma alanları geliştirilebilir.
Kaynak: Cenevre Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
