Bonzai ve Zararları Nedir? yangın kapısı eskişehir vinç renkli saç boyası sinema

Beyindeki GPS Sistemi

ibrahim fırat | Pazar, Haziran 05, 2016 | 2 yorum

Bazı insanlar yönleri ve yollarını kolayca bulurken, bazıları bu konuda çok sıkıntı çeker. Birinci gruptakiler bir yerden bir defa bile geçse, sonraki gelişinde yolunu kolayca bulur. Yön bulmada sıkıntı çeken kişiler ise, bir yerden defalarca geçmelerine rağmen, o bölgede her seferinde yolunu kaybedebilir; büyükçe bir otoparka aracını bıraktığında dönüşte yerini kolayca bulamaz. İnsanlar arasında böyle bir fark olmakla birlikte, sağlıklı her insan, belli bir başarı ölçüsünde yön ve yerini bulabilir. Peki, nerede olduğumuzu nasıl biliyoruz? Bir yerden bir yere giden yolu nasıl buluyoruz ve bu yolu daha sonra nasıl hatırlıyoruz? Beynimizde bir tür konum ve yön bulma sistemi (GPS) mi var?

Beyindeki GPS Sistemi
 

Bilim insanları bu sorularla uzun yıllar meşgul olmuş ve bunlara çözüm aramışlardır. Profesör John O’Keefe ile May-Britt Moser ve Edvard Moser isimli araştırmacılar, beyindeki yer belirleme sistemini (GPS) keşfettiler ve bu keşifle 2014 yılı Nobel Tıp Mükâfatı’nı kazandılar.

Yer belirleme hücreleri

Yer ve mekânların beyinde bir harita gibi temsil edildiği düşüncesi, Amerikalı Psikolog Edward Tolman tarafından 1948’de ortaya atılmıştır. Fakat o, bu zihin haritalarının beynin neresinde olduğunu ve beynin böyle karmaşık davranışları nasıl hesapladığını açıklayamadı. Çevrede serbestçe dolaşan hayvanların beyin hücrelerinden gelen sinyallerin (parlamaların) kaydedilmesini sağlayan daha ileri teknolojilerin gelişmesiyle (1958), bu sorulara bir yaklaşım getirmek mümkün hâle geldi.

Kanada’da McGill Üniversitesi’nde fizyolojik psikoloji konusunda çalışan O’Keefe 1960 sonlarında, hayvan davranışlarını incelemeye başladı. O’Keefe daha sonra Londra Üniversitesi’ne geldi ve burada farelerin davranışları üzerinde çalışmalarını sürdürürken 1971’de beynin yer belirleme sisteminin ilk bölümünü (yer hücrelerini) keşfetti.

Bu hücreler, daha önce hiç görülmeyen bir yerle karşılaştıklarında aktif hâle geçiyordu. Farklı yer belirleme hücreleri farklı yerde aktif olabiliyor ve pek çok aynı hücrenin aktivite kombinasyonu belli bir çevreyi temsil eden beyin haritasını oluşturabiliyordu. Farklı çevre ve zamanlarda farklı yer belirleme hücrelerinin aktif olması, hipokampusta bunların kombinasyonu adedince haritaların oluştuğunu göstermektedir.

O’Keefe sonraki çalışmalarında yer belirleme hücrelerinin hafıza fonksiyonuna sahip olduğunu da gösterdi.

Grid hücreler

Hippokampus üzerinde çalışan May-Britt Moser ve Edvard Moser, Londra’da O’Keefe’nin lâboratuvarını ziyaret ederler. Burada yer belirleme hücrelerindeki parlamanın hipokampus dışındaki aktivitelerden de kaynaklanıp kaynaklanmadığını araştırırlar. Medial entorhinal kortekste (MEK) hipokampustaki yer belirleme hücreleriyle iletişim hâlinde olan hücreler keşfederler. Bu yeni hücrelere grid (kare ağı yapısında) hücresi adını (2005) verirler. Grid hücreleri şaşırtıcı bir ateşleme deseni gösteriyordu. Onlar pek çok yerde aktiftiler ve aktif oldukları noktalar, bal peteğindeki gibi altıgenin köşe noktalarıydı. Aynı bölgedeki grid hücreleri kare ağı yapısıyla uyumlu ve aynı aralıkta, fakat değişik fazda ateşleme yapıyordu. Böylece onlar çevredeki her noktayı kaplıyordu.

Grid hücreleri gidilecek mesafeyi ölçmeye bir çözüm sağlıyordu ve hipokampustaki haritalara bir ölçek ekliyordu. Grid hücreleri, yer belirleme hücrelerine yönelmiş vaziyettedir ve yer hücreleriyle aralarında karşılıklı bir etkileşme vardır. Grid hücreleri, yer belirleme hücrelerinin ateşleme deseni üretmesine katkıda bulunur.

İnsan beyninde büyük bir hipokampus-entorhinal korteks yapı vardır. Bu yapılar içerisinde sözü edilen hücreler yerleştirilmiştir.

Grid hücreler ile yer belirleme hücrelerinin önemi

Bu hücreler, yer tanımlama ve kayıt altına almada vazifelidir; canlının bulunduğu coğrafî koordinatları beyinde kaydetme görevi görür. Bunlar birbiriyle bağlantılı olarak yer bilgilerini kaydetme, hatırlama ve yön bulmada vazifelidir. Grid hücreleri mekânın haritasını oluştururlar. Yer işaretleme hücreleri ise grid hücrelerinin üzerinde bir tabaka hâlinde bulunur. Bundan dolayı bu iki hücre çeşidi, beynin GPS sisteminin temel moleküler mekanizmalarının önemli bir parçasıdır. Hayvanlar besinin bulunduğu veya depolandığı yerler gibi mânâlı yer işaretlemeleri oluşturur. Bu işaretlemeler daha sonra adresleme (navigasyon) ve hedef bulmada kullanılır. Sağlam bir hipokampus olmaksızın insanların nerede olduklarını bilmesi ve gidecekleri yolu bulabilmesi imkânsız hâle gelmektedir. Beyin görüntüleme teknikleriyle, yön bulma çabasındaki insanların hipokampuslarının çok daha aktif çalıştığı görülmüştür.

Grid hücrelerinin ve yer işaretlemesi yapan hücrelerin diğer nöronlarla etkileşmesiyle inşa edilen bu mükemmel navigasyon sistemiyle, hayvanlara nereye gittikleri ve nerede bulunduklarını bilme imkânı sağlanır. Grid hücreleri, tanımlanan çevreyi ızgara şeklinde döşerler ve altıgen şekilli haritalar oluşturarak kodlama yaparlar. Bu çevre tekrar ve tekrar kullanıldıkça, grafik kâğıdı üzerindeki yatay ve dikey kesişim noktaları (yani gridler) gibi, mekânın haritası beyinde oluşturulur.

Grid hücreleri, esnek bir kodlama dilini oluşturur. Grid kod, beyin hiyerarşi sisteminde yukarılarda oluşan bir fonksiyondur. Çünkü beş duyudan doğrudan gelen bir veriyi kullanmaz. Meselâ görmeyle alâkalı kortekste, kodlar retina üzerine düşen ışığın miktarından etkilenir. Entorhinal korteks, tamamen kendi içinde, beynin diğer bölgelerinden gelen verileri derleyerek altıgen desenler üretir. Bu açıdan üst seviye bir kodlama ve haritalama söz konusudur. Bu kodlar, beynin anlayabileceği bir dilin gramer yapısı üzerinden, beynin dış dünyanın özelliklerini (ses, ışık, koku ve uzaydaki konumu vb) haritalamasını ve canlandırmasını mümkün kılar.

Araştırmacılar, grid hücrelerinin ateşlenme deseninin karanlıkta sabit kaldığını ve hayvanın hızından ve yönünden bağımsız olarak çalıştığını buldular. Daha sonraki çalışmalarda, grid hücrelerinin matematikî kurallara göre yerleştirildiği bulundu. Daha küçük gridler üreten hücreler, entorhinal korteksin üst kısmında bulunuyor ve daha az bir yer kaplıyordu. Daha büyük gridler üreten hücreler ise, alt kısma yerleştirilmişti. Aynı büyüklükte ve yönelimde gridler yapan hücreler ise modül şeklinde kümelenmişlerdi. Bu modüller, entorhinal korteksin uzunluğu boyunca ardışık basamaklar hâlinde dizilmişlerdi. Daha da sırlı olanı ise, her bir modül tarafından temsil edilen grid büyüklüğünün her ardışık adımda 1.4 sabit çarpanı kadar genişliyor olmasıydı. Benzer bir grid düzenlemesinin insanlarda da olduğu düşünülmektedir. Bundan dolayı grid hücreleri, canlının nerede olduğunu (mesela odalar arasında mı veya caddede mi olduğunu) gösteren harita ve koordinat bilgisini oluşturup izlerler. Bundan dolayı yer ve yön duygumuzu kaybetmeyiz ve mekân hafızamızı koruruz.

Teorik matematikçilerin yapmış olduğu başka bir çarpıcı tespit ise, altıgen motif (örgü) kullanmanın, minimum sayıda grid hücresi kullanarak, en yüksek ve en muhtemel mekan çözünürlüğünü başarmanın en iyi yol olduğunu belirtmeleridir. Bu altıgen motif şekli enerji tasarrufu sağlar ve beynin her yönüyle güzel ve verimli bir tasarımda yaratıldığını gösterir.

Grid hücreleri, aynı zamanda hafızanın nasıl oluştuğunu ve bir olayı hatırladığımızda genellikle zihnimizde o olayın geçtiği mekanı, caddeyi nasıl canlandırdığımızı anlama ve açıklamaya yardımcı olabilir. Araştırmalar, hayvan yavrularının beyninde grid sisteminin doğuşta ham olarak var olduğunu ancak doğumdan 3-4 hafta sonra tamamen dış dünyayla etkileşerek inşa edildiğini ve hizmete girdiğini göstermiştir. Grid hücreleri ayrıca hafızayı ve hafıza kaybıyla bağlantılı hastalıkları da anlamamıza yardımcı olur. Karakteristik hususiyeti mekanı hatırlayamama veya bağlantıyı kaybetme hissi olan Alzheimer hastalığında, etkilenen ilk beyin bölgesi entorhinal kortekstir. Grid hücrelerinin bulunduğu entorhinal korteksteki bazı hücrelerin, Alzheimer hastalığının gelişiminde hususi rolleri olabileceği düşünülmektedir.

Netice olarak, insan beynindeki GPS sistemi, çevremizdeki mekanı haritalarken ve kompleks çevrede yön ve adres bulmaya çalışırken kullandığımız bir sistemdir. Bundan sonra araştırmacılara düşen görev, bu nöral kodlamanın geri kalan parçalarını bulmaktır.


Yazar: Dr. C. Hamza AYDIN / Biyoloji - Mart 2015

Kaynaklar

- Ömer Arifağaoğlu, Ayna Nöronlar, Sızıntı, Aralık 2009, s. 371.

- C. Hamza Aydın, Taklidin Nörobiyolojisi, Sızıntı, Eylül 2013, s. 416.

- Alison Abbott (2014). How the 2014 Nobel Prize Winners Found the Brain’s Own GPS. Nature Magazine.October 6, 2014 www.scientificamerican.com/article/how-the-2014-nobel-prize-winners-found-the-brain-s-own-gps

- Edvard I. Moser, Yasser Roudi1, Menno P. Witter, Clifford Kentros, Tobias Bonhoeffer and May-Britt Moser (2014). Grid cells and cortical representation. Nature Reviews Neuroscience. Volume 15. July 2014 | Pp. 466-470

- Howard Eichenbaum (2013). Hippocampus: Remembering the Choices. Neuron Previews77, March 20, Cell Press. 2013 pp. 1000-1001 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2013.02.034

Alıntı: http://www.sizinti.com.tr/konular/ayrinti/beyindeki-gps-sistemi-mart-2015.html



İçeriği Sosyal Ağlarda Paylaşmak için Alttaki Butonları Kullanabilirsiniz


Kategori:

Yazar Hakkında:
!BR@H!M F!R@T Blogumuzda paylaşılan her şey tanıtım amaçlıdır. Telif ihlali olan paylaşımları iletişim kutusundan veya ibo.firat@gmail.com adresinden bize ulaştırabilirsiniz.

2 yorum:

  1. İnsanı hayretler içinde bırakan bir yazı. Allah'a ne kadar şükretsek az.

    YanıtlaSil
  2. kusursuzluğun başka başka adıdır bence inan oğlu kusursuz bir şekilde yaratılmış deniliyor boşuna değil yani çünkü baktığımızda gerçekten bir kusur görmemiz imkansız..

    YanıtlaSil

Lütfen konuyla alakasız yorumlardan kaçının. Sadece link almak amaçlı ( spam ) yorumlar yazmayınız. ( anında silinir ). Argo, küfür, siyasi vb. içerik barındıran yorumlar yazmayınız.

Not: Yorum yapabilmek için (yorumlama biçiminden) Anonim ( isimsiz olarak ) veya Adı/URL'yi ( Adı ( gerekli ) / URL ( kısmını boş bırakınız ), fonksiyonlarından seçim yaparak yorumlarınızı yazabilirsiniz.

Ancak Google + profili ile yapılan yorumları onaylamıyorum bilginize. Yorum yaparken Adı/URL kısmından yaparsanız sadece isim yazmanız yeterli. Site adresi, URL eklerseniz yorumunuz onaylanmaz.

if