Sinyaller Rastgele Değil Nöron Merkezlerinden Geçiyor

25 Şubat 2016 Çağlayan Taybaş

İnsan beyni nöron adlı özelleşmiş hücrelerden oluşan inanılmaz karmaşık bir yapıdır. Yetişkin bir insanın beynindeki nöron aksonlarının uzunluğu 170.000 km, sinaps sayısı 1 katrilyondur. Bir de her bir sinapsın saniyede 10 impuls (sinyal) işleyebildiğini düşünürsek ortaya çok büyük bir hesaplama işlemi çıkıyor. Böylesine karmaşık ve üst düzey işlemler yapan organın doğal olarak kendine has çalışma şekilleri oluyor.

Dünya hava trafiğinin büyük bir bölümü belli merkezler üzerinde çalışır. Verim ve zaman açısından kullanışlı olan bu yöntemin bir benzeri beyin tarafından da kullanılır. Serebral korteksteki sinyallerin 70%’i hacimce 20%’lik bölüm üzerinde aktarılır. Üzerlerinden çok fazla sinyal geçen nöronlara merkez nöronları diyoruz.

İleri Okuma: Serebral Korteks Nedir?

Sinyaller Çoğunlukla Belirli Merkezlerde Toplanıyor

Merkez nöronları beyin sağlığı açısından ve beyindeki işlevlerin kusursuz yürütülmesi açısından büyük bir öneme sahiptir. Burada gerçekleşebilecek en ufak bir hata oldukça tuhaf hastalıklara ve sendromlara sebep olabilir. Bunlardan bazılarını sitemizde aratarak okuyabilirsiniz. Beyindeki merkez nöronların gizemi henüz çözülemedi. Ancak onlarda olabilecek bir bozulmanın Alzheimer hastalığı gibi çeşitli rahatsızlıkları doğuracağı bir gerçek.

İleri Okuma: Alzheimer Hastalığı

Indiana Üniversitesi’nden araştırmacılar beden-duyu korteksinden 500 nöronun elektriksel faaliyetlerini incelediler ve grafikler üzerinde sinyallerin çoğunun merkez nöronları üzerinden geçtiğini buldular. Oldukça küçük alanda büyük bir trafiği üstlenen bu nöronlar mikro yapılar oluşturuyor ve diğer bölgelerin mikro yapılarıyla haberleşebiliyorlar.

Beyindeki merkez nöronlarının başrol oynadığı bu sinyal trafiğini anlamak hem beynin işleyişi hem de çeşitli nörodejenatif hastalıkların kökenini ve çözümünü bulmak için çok önemlidir. Eğer bu nöronlar diğerlerinden daha fazla çalışıyorsa serbest radikallerden ve diğer etkenlerden gelebilecek zararlara daha açık olmalılar. Bu merkezlerdeki hücreler elektriksel sinyallerini nasıl işliyor hiç merak ettiniz mi?

İleri Okuma: Serbest Radikaller Sağlığa Yararlı mı Zararlı mı?

Nöronlar Bazen 10,000 Sinaps Kurabilir

İnsan beyninde Aralık 2014’te yapılan ölçümlere göre yaklaşık 80 milyar nöron ve bunların 10 – 50 katı kadar da bu nöronların işlevlerini yapmalarına yardım eden glia hücresi bulunmaktadır. Nöronlar arasındaki bağlantı sayısı o kadar fazladır ki bazen bu sayı 10.000’e kadar çıkabilmektir ve dahası binlerce sinaps kurabilen bu nöronların dendritleri de tıpkı bir nöron gibi işlem yapabilme özelliğine sahiptir. Bu kadar karmaşık bir yapıya sahip olan beyin her saniye milyarlarca elektrik sinyalini alıyor ve çoğu zaman milisaniyeler ölçeğinde gerekli işlemleri yapıp vücudun tepki vermesini sağlayabiliyor.

Nöronlardaki elektrik sinyallerin okunması, işlenmesi ve sonrasında bellekte ilgili bilgilerin depolanması beynin elektrik sinyallerinden oluşan alfabesi sayesinde oluyor. Bu alfabede ise beyin elektrik sinyallerini zamanlama ve birim zamanda gönderim sıklığı olarak işliyor. Bilgisayarların çalışma prensibini göz önüne alalım, 1 ve 0 rakamlarından oluşan bu sistemde 1 ve 0’ların tekrar sayıları bilgisayar tarafından anlamlı bilgiye dönüştürülerek karşımıza geliyor. Beyin için de bu durum böyledir. Örneğin, 1’i elektriksel sinyalin gönderildiği durum, 0’ı ise gönderilmediği durum olarak düşünelim. Elimize iğne battığımızda acı reseptörleri uyarılıyor ve beyne 110000111 şeklinde sinyal gönderiyor, kalem ucu battığında ise iğneyle olan kalınlık ve sertlik farkından dolayı 1111001100 şeklinde sinyaller gönderiliyor ve beyin bu sinyalleri çok daha öncesinde (muhtemelen bebeklikte) kaydettiği için ilk sinyali iğne, ikinci sinyali kalem olarak algılıyor.

Beynin Elektrik Sinyalleri

Elektrik sinyallerin gönderilişi arasındaki zaman ve frekans farklılıkları çok küçük zaman aralıklarında gerçekleşmektedir. Reseptörlerden ve nöronların kendi aralarındaki bu elektrik sinyallerin iletimi arasındaki fark sadece 10 – 20 milisaniye gibi kısa süreler içinde gerçekleştiriliyor. Aslında sinyaller arasındaki bu frekans farkı yıllardır biliniyordu fakat zamanlamanın milisaniye ölçeğinde nasıl gerçekleştiği büyük merak konusuydu. Bunun yanında sinyallerin ayrıştırılmasında zamanlamanın frekanstan daha önemli olduğu da elde edilen diğer bulgular arasındaydı ancak bu iki değişken birbirini tamamlar özelliktedirler.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş