Nöronların beyni nasıl kontrol ettiğine dair gizem çözüldü

Hakemli bilimsel dergi Cell'de yayınlanan bir araştırma, beyindeki sinir hücrelerinin, yani çocukluk anılarından, düşüncelerden ve duygulardan sorumlu nöronların aktivitelerini nasıl koordine ettiğini ortaya koydu.

Avustralya'daki Sidney Üniversitesi'nden Brandon Robert Munn ve meslektaşlarının keşfi, beyin hakkında uzun süredir devam eden bir tartışmayı ele alıyor: Nöronlar yıldız oyuncular gibi her biri son derece uzmanlaşmış ve verimli olacak şekilde mi davranıyor, yoksa ekip çalışmasına mı öncelik veriyorlar?

Bulgular beyin aktivitesinin "fraktal" bir hiyerarşiye göre gerçekleştiğini gösterdi. Aynı desenlerin farklı boyutlarda tekrar etmesiyle oluşan geometrik şekillere fraktal adı veriliyor.

Buna göre hücreler, her ölçeğin kendinden daha küçük ve daha büyük ölçeklerle aynı olduğu bir organizasyon oluşturarak koordineli ağlar kuruyor.

Araştırmacılar bu sonuca, kalsiyum görüntüleme adı verilen mikroskobik gözlem tekniğiyle birçok canlının beynini inceleyerek ulaştı.

Munn, The Conversation'da kaleme aldığı yazıda, "Kalsiyum görüntülemedeki gelişmelerle artık on binlerce hücreden gelen sinyalleri aynı anda kaydedebiliyoruz," ifadelerini kullandı.

"Kalsiyum görüntüleme, hücredeki kalsiyum seviyelerine göre yanan floresan sensörleri kullanarak gerçek zamanlı olarak sinirsel aktiviteyi izlememizi sağlayan bir yöntemdir."

Araştırmada tespit edilen çok ölçekli organizasyon, farklı stratejilerin, yani "sinir kodlarının" farklı ölçeklerde işlev görmesini sağlıyor.

Munn, "Örneğin zebra balığının hareketlerinin uyum içinde çalışan birçok nörona dayandığını bulduk. Bu dayanıklı tasarım, hızlı değişen ortamlarda bile yüzme hareketinin sorunsuz bir şekilde devam etmesini sağlıyor," diyor.

"Farelerin görme yeteneği söz konusu olduğunda hücresel ölçekte uyum görüyoruz. Burada, birkaç nöron önemli bilgi parçalarını kaçırırsa, tüm algı değişebilir."

Bulgular ayrıca, nöron aktivitesinin bu fraktal koordinasyonunun geniş bir evrimsel aralıkta geliştiğini ortaya koydu. Buna göre söz konusu yapının ortaya çıkışı, bir milyar yıl öncesine dayanan omurgasızlardan son ortak atası 450 milyon yıl önce yaşamış olan omurgalılara uzanıyor.

Bu da canlıların beyinlerinin verimliliği dayanıklılıkla dengelemek ve yeni davranışsal taleplere uyum sağlamak için evrimleştiğini gösteriyor.

Munn, araştırmanın önemini şöyle özetliyor: "Bu özelliklerin evrimsel açıdan kalıcı olması, temel bir tasarım ilkesini ortaya çıkardığımızı düşündürüyor."