Bilim insanları yakın zamanda insan beyninde meydana gelen ve daha önce görülmemiş benzersiz bir hücre mesajlaşma biçimi belirlediler.
Keşif, heyecan verici bir şekilde, beyinlerimizin sandığımızdan çok daha güçlü hesaplama birimleri olabileceğine dair ipuçları veriyor.
2020'de, Almanya ve Yunanistan'daki enstitülerden araştırmacılar, beynin dış kortikal hücrelerinde, tek başına nöronlara mantıksal işlevlerini yerine getirmeleri için başka bir yol sağlayabilen yeni bir "kademeli" sinyal üreten bir mekanizma bildirdiler.
Nörologlar, epileptik hastalarda ameliyat sırasında çıkarılan doku bölümlerindeki elektriksel aktiviteyi ölçerek ve floresan mikroskobu kullanarak yapılarını analiz ederek, korteksteki tek tek hücrelerin 'ateşlemek' için sadece olağan sodyum iyonlarını değil, aynı zamanda kalsiyumu da kullandıklarını buldular.
Pozitif yüklü iyonların bu kombinasyonu, kalsiyum aracılı dendritik aksiyon potansiyelleri veya dCaAP'ler olarak adlandırılan, daha önce hiç görülmemiş voltaj dalgalarını başlattı.
Beyin -özellikle insan türünden olanlar- genellikle bilgisayarlarla karşılaştırılır. Analojinin sınırları vardır, ancak bazı düzeylerde görevleri benzer şekillerde yerine getirirler.
Her ikisi de çeşitli işlemleri gerçekleştirmek için elektrik voltajının gücünü kullanır. Bilgisayarlarda, transistör adı verilen kesişme noktalarından oldukça basit bir elektron akışı şeklindedir.
Nöronlarda sinyal, sodyum, klorür ve potasyum gibi yüklü parçacıkları değiş tokuş eden açılıp kapanan kanal dalgası biçimindedir. Akan iyonların bu darbesine aksiyon potansiyeli denir.
Transistörler yerine, nöronlar bu mesajları dendrit adı verilen dalların sonunda kimyasal olarak yönetirler.
Humboldt Üniversitesi sinirbilimci Matthew Larkum, Ocak 2020'de American Association for the Advancement of Science'da Walter Beckwith'e "Dendritler beyni anlamanın merkezinde yer alır çünkü tek nöronların hesaplama gücünü belirleyen şeyin merkezinde yer alırlar." dedi.
Dendritler, sinir sistemimizin trafik ışıklarıdır. Bir aksiyon potansiyeli yeterince önemliyse, mesajı bloke edebilen veya iletebilen diğer sinirlere iletilebilir.
Muhtemelen, bu, insan merkezi sinir sisteminin yoğun, buruşuk dış kısmından daha karmaşık değildir; serebral korteks. Daha derindeki ikinci ve üçüncü katmanlar özellikle kalındır ve duyum, düşünce ve motor kontrolle ilişkilendirdiğimiz yüksek düzeyli işlevleri yerine getiren dallarla doludur.
Araştırmacıların yakından inceledikleri, her bir nöronun yukarı ve aşağı aktif potansiyellerini göndermek ve sinyallerini kaydetmek için hücreleri somatodendritik yama kelepçesi adı verilen bir cihaza bağlayarak bu katmanlardan alınan dokulardı.
Larkum , "Dendritik aksiyon potansiyellerini ilk kez gördüğümüzde bir 'evreka' anı yaşadık" dedi.
Herhangi bir keşfin epilepsi hastalarına özgü olmadığından emin olmak için, beyin tümörlerinden alınan bir avuç örnekle sonuçlarını iki kez kontrol ettiler.
Ekip fareler üzerinde benzer deneyler yapmış olsa da, insan hücrelerinde vızıldayarak gözlemledikleri sinyal türleri çok farklıydı.
Daha da önemlisi, hücrelere tetrodotoksin adı verilen bir sodyum kanal blokeri verdiklerinde, yine de bir sinyal buldular. Sadece kalsiyumu bloke ederek hepsi sessizleşti.
Kalsiyumun aracılık ettiği bir aksiyon potansiyeli bulmak yeterince ilginç ancak bu hassas yeni sinyal türünün kortekste nasıl çalıştığını modellemek bir sürprizi ortaya çıkardı.
Mantıksal AND ve OR tipi işlevlere ek olarak, bu bireysel nöronlar, yalnızca başka bir sinyal belirli bir şekilde derecelendirildiğinde bir sinyale izin veren 'özel' OR ( XOR ) kesişimleri olarak işlev görebilir .
Araştırmacılar , "Geleneksel olarak, XOR operasyonunun bir ağ çözümü gerektirdiği düşünülürdü" diye yazdı .
dCaAP'lerin tüm nöronlarda ve canlı bir sistemde nasıl davrandığını görmek için daha fazla çalışma yapılması gerekiyor.
Teknoloji aynı zamanda daha iyi donanım geliştirme konusunda ilham almak için kendi sinir sistemimize de bakıyor; kendi bireysel hücrelerimizin elinde birkaç numara daha olduğunu bilmek, transistörleri ağ için yeni yollara götürebilir.
Tek bir sinir hücresine sıkıştırılan bu yeni mantık aracının tam olarak nasıl daha yüksek işlevlere dönüştüğü, geleceğin araştırmacılarının cevaplaması gereken bir sorudur.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/a-first-of-its-kind-signal-has-been-detected-in-the-human-brain