Bilim insanlarının tüm çalışmalarına rağmen insan beyni gizemini korumaya devam ediyor. Yapılan araştırmalarda bazı gelişmeler kaydedilse bile yaklaşık 86 milyar nöron bulunan insan beyninin işleyişi henüz kesin olarak çözülebilmiş değil.

İnsan beyninin işleyişine benzediği düşünülerek çoğunlukla kemirgenler/fareler üzerinde yapılan bu araştırmalarda bir yöntem hatası olabileceğini ise bugüne kadar hiç düşünmemiştik.

Science Dergisi’nde ocak ayında yayınlanan bir araştırmaya göre, fareler yerine insan beyin dokusu üzerinde inceleme yapan bilim insanları büyük bir sürprizle karşılaştı. İnsan beyninin dış katmanında sadece insanlara özgü olabilecek şaşırtıcı dendrit davranışları keşfedildi. Kemirgenlerden farklı olarak insan nöronlarında görülen bu beklenmedik elektrik sinyallerinin insan zekasının kaynağı olabileceği düşünülüyor.

Nöronların, elektrik sinyalleri ile bilgi alışverişinde bulundukları, karmaşık labirent ağlarda birbirine bağlı oldukları, sinyallerin tek bir nörondan akson adı verilen bir lif aracılığıyla çıktığı ve sinyallerin her bir nöron tarafından dendrit adı verilen giriş lifleri aracılığıyla alındığı uzun zamandır biliniyordu.

Sinyallerin giriş lifleri olan dendritlerin elektriksel yeteneklerini anlamak ise bilmecenin çözülmesi anlamına geliyor. Çünkü nöronların birbirleriyle nasıl iletişim kurduklarını anlamanın neredeyse tek yolu bu. Dendritlerin herhangi bir anda sayısız başka nörondan sinyal alıyor olma olasılığı oldukça yüksek. Ancak bugüne kadar insan nöronları hakkında varsaydığımız her şey, kemirgenler üzerinde yapılan gözlemlere dayanıyor. Bu nedenle bu görüş olasılıktan öteye gidemiyordu. Araştırmacıların insan beyni üzerinde yaptığı son çalışma ise milyarlarca nöronumuzun bilgiyi sadece diğerleriyle değiş tokuş etmediği aynı zamanda işleme yeteneğine de sahip olduğunu gösterdi.

Bulmaca çözüldü mü?

Elektrik sinyalleri mesafe ile zayıflar ve bu, insan beynini anlamak isteyenler için bir bilmece oluşturur: İnsan dendritlerinin, kemirgen dendritlerinden yaklaşık iki kat daha uzun olduğu bilinmektedir. Bu da, bir insan dendritinden geçen bir sinyalin, mesafe nedeniyle daha uzun yol kat etmesi nedeniyle çok daha zayıf olmasını gerektiği anlamına geliyor. Ancak durum bunun tam tersi.

Araştırma ekibindeki Humboldt Üniversitesi’nden Matthew Larkum, “Kemirgenler ve insanlar arasındaki elektriksel özelliklerde bir fark olmasaydı, o zaman aynı sinaptik girdilerin insanlarda daha zayıf olacağı anlamına gelirdi. Bunun tek bir anlamı var, beynimizde bilgi alışverişinde bulunan sinyaller bir kemirgeninki ile aynı değil” diyor. Hayvan temelli insan araştırmalarını bir kez daha sorgulayın diyen Larkum, “Bu araştırmanın bulduğu en önemli şey tam da budur” diyerek hayvan deneylerinin bulmacayı çözmeyeceğine dikkat çekiyor.

Larkum’un araştırma ekibi, tümör ve epilepsi hastalarının beyinlerinden terapötik nedenlerle dilimlenmiş beyin dokusuyla, serebral korteksten aldıkları dendritlerle çalıştı. Bu dentritleri  uyarmak için iyonlar göndererek elektriksel davranışları inceleyen ekip, fare dendritlerindeki iki tip elektriksel yükselmenin aksine insan dendritlerinde birbiri ardına hızlı bir şekilde arka arkaya meydana gelen tek tip davranış gözlemlendi. İnsan nöronlarının kemirgen nöronlarından “belirgin bir şekilde daha fazla uyarılabilir” olduğu ve bu nedenle daha uzun dendritleri başarıyla geçebildikleri ortaya çıktı.

Daha da büyük bir sürpriz vardı:

Araştırma ekibi ayrıca elde ettiği bulgularına dayalı olarak bilgisayar modelleri programlayarak, bu kadar çok giriş sinyalini nasıl aldığını görmek için nöronlarının her birini dendritleri boyunca binlerce noktada uyarılabilen sanal nöronal ağlar kurdular.

İnsan dışı önceki araştırmalar, nöronların bu girdileri bir araya topladığını ve nöronun bunların tümünü aksonundan ağa gönderdiğini ileri sürmekteydi. Ancak, Larkum’un ekibinin gözlemlerine göre, nöronların çıktıları, girdilerinin tersiydi: Ne kadar çok uyarıcı sinyal alırlarsa, ateşlenme olasılıkları o kadar azdı.

Bu araştırma dendritlerin ve nöronların önceden şüphelenilenden çok daha akıllı olabileceği ve girdi bilgilerini geldiği anda işleyebileceğini ortaya koyuyor. Araştırmacılara göre, hücre sadece bir şeyler toplamıyor aynı zamanda bir şeyleri atıyor.  Bu her bir nöronun sadece ağdaki sinyal değerini tespit ettiği değil aynı zamanda gürültüyü de ayrıştırdığı anlamına gelir. Ek olarak, farklı nöronlar, farklı sinyaller ve dolayısıyla görevler için optimize edilmiş olabilir.

Bu araştırma, insanlarda akıllı olanın sadece nöronal ağ değil, içerdiği bireysel nöronların tümünün akıllı olduğunu gösteriyor. Bu da insan beyninde bir yerde bulmayı umduğumuz türden bir hesaplamalı süper şarjı oluşturabilir.

Çeviren: Semra Ağaç Sucu

Kaynak: https://bigthink.com/mind-brain/human-neuron-signals