Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
Beyindeki GPS Sistemi
Bazı insanlar yonleri ve yollarını kolayca bulurken, bazıları bu konuda cok sıkıntı ceker Birinci gruptakiler bir yerden bir defa bile gecse, sonraki gelişinde yolunu kolayca bulur Yon bulmada sıkıntı ceken kişiler ise, bir yerden defalarca gecmelerine rağmen, o bolgede her seferinde yolunu kaybedebilir; buyukce bir otoparka aracını bıraktığında donuşte yerini kolayca bulamaz İnsanlar arasında boyle bir fark olmakla birlikte, sağlıklı her insan, belli bir başarı olcusunde yon 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 tur konum ve yon bulma sistemi (GPS) mi var?
Bilim insanları bu sorularla uzun yıllar meşgul olmuş ve bunlara cozum aramışlardır Profesor John O’Keefe ile MayBritt Moser ve Edvard Moser isimli araştırmacılar, beyindeki yer belirleme sistemini (GPS) keşfettiler ve bu keşifle 2019 yılı Nobel Tıp Mukafatı’nı kazandılar
imagesbeyindekigpssisteminasilcalisir5ad5bf98cdc74
Yer belirleme hucreleri
Yer ve mekanların beyinde bir harita gibi temsil edildiği duşuncesi, Amerikalı Psikolog Edward Tolman tarafından 1948’de ortaya atılmıştır Fakat o, bu zihin haritalarının beynin neresinde olduğunu ve beynin boyle karmaşık davranışları nasıl hesapladığını acıklayamadı Cevrede serbestce dolaşan hayvanların beyin hucrelerinden gelen sinyallerin (parlamaların) kaydedilmesini sağlayan daha ileri teknolojilerin gelişmesiyle (1958), bu sorulara bir yaklaşım getirmek mumkun hale geldi
Kanada’da McGill Universitesi’nde fizyolojik psikoloji konusunda calışan O’Keefe 1960 sonlarında, hayvan davranışlarını incelemeye başladı O’Keefe daha sonra Londra Universitesi’ne geldi ve burada farelerin davranışları uzerinde calışmalarını surdururken 1971’de beynin yer belirleme sisteminin ilk bolumunu (yer hucrelerini) keşfetti
Bu hucreler, daha once hic gorulmeyen bir yerle karşılaştıklarında aktif hale geciyordu Farklı yer belirleme hucreleri farklı yerde aktif olabiliyor ve pek cok aynı hucrenin aktivite kombinasyonu belli bir cevreyi temsil eden beyin haritasını oluşturabiliyordu Farklı cevre ve zamanlarda farklı yer belirleme hucrelerinin aktif olması, hipokampusta bunların kombinasyonu adedince haritaların oluştuğunu gostermektedir
O’Keefe sonraki calışmalarında yer belirleme hucrelerinin hafıza fonksiyonuna sahip olduğunu da gosterdi
Grid hucreler
Hippokampus uzerinde calışan MayBritt Moser ve Edvard Moser, Londra’da O’Keefe’nin laboratuvarını ziyaret ederler Burada yer belirleme hucrelerindeki parlamanın hipokampus dışındaki aktivitelerden de kaynaklanıp kaynaklanmadığını araştırırlar Medial entorhinal kortekste (MEK) hipokampustaki yer belirleme hucreleriyle iletişim halinde olan hucreler keşfederler Bu yeni hucrelere grid (kare ağı yapısında) hucresi adını (2005) verirler Grid hucreleri şaşırtıcı bir ateşleme deseni gosteriyordu Onlar pek cok yerde aktiftiler ve aktif oldukları noktalar, bal peteğindeki gibi altıgenin koşe noktalarıydı Aynı bolgedeki grid hucreleri kare ağı yapısıyla uyumlu ve aynı aralıkta, fakat değişik fazda ateşleme yapıyordu Boylece onlar cevredeki her noktayı kaplıyordu
Grid hucreleri gidilecek mesafeyi olcmeye bir cozum sağlıyordu ve hipokampustaki haritalara bir olcek ekliyordu Grid hucreleri, yer belirleme hucrelerine yonelmiş vaziyettedir ve yer hucreleriyle aralarında karşılıklı bir etkileşme vardır Grid hucreleri, yer belirleme hucrelerinin ateşleme deseni uretmesine katkıda bulunur
İnsan beyninde buyuk bir hipokampusentorhinal korteks yapı vardır Bu yapılar icerisinde sozu edilen hucreler yerleştirilmiştir
Grid hucreler ile yer belirleme hucrelerinin onemi
Bu hucreler, yer tanımlama ve kayıt altına almada vazifelidir; canlının bulunduğu coğrafi koordinatları beyinde kaydetme gorevi gorur Bunlar birbiriyle bağlantılı olarak yer bilgilerini kaydetme, hatırlama ve yon bulmada vazifelidir Grid hucreleri mekanın haritasını oluştururlar Yer işaretleme hucreleri ise grid hucrelerinin uzerinde bir tabaka halinde bulunur Bundan dolayı bu iki hucre ceşidi, beynin GPS sisteminin temel molekuler mekanizmalarının onemli bir parcasıdır Hayvanlar besinin bulunduğu veya depolandığı yerler gibi manalı 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 imkansız hale gelmektedir Beyin goruntuleme teknikleriyle, yon bulma cabasındaki insanların hipokampuslarının cok daha aktif calıştığı gorulmuştur
Grid hucrelerinin ve yer işaretlemesi yapan hucrelerin diğer noronlarla etkileşmesiyle inşa edilen bu mukemmel navigasyon sistemiyle, hayvanlara nereye gittikleri ve nerede bulunduklarını bilme imkanı sağlanır Grid hucreleri, tanımlanan cevreyi ızgara şeklinde doşerler ve altıgen şekilli haritalar oluşturarak kodlama yaparlar Bu cevre tekrar ve tekrar kullanıldıkca, grafik kağıdı uzerindeki yatay ve dikey kesişim noktaları (yani gridler) gibi, mekanın haritası beyinde oluşturulur
Grid hucreleri, esnek bir kodlama dilini oluşturur Grid kod, beyin hiyerarşi sisteminde yukarılarda oluşan bir fonksiyondur Cunku beş duyudan doğrudan gelen bir veriyi kullanmaz Mesela gormeyle alakalı kortekste, kodlar retina uzerine duşen ışığın miktarından etkilenir Entorhinal korteks, tamamen kendi icinde, beynin diğer bolgelerinden gelen verileri derleyerek altıgen desenler uretir Bu acıdan ust seviye bir kodlama ve haritalama soz konusudur Bu kodlar, beynin anlayabileceği bir dilin gramer yapısı uzerinden, beynin dış dunyanın ozelliklerini (ses, ışık, koku ve uzaydaki konumu vb) haritalamasını ve canlandırmasını mumkun kılar
Araştırmacılar, grid hucrelerinin ateşlenme deseninin karanlıkta sabit kaldığını ve hayvanın hızından ve yonunden bağımsız olarak calıştığını buldular Daha sonraki calışmalarda, grid hucrelerinin matematiki kurallara gore yerleştirildiği bulundu Daha kucuk gridler ureten hucreler, entorhinal korteksin ust kısmında bulunuyor ve daha az bir yer kaplıyordu Daha buyuk gridler ureten hucreler ise, alt kısma yerleştirilmişti Aynı buyuklukte ve yonelimde gridler yapan hucreler ise modul şeklinde kumelenmişlerdi Bu moduller, entorhinal korteksin uzunluğu boyunca ardışık basamaklar halinde dizilmişlerdi Daha da sırlı olanı ise, her bir modul tarafından temsil edilen grid buyukluğunun her ardışık adımda 14 sabit carpanı kadar genişliyor olmasıydı Benzer bir grid duzenlemesinin insanlarda da olduğu duşunulmektedir Bundan dolayı grid hucreleri, canlının nerede olduğunu (mesela odalar arasında mı veya caddede mi olduğunu) gosteren harita ve koordinat bilgisini oluşturup izlerler Bundan dolayı yer ve yon duygumuzu kaybetmeyiz ve mekan hafızamızı koruruz
Teorik matematikcilerin yapmış olduğu başka bir carpıcı tespit ise, altıgen motif (orgu) kullanmanın, minimum sayıda grid hucresi kullanarak, en yuksek ve en muhtemel mekan cozunurluğunu başarmanın en iyi yol olduğunu belirtmeleridir Bu altıgen motif şekli enerji tasarrufu sağlar ve beynin her yonuyle guzel ve verimli bir tasarımda yaratıldığını gosterir
Grid hucreleri, aynı zamanda hafızanın nasıl oluştuğunu ve bir olayı hatırladığımızda genellikle zihnimizde o olayın gectiği mekanı, caddeyi nasıl canlandırdığımızı anlama ve acıklamaya yardımcı olabilir Araştırmalar, hayvan yavrularının beyninde grid sisteminin doğuşta ham olarak var olduğunu ancak doğumdan 34 hafta sonra tamamen dış dunyayla etkileşerek inşa edildiğini ve hizmete girdiğini gostermiştir Grid hucreleri 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 bolgesi entorhinal kortekstir Grid hucrelerinin bulunduğu entorhinal korteksteki bazı hucrelerin, Alzheimer hastalığının gelişiminde hususi rolleri olabileceği duşunulmektedir
Netice olarak, insan beynindeki GPS sistemi, cevremizdeki mekanı haritalarken ve kompleks cevrede yon ve adres bulmaya calışırken kullandığımız bir sistemdir Bundan sonra araştırmacılara duşen gorev, bu noral kodlamanın geri kalan parcalarını bulmaktır
Bazı insanlar yonleri ve yollarını kolayca bulurken, bazıları bu konuda cok sıkıntı ceker Birinci gruptakiler bir yerden bir defa bile gecse, sonraki gelişinde yolunu kolayca bulur Yon bulmada sıkıntı ceken kişiler ise, bir yerden defalarca gecmelerine rağmen, o bolgede her seferinde yolunu kaybedebilir; buyukce bir otoparka aracını bıraktığında donuşte yerini kolayca bulamaz İnsanlar arasında boyle bir fark olmakla birlikte, sağlıklı her insan, belli bir başarı olcusunde yon 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 tur konum ve yon bulma sistemi (GPS) mi var?
Bilim insanları bu sorularla uzun yıllar meşgul olmuş ve bunlara cozum aramışlardır Profesor John O’Keefe ile MayBritt Moser ve Edvard Moser isimli araştırmacılar, beyindeki yer belirleme sistemini (GPS) keşfettiler ve bu keşifle 2019 yılı Nobel Tıp Mukafatı’nı kazandılar
imagesbeyindekigpssisteminasilcalisir5ad5bf98cdc74
Yer belirleme hucreleri
Yer ve mekanların beyinde bir harita gibi temsil edildiği duşuncesi, Amerikalı Psikolog Edward Tolman tarafından 1948’de ortaya atılmıştır Fakat o, bu zihin haritalarının beynin neresinde olduğunu ve beynin boyle karmaşık davranışları nasıl hesapladığını acıklayamadı Cevrede serbestce dolaşan hayvanların beyin hucrelerinden gelen sinyallerin (parlamaların) kaydedilmesini sağlayan daha ileri teknolojilerin gelişmesiyle (1958), bu sorulara bir yaklaşım getirmek mumkun hale geldi
Kanada’da McGill Universitesi’nde fizyolojik psikoloji konusunda calışan O’Keefe 1960 sonlarında, hayvan davranışlarını incelemeye başladı O’Keefe daha sonra Londra Universitesi’ne geldi ve burada farelerin davranışları uzerinde calışmalarını surdururken 1971’de beynin yer belirleme sisteminin ilk bolumunu (yer hucrelerini) keşfetti
Bu hucreler, daha once hic gorulmeyen bir yerle karşılaştıklarında aktif hale geciyordu Farklı yer belirleme hucreleri farklı yerde aktif olabiliyor ve pek cok aynı hucrenin aktivite kombinasyonu belli bir cevreyi temsil eden beyin haritasını oluşturabiliyordu Farklı cevre ve zamanlarda farklı yer belirleme hucrelerinin aktif olması, hipokampusta bunların kombinasyonu adedince haritaların oluştuğunu gostermektedir
O’Keefe sonraki calışmalarında yer belirleme hucrelerinin hafıza fonksiyonuna sahip olduğunu da gosterdi
Grid hucreler
Hippokampus uzerinde calışan MayBritt Moser ve Edvard Moser, Londra’da O’Keefe’nin laboratuvarını ziyaret ederler Burada yer belirleme hucrelerindeki parlamanın hipokampus dışındaki aktivitelerden de kaynaklanıp kaynaklanmadığını araştırırlar Medial entorhinal kortekste (MEK) hipokampustaki yer belirleme hucreleriyle iletişim halinde olan hucreler keşfederler Bu yeni hucrelere grid (kare ağı yapısında) hucresi adını (2005) verirler Grid hucreleri şaşırtıcı bir ateşleme deseni gosteriyordu Onlar pek cok yerde aktiftiler ve aktif oldukları noktalar, bal peteğindeki gibi altıgenin koşe noktalarıydı Aynı bolgedeki grid hucreleri kare ağı yapısıyla uyumlu ve aynı aralıkta, fakat değişik fazda ateşleme yapıyordu Boylece onlar cevredeki her noktayı kaplıyordu
Grid hucreleri gidilecek mesafeyi olcmeye bir cozum sağlıyordu ve hipokampustaki haritalara bir olcek ekliyordu Grid hucreleri, yer belirleme hucrelerine yonelmiş vaziyettedir ve yer hucreleriyle aralarında karşılıklı bir etkileşme vardır Grid hucreleri, yer belirleme hucrelerinin ateşleme deseni uretmesine katkıda bulunur
İnsan beyninde buyuk bir hipokampusentorhinal korteks yapı vardır Bu yapılar icerisinde sozu edilen hucreler yerleştirilmiştir
Grid hucreler ile yer belirleme hucrelerinin onemi
Bu hucreler, yer tanımlama ve kayıt altına almada vazifelidir; canlının bulunduğu coğrafi koordinatları beyinde kaydetme gorevi gorur Bunlar birbiriyle bağlantılı olarak yer bilgilerini kaydetme, hatırlama ve yon bulmada vazifelidir Grid hucreleri mekanın haritasını oluştururlar Yer işaretleme hucreleri ise grid hucrelerinin uzerinde bir tabaka halinde bulunur Bundan dolayı bu iki hucre ceşidi, beynin GPS sisteminin temel molekuler mekanizmalarının onemli bir parcasıdır Hayvanlar besinin bulunduğu veya depolandığı yerler gibi manalı 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 imkansız hale gelmektedir Beyin goruntuleme teknikleriyle, yon bulma cabasındaki insanların hipokampuslarının cok daha aktif calıştığı gorulmuştur
Grid hucrelerinin ve yer işaretlemesi yapan hucrelerin diğer noronlarla etkileşmesiyle inşa edilen bu mukemmel navigasyon sistemiyle, hayvanlara nereye gittikleri ve nerede bulunduklarını bilme imkanı sağlanır Grid hucreleri, tanımlanan cevreyi ızgara şeklinde doşerler ve altıgen şekilli haritalar oluşturarak kodlama yaparlar Bu cevre tekrar ve tekrar kullanıldıkca, grafik kağıdı uzerindeki yatay ve dikey kesişim noktaları (yani gridler) gibi, mekanın haritası beyinde oluşturulur
Grid hucreleri, esnek bir kodlama dilini oluşturur Grid kod, beyin hiyerarşi sisteminde yukarılarda oluşan bir fonksiyondur Cunku beş duyudan doğrudan gelen bir veriyi kullanmaz Mesela gormeyle alakalı kortekste, kodlar retina uzerine duşen ışığın miktarından etkilenir Entorhinal korteks, tamamen kendi icinde, beynin diğer bolgelerinden gelen verileri derleyerek altıgen desenler uretir Bu acıdan ust seviye bir kodlama ve haritalama soz konusudur Bu kodlar, beynin anlayabileceği bir dilin gramer yapısı uzerinden, beynin dış dunyanın ozelliklerini (ses, ışık, koku ve uzaydaki konumu vb) haritalamasını ve canlandırmasını mumkun kılar
Araştırmacılar, grid hucrelerinin ateşlenme deseninin karanlıkta sabit kaldığını ve hayvanın hızından ve yonunden bağımsız olarak calıştığını buldular Daha sonraki calışmalarda, grid hucrelerinin matematiki kurallara gore yerleştirildiği bulundu Daha kucuk gridler ureten hucreler, entorhinal korteksin ust kısmında bulunuyor ve daha az bir yer kaplıyordu Daha buyuk gridler ureten hucreler ise, alt kısma yerleştirilmişti Aynı buyuklukte ve yonelimde gridler yapan hucreler ise modul şeklinde kumelenmişlerdi Bu moduller, entorhinal korteksin uzunluğu boyunca ardışık basamaklar halinde dizilmişlerdi Daha da sırlı olanı ise, her bir modul tarafından temsil edilen grid buyukluğunun her ardışık adımda 14 sabit carpanı kadar genişliyor olmasıydı Benzer bir grid duzenlemesinin insanlarda da olduğu duşunulmektedir Bundan dolayı grid hucreleri, canlının nerede olduğunu (mesela odalar arasında mı veya caddede mi olduğunu) gosteren harita ve koordinat bilgisini oluşturup izlerler Bundan dolayı yer ve yon duygumuzu kaybetmeyiz ve mekan hafızamızı koruruz
Teorik matematikcilerin yapmış olduğu başka bir carpıcı tespit ise, altıgen motif (orgu) kullanmanın, minimum sayıda grid hucresi kullanarak, en yuksek ve en muhtemel mekan cozunurluğunu başarmanın en iyi yol olduğunu belirtmeleridir Bu altıgen motif şekli enerji tasarrufu sağlar ve beynin her yonuyle guzel ve verimli bir tasarımda yaratıldığını gosterir
Grid hucreleri, aynı zamanda hafızanın nasıl oluştuğunu ve bir olayı hatırladığımızda genellikle zihnimizde o olayın gectiği mekanı, caddeyi nasıl canlandırdığımızı anlama ve acıklamaya yardımcı olabilir Araştırmalar, hayvan yavrularının beyninde grid sisteminin doğuşta ham olarak var olduğunu ancak doğumdan 34 hafta sonra tamamen dış dunyayla etkileşerek inşa edildiğini ve hizmete girdiğini gostermiştir Grid hucreleri 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 bolgesi entorhinal kortekstir Grid hucrelerinin bulunduğu entorhinal korteksteki bazı hucrelerin, Alzheimer hastalığının gelişiminde hususi rolleri olabileceği duşunulmektedir
Netice olarak, insan beynindeki GPS sistemi, cevremizdeki mekanı haritalarken ve kompleks cevrede yon ve adres bulmaya calışırken kullandığımız bir sistemdir Bundan sonra araştırmacılara duşen gorev, bu noral kodlamanın geri kalan parcalarını bulmaktır
