KUANTUM FİZİ?İ ve YENİ BİR NÖROBİYOLOJİ

Buraya kadar kısaca özetlemeye çalı?tı?ım ve fizik biliminin anlayı?ında devrim niteli?inde olan fikir ve bulgular, elbette ki her alanda oldu?u gibi, sinir bilimlerinde de uygulama alanı bulmakta. İndirgemeci (parçalara ayırarak bütünü anlamaya çalı?an, bütünün yalnızca kendisini olu?turan parçaların bir bile?kesi oldu?unu savunan) yakla?ım, canlı veya cansız herhangi bir sistemin davranı?ı ve özelliklerinin, parçalarının özellikleri anla?ıldı?ı zaman anla?ılabilece?ini savunur. Biyolojide özellikle son yüz yıldır bu anlayı?, bilgi edinme ve yorumlamanın temelini olu?turagelmi?tir (di?er bir deyi?le, yaygın "paradigma" bu olmu?tur). Bunun anlamı, canlı bir sistemi anlamak için, onu moleküler düzeye kadar ayrı ayrı inceleyip, buradan elde etti?imiz verilerle, bütünün (bir organın veya organizmanın) davranı? ve özellikleri hakkında bilgi sahibi olmamız gerekti?idir. Bir problemi anlamak için onu parçalara bölmek ço?u zaman yararlı olsa da, özellikle canlı sistemler için, ayrıntıya inildikçe, hem bilimsel yöntemin hem de insanın sınırlılıklarından kaynaklanan bir karma?ıklıkla ba? ba?a kalırız. Özellikle, klasik mekanik kurallarının, atom boyutu ile kar?ıla?tırılabilecek kadar küçük ölçeklerdeki geçersizli?ini ortaya koyan kuantum fizi?i verilerinin ı?ı?ında, ayrıntıya indikçe, yani ara?tırma alanımızın çapını küçülttükçe, klasik kurallardan da feragat etmemiz gerekir. Bunun en zorlu yanı, canlının her gün gördü?ümüz, bizzat ya?adı?ımız ve bize "normal" gelen özelliklerini, sa?duyuya tamamen ters kuantum kurallarıyla açıklamaya çalı?maktır (henüz tam olarak ba?arılamadı?ını da eklemeliyim). Fakat, günlük hayatta bize "normal" gelen her ?ey zaten atom altı dünyanın "garipliklerinin" bir ürünü de?il mi?

Merkezi sinir sisteminin esas fonksiyonunu yerine getirmesinde, sinir hücreleri ve bunlar arasındaki ba?lantıların (sinapsların) i?levsel olarak temel olu?turdu?u kabul edilir (sinir sisteminin yapısı ve i?leyi?i hakkında genel bilgi için buraya tıklayınız). Hal böyle olunca, sinir sistemine has bütün özelliklerin, hücre ve sinapsların bir fonksiyonu oldu?u ortaya çıkar. Pekala, hafıza, hisler, duygular ve dü?ünceler nasıl olu?ur?

Genel kanı, sinir hücrelerinin geçici elektriksel aktivitelerinin bu özellikleri olu?turup, sinir sisteminin i?lev görmesini sa?ladı?ı yönündedir. Bilindi?i gibi, sinir hücreleri, sinapslarından salınan bazı aracı kimyasal maddelerle (sinir ileti maddeleri veya nörotransmitterler ile) etkile?ir ve haberle?irler. Bu haberle?me, haberi alan hücrenin uyarılması veya i?levinin durdurulması (inhibisyon) ?eklinde sonuçlanabilir. Her hücre ortalama yüzlerce sinapstan bilgi giri?i alırken, yine çok sayıda "çıkı?" aracılı?ıyla, di?er hücrelere bilgi aktarır. Sinapslardaki iletimin oldukça küçük moleküllerden olu?an sinir ileti maddeleri (nörotransmiterler) tarafından meydana getirilmesi, sinaps i?levinin klasik mekanik kurallarının dı?ında çalı?masının nedenlerinden biridir. Hücreler arasındaki haberle?me bölgeleri olan sinapslar, ço?u zaman bir "olasılık detektörü" olarak i?lev görürler. Bir olasılık dedektörü, kendi iç durumu ile çevre ?artlarının "tümünün" toplam etkisine göre, herhangi bir tepkiyi ortaya çıkaran veya herhangi bir cevap olu?turan (ya da cevap olu?umunu engelleyen) yapıdır. Seçeneklerin sayısı arttıkça, olasılık detektörlerinin (yani sinapsların) yönettikleri mekanizmaların makroskobik karma?ıklıkları artacak ve tahmin edilebilirlikleri de azalacaktır. Herhangi bir sinaps için olasılıkların sayısının bir sınırı oldu?unu varsaysak bile, yine de mevcut olasılıklar çok fazla olaca?ından, tek bir sinaps bile ço?u zaman "kaotik" bir davranı? sergileyecektir. Bu da, bir tek sinapsın bile belli ko?ullarda, bir an sonraki hareketini veya cevabını kesin olarak tahmin edebilmemizi ço?u kez imkansızla?tırır.


İki adet sinapsın elektron mikroskobunda görünü?leri (yalnızca bir kesit). Sarı renkli olan kısımlar, sinapsın mesajı getiren (presinaptik) hücresine ait son uçlardır. A?a?ıda görülen açık ye?il renkli kısım ise uyarıyı alan (postsinaptik) hücredir. Sarı prsinaptik sonlanmaların içinde görülen ye?il benekler, içlerinde sinir ileti maddeleri dolu olan salgı kesecikleri; kahverengi benekler ise, hücreye enerji saplayan mitokondrilerdir. Resimler sonradan renklendirilmi?lerdir (www.denniskunkel.com).

Sinapslar ayrıca "de?i?ken" yapılardır. Sinapsların bu uyarlanabilirliklerinin (synaptic plasticity) özellikle ö?renme gibi beyin i?levlerinde anahtar bir rol oynadı?ı yaygın olarak kabul edilmektedir. Bu özellik, her an yeni sinapsların olu?masına ve mevcut sinapsların ?ekil, büyüklük, duyarlılık ve kapasite gibi özelliklerinde sürekli bir de?i?ime neden olur. Kısaca sinapslar, sürekli de?i?en dinamik yapılardır.

Sinapsların tüm bu özellikleri göz önüne alındı?ında, sinapslardan olu?an bir ?ebekenin ortaya koyabilece?i davranı?ların karma?ıklı?ı ?a?ırtıcı boyutlara ula?ır. En basit bir biyolojik sinir sistemi bile, oldukça karma?ık davranı? ve ö?renme kalıpları ortaya koyabilmektedir (örne?in bir yumu?akça olan Aplysia ile yapılan deneyler buna iyi bir örnek te?kil eder). Fakat parçaları inceledi?imizde ortaya çıkan bu karma?a, makroskobik organizma seviyesinde adeta buharla?ıp yok olur. Sinir sistemi bir bütün halinde davranarak, belli davranı? kalıplarının oldukça hassas bir ?ekilde uygulanmasını mümkün kılarken, bir yandan da yeni ko?ullara adaptasyon gibi, yeni bir takım programları uygulamaya koyabilmektedir. Bunu yaparken, sinir sistemi dokusunun mikroskobik düzeylerinde yer alan karma?a, ço?u kez e? zamanlı bir hal alarak, tek tek birimler, bir bütünün parçaları olarak çalı?maya ba?larlar (Örne?in hafızaya alınmı? olan belli bir kokunun koklanması, beynin özel bir bölgesindeki sinir hücresi gruplarının topluca elektriksel bo?alım yapmaları ile "tanınır"). Sonuçta, sistemin bütünü, parçalarının tek tek davranı?larından ortaya çıkarılamayacak (veya anla?ılamayacak) bir bütünlük ortaya koymaya ba?lar. İ?te sinir sistemi ve davranı? ili?kisini anlama konusundaki en önemli çaba da, bu mikroskobik karma?anın nasıl olup da makroskobik bir düzene dönü?tü?üdür (her gece uykuya yatıp, bilinçsiz bir halde saatlerce uyuduktan sonra, böylesine de?i?ken bir beynimiz olmasına ra?men, her sabah nasıl olup da "aynı ki?i" olarak ya da aynı benlikle uyandı?ımızı hiç merak ettiniz mi?).

Beğeniler: 1
Favoriler: 0
İzlenmeler: 687
favori
like
share
elma kurdu Tarih: 20.06.2008 18:13
teşekkürler