Nöronlar Tek Seferde Birden Fazla Sinyal Taşıyabiliyor

Telekomünikasyon teknolojisinin erken dönemlerinde mühendisler, tek bir kabloyla aynı anda çok sayıda arama göndermenin zekice bir yolunu tasarladılar. Zaman paylaşımlı çoklama denen bu teknik sayesinde mesajlar kablolar arasında hızlı geçişler yapabilirler.

Duke Üniversitesi’nden yeni bir araştırma beyindeki nöronların benzer bir stratejisi olabileceğini gösteriyor.

Maymunların sese nasıl cevap verdiğini test eden bir deneyde, bir grup nörobilimci ve istatistikçi tek bir nöronun iki farklı sesten gelen bilgiyi bir sesten öteki sese, seslerle ilişkili sinyaller arasında geçiş yaparak kodlama yetisi olduğunu keşfetti.

“Sorduğumuz soru şuydu, nöronlar nasıl o an içinde dünyadaki iki farklı uyaran hakkındaki bilgiyi koruyabiliyorlar?” diyor Duke Üniversitesi Nörobiyoloji, Psikoloji ve Nörobilim departmanından Profesör Jennifer Groh.

“Nöronun her bir uyarana cevap verdiği belirli zaman aralıkları olduğunu ve diğer zaman aralıklaınrda öteki uyarana cevap verdiğini keşfettik” diyor Groh. “Farklı sinyaller arasında geçiş yapabiliyor gözüküyorlar.”

Sonuçlar beynin etrafımızdaki dünyadan gelen karmaşık bilgileri nasıl işlediğini açıklayabilir ve bazı algısal ve bilişsel sınırlamalarımıza dair içgörü sağlayabilir. Araştırma 13 Temmuz’da Nature Communications’ta yayımlandı.

Tek nöron davranışıyla ilgili çoğu çalışma bir anda yalnızca tek bir uyaran verilmesi durumunu inceliyor, katılımcıya tek nota çalındığında veya bir resim gösterildiğinde bir nöronun nasıl cevap verdiğine bakılıyor.

Ancak gerçeklik nadiren bu denli basittir. Beyinlerimiz birden fazla uyaranı tek seferde işleyebilme yetisine sahip. Bir partide arkaplanda müzik çalarken bir arkadaşınızı dinlemek veya ağustos böceğinin sesini titreşen böcekler senfonisi arasından seçmek gibi.

Deneyde araştırmacılar maymunları karartılmış bir odaya oturtup onları duydukları ses doğrultusuna bakmaları için eğittiler. Araştırmacılar her bir ses farklı frekansta ve farklı bir yerden gelecek şekilde ya bir ya da iki ses verdiler.

Araştırmacılar iki sesi birlikte oynattıklarında maymunlar iki ayrı sesin varlığını tanımladıklarını gösterir şekilde önce bir sesin doğrultusuna sonra öteki sesin geldiği yöne baktılar.

Araştırmacılar tek bir nöronun bir sese belirli bir ateşleme oranı ile cevap verdiğini, öteki sese ise başka bir ateşleme oranı ile yanıt verdiğini buldular. İki ses eşzamanlı oynatıldığında iki ateşleme düzeyi arasında dalgalanma olduğu görüldü. Bazen dalgalanmalar nöronun, sesin verilişinin yarım saniyesi içinde geçiş yapabileceği kadar hızlıydı ve diğer durumlarda geçiş daha yavaştı.

Bu bulgular beynin sınırlı sayıda nöron ile birden fazla şey yapması gereken başka durumlara dair de ipucu sağlıyor. Örneğin işler belleğimiz (bir anda aklımızda tutabileceğimiz şeylerin sayısı) beş ila yedi öğe civarında sınırlandırılmıştır. Bu deneyler direkt olarak işler belleği test etmiyor olsa da araştırmacılar gelecekteki çalışmaların bu sınırlandırmaları açıklamamıza yardım edebileceğini düşünüyorlar.

“İşler bellek sistemimiz epeyce sınırlı ve bunun gerçek sebebini kimse bilmiyor” diyor Dr. Groh. “Belki de bu sınır bir seferde tek bir veriyi kodladığı bir çeşit döngü davranışından doğuyordur ve bir zaman aralığı boyunca simgeleyebildiği şeylerin sayısı, her birini ne kadar canlandırması gerektiği ve ne kadar hızlı geçiş yapabildiğine bağlıdır.”

Kaynaklar ve ileri okuma:

Haber Neuroscience News

Makale Nature Communications

Çeviren: Eris İnal

Yazı ilk olarak 18 Temmuz 2018 tarihinde Neuroscience News internet sitesinde yayınlanmış ve NöroBlog ekibi tarafından kısaltılarak Türkçeleştirilmiştir.

Öğrenmeyi Artıran Beyin Hücreleri Bulundu

Anasayfamızdan daha fazla sinirbilim yazısına ulaşabilir, podcast ve videolarımıza erişebilirsiniz.