Beynin Karanlık Maddesi: Aylak Nöronlar

Yakın zamanda yayınlanan bir makale “Beynimizin %10’unu mu kullanıyoruz?” tartışmasını biraz garip bir noktadan yeniden başlattı.

Solda beyin hücresi, sağda evren: Beynimiz evrene mi benziyor ne? Yoksa beynimizde de karanlık madde mi var?

Brain Structure and Function dergisinde yayınlanan ve Saak V. Ovsepian imzası taşıyan makaleye göre herhangi bir beyin bölgesi uyarıldığında, bu bölgede aktive olan sinir hücresi miktarı bölgedeki tüm nöronların ancak %10 ila 40’ı kadar. Hayvanlar üzerinde PET ve fMRI teknikleriyle yapılan çalışmalarda nöronların maksimum uyarılma sırasında bile bölgeye göre %60’tan %90’ına varan bir kısmı tamamen sessiz ve inaktif kalıyorlar. Peki bu aylak nöronlar ne anlama geliyor?

Makale Sigmund Freud‘dan bir vecizeyle başlıyor:

“Unutulan bir düşünce nereye gider?” (Where does a thought go, when it is forgotten?)

Yazar beyne varmadan önce astronomiye, sonra da genetik bilimine uğruyor ve özetle şunu savunuyor:

Galileo Galilei 1610 yılında teleskobuyla gökyüzüne bakıp bize gördüklerini anlattığında evrenin kapılarının bize açıldığını sanmıştık, oysa şimdi biliyoruz ki evrenin %95’i karanlık madde ve enerjiden oluşuyor, yalnızca %5’ini Galilei’nin teleskobuyla doğrudan gözlemleyebiliyoruz. Ondan dört yüzyıl sonra, 2003 yılında İnsan Genom Projesi (Human Genome Project) tamamlandığında elimizde 3 milyara yakın baz çiftinden oluşan bir DNA vardı; ancak şimdi anlıyoruz ki bu baz çiftlerinin %98’i insanı insan yapan proteinleri kodlamıyor, yani karanlık genler. Muhtemelen evrim sürecinde işimize yaramış birtakım genler artık işimize yaramadıkları için suskun bir şekilde genlerimizde tutuluyor ve belki de bir gün işimize yarayacakları günü bekliyorlar.

Evrende ve DNA’mızda karanlık madde varsa, beynimizde de karanlık madde olabilir mi?

Beyin yüksek miktarda enerji harcayan bir organ. Kütlemizin yalnızca %2’sini oluşturmasına rağmen aldığımız tüm enerjinin yaklaşık %20’si beynimiz tarafından harcanıyor. Evrimsel biyoloji açısından bakacak olursak “aylak nöronlar” hiç de mantıklı bir açıklama değil. Öyle ya, bir organizma %90’ı hiçbir iş yapmadan bomboş yatan nöronlara neden bu kadar çok enerji harcasın? Enerjinin etkili kullanımı prensibi gereğince bu nöronların zaman içerisinde ortadan kaybolmaları beklenmez mi? Öyleyse bu nöronlar da bir işe yarıyor olmalılar.

Aylak nöronlar ne işe yarıyorlar?

Yazar uzunca bir tarihsel arka plandan sonra spekülatif bir sonuca varıyor:

Şu anda aylak duran “antik devreler” evrimsel süreçte işimize yaramış, ancak artık işimize yaramayan nöronları içeriyor olabilirler. Bu nöronlar beynin bir kısmının işlevini kaybetmesi (inme, travma vs.) durumunda zarar gören beyin bölgelerinin işlevlerini üstlenerek rehabilitasyon ve nöroplastisite sürecine katkı sağlıyor olabilir.

Bu inaktif beyin devrelerinin sağlıksız bir şekilde yeniden aktıve olması şizofreni, otizm spektrumu, Tourette sendromu gibi durumlara yol açıyor olabilir. Bu durumları detaylı örneklerle anlatan yazar, 1995’te Oliver Sacks’ın letarji hastalarında bazı primitif reflekslerin görüldüğünü anlattığı “Mars’ta bir antropolog” kitabına da referans veriyor.

Aylak nöronlar: Böyle bir şey olabilir mi?

Ovsepian’ın makalede sıraladığı argümanlar ilk bakışta ikna edici görünse de, aylak nöron düşüncesine çok sayıda itiraz var. Bu itirazların önemli bir kısmı yazarın beynin işleyişine dair önemli bir mekanizmaya gerekli değeri vermediğini iddia ediyor. “Aralıklı ateşleme” (sparse firing) adı verilen bir mekanizma “aylak nöron fenomenini” açıklayabilir. Yazarın iddiasına itiraz edenlerden Neuroskeptic‘in makalesinde kullandığı görsellerle açıklayayım:

Her nokta bir nöron: Aynı uyaran her defasında farklı iki ya da üç nöronu ateşliyor – Kaynak: Neuroskeptic (Görselin yorumu aşağıda)

Aralıklı ateşleme beyne bir uyaran gönderildiğinde her defasında tüm nöronların ateşlenmediğini iddia eder. Buna göre aynı uyaran gönderildiğinde bile nöronlar aralarında iş bölümü yaparlar ve çoğunlukla farklı nöronlar aktive olur. Ancak aynı uyaranın farklı zamanlarda uyardığı tüm nöronların listesini çıkardığımızda, nöronların büyük kısmının en azından bir defa aktive olduğu (son resim) görülür.

Kaynak: Neuroskeptic (Görselin yorumu aşağıda)

Bir beyin bölgesinin tamamını ele aldığımızda ise, hiçbir tekil uyaranın (örneğin bir kedi videosu) görsel korteksin tamamını uyarmadığını görürüz. Ancak kedi videosunun uyarmadığı nöronlar başka bir uyarana (örneğin bir son saniye basketinin videosuna) maruz bırakıldıklarında uyarılabilirler. Bu şekilde uyaran çeşitliliği arttıkça, görsel korteksteki bütün nöronların uyaranlardan birine reaksiyon verdiği ve hiçbir nöronun aylak olmadığı görülebilir.

“Görülebilir” diyorum, çünkü bu ölçümleri yaşayan bir canlıda, büyük bir beyin bölgesinde ve tek hücre düzeyinde yapmak çok zor, hatta günümüz teknolojisiyle neredeyse imkansız. Buna rağmen ben de “aralıklı ateşleme” konseptinin Ovsepian’ın “beynin karanlık maddesi” tezini önemli ölçüde çürüttüğünü düşünüyorum.

Son olarak, yanlış anlamalara izin vermemek adına belirteyim: “Beynimizin yüzde onunu kullanıyoruz” iddiası bir şehir efsanesidir ve gerçek değildir. Bununla ilgili Bilimfili ekibinin harika videosunu izlemenizi öneririm.

Ovsepian’ın iddiasının temelleri sallansa da, ben bu makaleyi okumaktan büyük keyif aldım. Tarihsel referansları, evrimsel biyolojik perspektifi ve kozmolojiden genetiğe uzanan göndermeleriyle oldukça eğlenceli bir makale. İlgileniyorsanız bir bakın derim.

Keyifli haftasonları…

Yazan: Onur Arpat
Düzenleyen: Oğuzhan Acet

NöroBlog’u Patreon üzerinden desteklemek için: patreon.com/NoroBlog

Kaynaklar ve ileri okuma:

Makale Brain Structure and Function – The Dark Matter of the Brain

Makale Neuroskeptic – Silent Neurons: The Dark Matter of the Brain

Görsel 1 Medium – Shivam / Do brain cells actually resemble the Universe?

Görsel 2 ve Görsel 3 Neuroskeptic

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