İnsan beyninde yeni tür bir sinyal keşfedildi

Bilim adamları, insan beyninde beynimizin hesapladığı benzersiz şekilde önemli bir rol oynayabilecek yeni bir tür elektriksel süreç ortaya çıkardılar.

Beynimiz, nöron adı verilen ve beyin potansiyeli adı verilen kimyasal ve elektrik sinyallerini kullanarak bilgi alışverişi yapan, bağlı beyin hücreleri sistemini kullanarak çalışan bilgisayarlardır. Araştırmacılar, beynin dış tabakası olan insan korteksindeki belirli hücrelerin, karşılık gelen kemirgen hücrelerinde görülmeyen bir şekilde sinyal ilettiğini keşfettiler. Bu süreç, eşsiz beyinlerimizi daha iyi anlamak ve insan beyninin bir modeline dayanan programları geliştirmek için önemli olabilir.

Berlin Humboldt Üniversitesi’nden yazar Matthew Larkum, “İnsan nöronları daha önce düşünülenden daha güçlü hesaplama cihazları olabilir” dedi.

İnsan beyinleri kalın bir kortekse, özellikle yüzeyden ikinci ve üçüncü katmanlara (L2 / 3) sahiptir. Bu katmanlar, onları diğer beyin hücrelerine bağlayan ve diğer beyin hücrelerine bağlayan dendrit adı verilen çok sayıda dalı olan beyin hücreleri içerir. Araştırmacılar, özellikle bu dendritlere odaklanarak epilepsi ve tümörlü hastalardan L2 / 3 doku dilimleri aldılar ve analiz ettiler. Larkum, e-posta yoluyla epilepsi ameliyatlarının yeterli miktarda mevcut korteks dokusu sağladığını gözlemlerken, tümör hasta dokusu, gözlemlerin epilepsili kişilere özgü olmadığından emin olmak için kullanıldı.

Ekip dokuları bir patch kelepçesine (esasen hücrelerden ve bir ölçüm cihazından elektrik devresi oluşturan bir sistem) bağladı ve bu L2 / 3 hücrelerinin etkisini gözlemlemek için floresan mikroskobu kullandı. Ekip, girilen elektrik akımlarının kemirgen hücrelerinde olduğundan daha fazla eylem potansiyelini ateşlediğini ve dendritlerin aktivitesini bloke etmesi gereken bir kimyasalın tamamen yapmadığını fark etti.

Deneyler, sodyum ve kalsiyum iyonları yerine kalsiyum iyonlarının yardımıyla seyahat eden yeni bir tür eylem potansiyelinin varlığını ortaya koydu. Science’ta yayınlanan makaleye göre, bu daha önce memeli korteks hücrelerinde görülmeyen bir tür eylem potansiyelini içeriyordu.

Ancak araştırmacılar deneylerini daha ileri götürdüler. Bu “kalsiyumun aracılık ettiği dendritsel eylem potansiyelleri” davranışını inceledikten sonra, onları bir bilgisayar simülasyonunda modellediler ve bilim adamlarının daha önce bir ağ gerektireceğini düşündükleri bir hesaplama işlevi (XOR geçidi denir) gerçekleştirebildikleri ortaya çıktı. Tek bir nöronun değil, nöron ağlarının olması gerektiğini düşünüyorlardı. Yapay bir sinir ağının, hesaplamaları basitleştirmek için bu yeni eylem potansiyellerini içerebileceğini öne sürüyorlar.

Bunun gibi çalışmaların sınırlamaları vardır. Araştırmacılar tüm nöronu modelleyemedi ve çalışma insanlarda değil, sadece insan hücrelerinde yapıldı. Belki de diğer memelilerde bu tür eylemlerin ortaya çıkması mümkün, ancak laboratuvardaki doku örneklerinde görünür değiller.

Beyin zarı ve neden çalıştığı anlamak için eylem potansiyelini ve dendritlerin davranışını incelemeye devam etmeyi umuyorlar.

Araştırma makalesine ulaşmak için tıklayınız.