Beyin Gerçekten Nasıl Çalışıyor ?

mercek.1.1
Fotoğraf : Robert Clark; beyin, Allen Beyin Bilimleri Enstitüsü’nde hazırlanmıştır.

Son teknolojik gelişmeler, biyolojinin en büyük bilinmezine, beynin gerçekten nasıl çalıştığı sorusuna ışık tutuyor.

Fotoğraf : Robert Clark
Fotoğraf : Robert Clark

ZİHİN MAKİNESİ

Martinos Biyomedikal Görüntüleme Merkezi’nde bir mühendisin taktığı alıcılarla dolu başlık, neredeyse bir nükleer denizaltı kadar enerji kullanan bir beyin tarayıcısının parçası.
Cihazın manyetik alanı beyindeki su moleküllerini uyarınca, antenler ortaya çıkan sinyalleri algılıyor. Bilgisayarlar bu veriyi, takip eden fotoğraftaki gibi beyin haritalarına dönüştürüyor.

Fotoğraf : Van Weeden ve L. L. Wald, Martinos Biyomedikal Görüntüleme Merkezi, İnsan Konektom Projesi
Fotoğraf : Van Weeden ve L. L. Wald, Martinos Biyomedikal Görüntüleme Merkezi, İnsan Konektom Projesi

DÜŞÜNCENİN RENGİ 

Beynin pek çok bölgesi, ak madde denilen, yaklaşık 160 bin kilometre uzunluktaki liflerle birbirine bağlı.
Bu, Dünya’yı dört kez dönmek için yeterli bir miktar.
Martinos Merkezi’nde çekilen bu gibi görüntüler, zihinsel işlevlerin altında yatan
belirli ileti yollarını ilk kez ortaya çıkarıyor.
Örneğin pembe ve turuncu öbekler, dil açısından yaşamsal önemdeki sinyalleri iletiyor.

Fotoğraf : Van Weeden ve L. L. Wald, Martinos Biyomedikal Görüntüleme Merkezi, İnsan Konektom Projesi
Fotoğraf : Van Weeden ve L. L. Wald, Martinos Biyomedikal Görüntüleme Merkezi, İnsan Konektom Projesi

BİR SIRRIN ANATOMİSİ 

Yeni teknolojiler sayesinde bilim insanları artık beynin gizli yapısının derinliklerine bakabiliyor.
Üstteki görsele yüksek çözünürlükte bakıldığında, ak madde liflerinin haritalardaki
enlem ve boylam çizgileri gibi gizemli bir ızgara planında sıralandığı görülüyor.

mercek.1.5
Fotoğraf : Garrett Gross ve Don Arnold, Güney Kaliforniya Üniversitesi

PARILDAYAN HAFIZA

Güney Kaliforniya Üniversitesi’nden Don Arnold, “bir anı oluşturduğunuzda beyinde fiziksel bir değişim olur,” diyor.
Bu fare nöronundan uzanan dalların üstündeki kırmızı ve yeşil noktalar, diğer nöronlarla temas kurduğu yerleri gösteriyor.
Fare yeni anılar oluşturdukça yeni noktalar beliriyor, eskileri yok oluyor.

mercek.1.6
Fotoğraf : Robert Clark

YAKIN BAKIŞ

Bir fare beyni parçasının, her biri bir insan saç telinin binde birinden de ince olan 200 kesidi elektron mikroskobunda görüntülenmek üzere hazırlanıyor.
Üst üste istiflendiğinde, bunun gibi 10 bin fotomikrografla oluşturulan üçboyutlu modelleme ancak bir tuz taneciği kadar oluyor (cımbızda).

Fotoğraf : Josh L. Morgan, Harvard Üniversitesi; Arthur Wetzel, Pittsburgh Süper Bilgiişlem Merkezi (Görüntü)
Fotoğraf : Josh L. Morgan, Harvard Üniversitesi; Arthur Wetzel, Pittsburgh Süper Bilgiişlem Merkezi (Görüntü)

YAKIN BAKIŞ

Üst üste istiflendiğinde, bunun gibi 10 bin fotomikrografla oluşturulan üçboyutlu modelleme ancak bir tuz taneciği kadar oluyor.
İnsan beyni bu kadar ayrıntılı olarak görüntülenseydi, dünyadaki bütün kütüphanelerdeki yazılı eserlere eşdeğer miktarda veri gerekirdi.

mercek.1.8

JENNIFER BEYNİMDEN ÇIKMIYOR

ABD’de, Kaliforniya Teknik Üniversitesi’yle Kaliforniya Üniversitesi’nden (L. Angeles) uzmanlar,
gözün gördüğünü beynin nasıl işlediğini incelemek amacıyla ünlülerin fotoğraflarını kullanıyor.
2005 yılında, deneklere sadece Jennifer Aniston’ın fotoğrofları gösterildiğinde ateşlenen tek bir sinir hücresi buldular.
Bir diğer nöron da, sadece Halle Berry’nin fotoğroflarına tepki veriyordu.
İzleme araştırmaları, herhangi bir insan, yer veya kavramın temsil edilmesinde oldukça az sayıda nöronun rol oynadığını düşündürüyor.
Yani beyin bilgi depolamada akıl almaz derecede verimli çalışıyor.

Fotoğraf : Rob Clark
Fotoğraf : Rob Clark

KULAK VERMEK 

Bilim insanları “Jennifer Aniston nöronu”nu nasıl keşfetti? Kaliforniya Üniversitesi’ndeki (Los Angeles) Sinirbilim Tıp Merkezi’nde,
Crystal Hawkins gibi sara hastalarının beynine elektrotlar yerleştiriliyor.

Fotoğraf : Eric Behnke ve Andrew Frew, Kaliforniya Üniversitesi - LA (Görüntü)
Fotoğraf : Eric Behnke ve Andrew Frew, Kaliforniya Üniversitesi – LA (Görüntü)

KULAK VERMEK 

Hawkins, bir daha sara nöbeti geçirdiğinde elektrotlar (mor koniler) bunun kaynağını net olarak belirleyip
beyin cerrahlarının kesip çıkaracağı dokuyu saptamasını olası kılacak.
Elektrotlar bir yandan da normal çalışan nöronlara kulak misafiri olmak gibi ender bir olanak sunuyor;
belli yüzlere tepki veren sinir hücrelerinin varlığı da bu şekilde keşfedilmişti.

Fotoğraf : Robert Clark
Fotoğraf : Robert Clark

HATAYA YER YOK 

Beyin tümörlerini ameliyatla almak riskli bir iştir. Cerrahların bir yandan tümörün olabildiğince büyük bir kesimini alırken,
bir yandan da konuşma, görme ve hafıza gibi işlevler için gerekli nöronları veya aralarındaki bağlantı liflerini tahrip etmemesi gerekir.
Kanada’da, Sherbrooke Üniversitesi’nde beyin cerrahı olan David Fortin (ortada, sağda),
bir aksilik yaşanmaması için hastanın beyninin yüksek çözünürlükteki haritasından yararlanıyor.

Fotoğraf : Maxime Descoteaux ve Maxime Chamberland, Sherbrooke Bağlantısallık Görüntüleme Laboratuvarı, Sherbrooke Üniversitesi
Fotoğraf : Maxime Descoteaux ve Maxime Chamberland, Sherbrooke Bağlantısallık Görüntüleme Laboratuvarı, Sherbrooke Üniversitesi

KILAVUZU OLAN EL 

Fortin’in bir hastasına ait taramalar bir tümörün (kırmızı), el ve ayak hareketlerini kontrol eden bölgede büyüdüğünü ortaya çıkarmış.

mercek.1.13HASSAS DOKUNUŞ 

Tümörü çıkarırken, Fortin komşu nöronların hareket etmede yaşamsal bir rol oynayıp oynamadığını görmek için o bölgeye elektriksel uyarı vermiş.
Beyin taramasını alan Sherbrooke Üniversitesi’nden Maxime Descoteaux, “Bu hastanın motor işlevleri hâlâ çok yüksekti,” diyor.
“Bu nedenle cerrah agresif değil, daha muhafazakâr olmayı tercih etti.”

Fotoğraf : Philipp Keller ve Misha Ahrens, Janelia Farm (HHMI) (Görüntü)
Fotoğraf : Philipp Keller ve Misha Ahrens, Janelia Farm (HHMI) (Görüntü)

AYDINLATICI IŞIK 

Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nün Janelia Farm Araştırma Kampüsü’ndeki bilim insanları, zebra balıklarının beynindeki
nöronlara sinyal yolladıkları anlarda ışık üreten bir gen ilave ettiler. Zebra balıkları şeffaf olduğundan,
bilim insanları hayvanın beynindeki 100 bin nöronun parıltılı faaliyetlerini izleyebiliyorlar.
Işıltıların biçimi sayesinde, beynin bilgiyi nasıl işlediği konusunda yeni bilgiler elde ediyorlar.

Kaynaklar:
http://www.nationalgeographic.com.tr/ngm/1402/konu.aspx?Konu=1
http://www.robertclarkphoto.com/

Check Also

rem

Yetersiz Rem Uykusu Yağlı Şekerli Gıdalar Tüketme İsteğiyle İlişkili

Rem uyku eksikliği sağlıksız gıdalar tüketme isteğini artırabilir. Uykunun, sağlıksız gıdalar tüketme isteğini kontrol eden ...