Birlikte Ateşlenen Nöronlar Her Zaman Birbirine Bağlanmazlar

Özet: Araştırmacılar neokorteksteki nöronların birbirlerine bağlanmalarıyla ilgili yeni bir yöntem belirlediler. Bu yeni yöntem, klasik “birlikte ateşlenen nöronlar, birbirlerine bağlanırlar” anlayışına ters düşüyor.

“Birlikte ateşlenen nöronlar, birlikte bağlanırlar” görüşünden farklı olarak, “Neuron” dergisinde yeni yayımlanan bir makaleye göre, tepki benzerliğinin yanısıra lokal birlikteliği mecbur kılan şeylerden birisi de yayılma hedefidir.

Sainsbury Wellcome Centre’dan araştırmacılar, neokorteksteki nöronların bağlanabilirlik yollarını aydınlatmaya çalışıyorlar. Uzun vadede hedefleri, beyindeki işlemlerin nasıl yapıldığını ve bağlantıların yapısından kaynaklanan nöron özelliklerini bulmak.

Kortekste yayılan nöronların, özellikle de korteksten beynin diğer alanlarına yayılan nöronlara kıyasla, homojen olduğu düşünülüyordu. Ama bu kortikal-kortikal hücrelerin aslında oldukça farklı olduğu görülmeye başlandı.

Çalışmada Kim, Znamenskiy ve arkadaşları, farelerde birincil görme korteksinde, daha üst 2 görsel alana -anterolateral (AL) ve posteromedial (PM)- yayılan farklı uyarıcı nöron çeşitleri (V1) arasındaki bağlantıları incelediler.

Önceki araştırmayı temel alan araştırmacılar, bu çalışmada hücre popülasyonları arasında sapmalar buldu: bir popülasyon hızlı hareket etmeyi tercih ederken, daha büyük görsel uyaran ve diğer popülasyon yavaş hareket etmeyi tercih etti. Ama her iki popülasyondaki pek çok nöron görsel uyaran tercihlerini paylaştılar.

Araştırmacılar aynı yayılma hedefi olan hücrelerin (mesela AL yayılan nöronlar) birbirleriyle bağlantı kurduklarını ama çok nadir olarak PM yayılma nöronlarıyla bağlantı kurduklarını buldular. Çalışmadaki araştırmacılardan birisi olan Tom Mrsic-Flogel: “ Farklı hedeflere yayılan hücreler komşu olmalarına rağmen birbirleriyle iletişimde olmazlar. Bu nöronların, aynı duyusal uyaranlara sıklıkla birlikte tepki verdikleri düşünülecek olursa, birbirleriyle iletişimde olmamaları kafa karıştırıcı.”

Görsel korteks içindeki bu 2 çıkış kanalının arasında çok az iletişim olmasının sebebi ne olabilir? Mrsic-Flogel laboratuvarında daha önce yapılan bir çalışma göstermiştir ki görsel korteks içinde hangi hücrelerin iletişimde olduklarını verdikleri tepkilere bakarak tahmin edebilirsiniz. Aynı anda aktif olan ve benzer görsel uyaran çeşitlerine tepki veren hücrelerin birbiriyle bağlantıda olma olasılığı daha fazladır. Ama bu AL ve PM yayılan hücreleri için geçerli değil. Bu hücrelerin işlevi oldukça birbirlerine benzer olsa da bir şekilde birbirleriyle bağlantıya girmekten kaçınıyorlar .

Peki birlikte ateşlenmelerine rağmen birbirlerine bağlanmıyorlarsa AL ve PM ye paralel kanallar nasıl kuruluyor. Gelecekte bu bağlanma kurallarını belirleyen moleküler mekanizmalar olup olmadığı araştırılabilir . Araştırmacılar ayrıca beyindeki bu bağlantı olayının ne kadar yaygın olduğunu araştıracaklar.

Çalışmadaki yazarlardan biri olan Petr Znamensky bu çalışmanın ne kadar önemli olduğundan bahsetti; Beyindeki bilgi akışı bağımsız nöronların inputlarını –girdi- nereden aldıklarını ve outputlarını –çıktı- nereye gönderdiklerine göre belirlenir. Nöral işlemleri mekanik olarak anlayabilmek için bağlantı kurallarını bilmemiz gerekiyor.

Gelecekteki araştırma bu bağımsız output kanallarının işlevine ve bireysel nöronların hangi inputu seçip bunun aksanlarını nereye göndereceğine nasıl karar verdiğine odaklanacaktır.
Bu kuralların moleküler yapısını daha iyi anlayabilmek için araştırmacılar beynin karmaşık bağlantı yapısını kontrol eden süreçleri bir araya getirebilmeyi umut ediyorlar.

Çeviren : Sıdıka ÖZEMRE
https://neurosciencenews.com/neuron-connectivity-theory-10167/