Siteye Giriş-Kayıt

Hesabınız ile giriş yapın veya kayıt olarak şifre edinin.



Kelimeler

Ara.24 Pirokinesis
Ağu.02 Cadı Tahta
Ağu.02 Zombi
Ağu.02 Zener Kartları
Ağu.02 Yoga ( Yoga )

Ayın Evreleri

İstatistikler

Üye Sayımız : 14704
Makale sayısı : 269
Web Bağlantıları : 51
İçerik Tıklama : 2293507
Designed by:

Tüm Site İçeriği » Sinir Sistemi Bilimi » Anatomi ve Fizyoloji


Bütüncül Beyin Çalışması ve Eşdurum: Sinir Sisteminde PDF Yazdır e-Posta
Sultan Tarlacı tarafından yazıldı.   
Pazartesi, 18 Şubat 2013 12:18
1.7/5 (3 oy)

Beynin çeşitli kısımlarını koordine edecek bir monarşi düzeni yoktur. Beynin çalışması, daha çok demokrasi ya da cumhuriyete benzer. Beynin çıktısı, çeşitli hücreler arası işbirliğinin bir sonucudur. Bireyselleşmemiş hücreler bütününden oluşur. Hepsi bir araya gelerek ortak bir beyin, zihin, bilinç, birey ve kişilik oluştururlar. Dolayısıyla indirgemeci her yaklaşım, beyinin bütüncül bazı özelliklerinin kaybolmasına neden olur. Bu nedenle, bir sinir hücresine bakarak, kişiliği ve bilincinin parçalarını orada bulamayız. Edinebildiğimiz deneyimler de dahil diğer bütüncül özellikler, beynimizin en temel kısımlarının davranışlarına indirgenemez.

David Hume (1711-1776), algısal bütünlüğü açıklamada düştüğü sıkıntıyı şöyle dile getirir:

“Eğer algılar ayrı var oluşlar iseler, ancak bir araya bağlanmakla bir bütün oluştururlar. ...Ama ardışık algılarımızı düşüncemizde ya da bilincimizde birleştiren ilkeleri açıkça açıklamaya geldiğimde tüm umutlarım yitiyor. Bu noktada bana doyum veren herhangi bir kuram bulamıyorum. Kısaca, tutarlı kılamadığım iki ilke var; hiçbirinden vazgeçmeyi başaramıyorum; ilki, tüm ayrı algılarımız ayrı var oluşlardır ve zihin ayrı var oluşlar arasında hiçbir zaman herhangi bir gerçek bağıntı algılamaz. ...Kendi payıma, bir kuşkusu olma ayrıcalığına başvurmam ve bu güçlüğün zihnim için çok ağır olduğunu kabul etmem gerekiyor.”[1]

Birisini gördüğümüzde ya da sadece sesini duyduğumuzda ona ait birçok şeyi hemen hatırlarız. Davranış özelliklerini, mimiklerini, neye kızıp neyi sevdiğini, yürüyüş tarzını ve daha birçoğunu... Bu özellikler beynimizin farklı alanlarında ve beynimizin yapısı göz önüne alındığında nispeten uzak alanlarda saklanır. Ya gördüğümüz nesneler! Cisimlerin renkleri, kenarları, yüzey yapıları, hareketleri, derinliği ve daha başka özelliklerini aynı anda algılarız. Oysa, bu özelliklerinin her biri, temelde görme beyin kabuğunda yer almasına rağmen birbirinden farklı alanlara yerleşiktir. O zaman bir elmaya baktığımızda onu renk, şekil, boyut ve hatta tadı, kokusuyla... Özellikleri ile aynı anda elma olarak nasıl algılarız? Beyin duygulanımları, algıları, düşünceleri ve hareketleri herhangi bir çaba harcamadan nasıl uyumlu bir senfoni şeklinde yönetir? Bunun altında yatan sinirsel mekanizma nedir? Beyinin uzak ve geniş alanlarına yerleşmiş farklı algılar ve hatıralar nasıl birleştirilir?

 

Sinir Ağları ve Toplulukları

Sinir ağları dağılmış sinirsel aktiviteyi anlamak için bize bir pencere açar.[2] Sinirsel ağlar ya da topluluklar sinir hücrelerinin karşılıklı olarak birbiriyle bağlantı içinde olduğu yerel ağlar olarak tanımlanabilir.[3] Daha iyi anlaşılması için, bu karşılıklı sinirsel yerel ağlar bilgisayarların ağlar (network) aracılığıyla birbirine bağlanmasına benzetilebilir. Coğrafi olarak birbirinden uzak bilgisayarlar, içlerindeki verileri kablolar aracılığıyla birbirleri arasında aktarır. Beyinde her bir bilişsel işlevin yerine getirilmesi esnasında belli sinirsel topluluklar ve ağlar görev alır. Sinir hücreleri toplulukları, seçici olarak bağlantılıdırlar ve daha alt sinir hücresi grupları ile ilişki içindedirler. Bu bağlantılar doğrudan (monosinaptik) veya dolaylı (polisinaptik) olabilir. Ancak, her iki durumda da bağlantılar karşılıklıdır.[4] Birkaç istisna dışında, beynin tüm alanları karşılıklı ilişki içindedir. Yani, eğer A bölgesi B ile bağlantılı ise B bölgesinden de A’ya giden birçok bağlantı vardır. Genellikle iki tip bağlantı olduğu kabul edilir.[5] Birincisinde, karşılıklı bağlantılar aynı alanda veya ağın aynı seviyesinde yer alan beyin kabuğu alanı içinde yer alır. İkincisinde, farklı beyin bölgeleri arasındaki ağlar farklı seviyeleri birbirlerine bağlarlar. Bu tip bağlantılar geleneksel olarak ileri beslemeli (feed-forward) ve geri beslemeli (feed-back) olarak adlandırılır.

            Beynin içerdiği sinir hücresi ağlarının uzanımları, uzaysal olarak farklı büyüklüklerde olabilir. Bazı ağların yapısı 1 cm2 alanı kapsarken, bazıları tüm beyine yayılabilir. Ağlarının uzanımına göre beyindeki eşdurumun uzanımı da belirlenir. Genelde yerel, geniş ve orta ölçekli eşdurum yaratan ağlar vardır. Bu bölgesel ağlar birleşerek geniş ölçekli “eşdurumlu beyin” yaratır.

 

 

Şekil. Beynin farklı alanları sinir ağları ile birbirleri ile sıkı ilişki içindedir. Şekilde, üstte beynin devinimsel alanı ile altta görme beyin kabuğu arasındaki sinir ağları arası bağlantılar gösterilmiştir. Bir bölgedeki sinir hücresi ateşlemesi, beynin uzak bölgesindeki diğer ağlara uzanarak onları da kendi benzeri şekilde ateşler. Böylece geniş beyin alanları arasında eşdurumlu ateşleme olur. Bu ateşlenmeye ek olarak, bellek ve hatırlama durumunda beynin geniş alanlarına rahatlıkla ulaşılabilir.

 

Yerel Eşdurum Alanları

Burada öncelikle “yerel” nedir? sorusunun cevabını vermek gerekir. Uzaysal ölçekte 2 mm’den daha küçük olan, hücre mimarisi olarak paketlenmiş, uyarıcı ve baskılayıcı ara sinir hücrelerin kümelendiği yapılar yerel olarak adlandırılabilir. Genellikle bunlar beyin kabuğu sütunları (kortikal kolon) olarak bilinir. Sütunların içerdiği sinir hücreleri eşdurumda çalışma eğilimindedir. Ara bağlantılar genellikle bu küçük alanlar içinde sınırlı değildir ve uzantılar bir kaç milimetre uzağa ulaşabilir. Örneğin, birincil görme kabuğundaki sütunlar 2-7 mm ile birbirlerinden ayrılır ve alanlar birbirleri üzerine taşmaz. Bu sinir hücreleri benzer özellikler taşır ve eşdurumlu elektrik boşalımları göstermeye eğilimlidir.[6] Aralıklar açıldıkça eşdurumlu elektriksel boşalım ilişkileri bozulur. İnsan beynindeki yerel eşdurum, yaklaşık 1 cm2 alanda doğrudan (monosinaptik) bağlantılarla oluşur. İletinin merkezden çevredeki uç noktaya ulaşması 4-6 msan sürer.[7]

 

Geniş Ölçekli Eşdurum

Geniş ölçekli eşdurumda sinir hücresi toplulukları (ağları) daha uzak bölgelerle ilişkiye geçer. Geniş eşdurumlu alanlar 1 cm’nin üzerindedir ve ileti gecikmesi 8-10 msan’den fazladır. Yerel alana göre nispeten uzun ileti gecikmesi olması, birden çok sinir hücresini içeren bağlantılardan (polisinaptik) oluştuğunu gösterir.

Geniş ölçekli eşdurumun kanıtları, yapılan EEG (elektroansefalografi) ve MEG (magnetoansefalografik) kayıtlamalarda ortaya konulmuştur. Sağlıklı kişilerde, yüzleri fotoğraflardan tanıma çalışmasında, uyaran verildikten 250 msan sonra eşdurum ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Bu eşdurum tablosu, yüzler ters ya da tanınması zor bir şekle sokularak gösterildiğinde ise kaybolur. Her iki durumda da, kişinin algılayıp algılamadığını bir el hareketi ile göstermesi istendiği andan 720 msan sonra yeni bir eşdurum ortaya çıkar.[8]

            Uyanıklık ve dikkat verme esnasında, eşdurumun oluşumu üzerine yaygın çalışmalar vardır. Gama eşdurumu (40-60 Hz), anestezi ile uyutma esnasında kaybolur. Ancak, uyanıklığın geri gelmesi esnasında, beyin sapı ağsı yapısının uyarılması ile daha belirgin hale gelir.[9] Geniş ölçekli eşdurumun, farklı frekans bantlarında ortaya çıktığı ve her farklı frekansın da farklı boyutları eşdurumlu hale getirdiği öne sürülmektedir. Bu frekanslar, farklı kişilerin yaptıkları aynı davranışlar esnasında tekrarlı olarak ortaya çıkar ve karakteristik özfrekans (eigenfrequency) özel bir imza gibidir. Örneğin, el hareketi esnasında, önbeyin kabuğundaki gama frekansı, duyusal beyin kabuğundaki beta (20 Hz) ile uyumlu olarak ortaya çıkar.[10]

            Mantıksal olarak düşünüldüğünde, eğer geniş ölçekli eşdurum beynin normal işlevinin bir göstergesi ise bu eşdurum bozulmasının işlevsel anormalliklere neden olması gerekir.[11] Epilepside, kontrol dışı yerel bir kaynaktan, elektriksel yayılım başlar ve bu dakikalarca sürebilir. Parkinson hastalığında ise, el kaslarının temsiliyetinde bir eşleşme bozukluğu ile titremenin ortaya çıktığı[12], şizofrenide ise hastaların parçalanmış bilişsel deneyimleri arasında eşzamanlı ilişki kurulamadığı öne sürülmüştür.[13]

 

Orta ölçekli eşdurum

Mezoskala olarak da adlandırılan bu ölçek, birçok bilişsel olayın zamansal ölçeğidir. Beyin kabuğu hücrelerinin bazıları devreye girer ve devreye giren ek çevresel sinir hücreleri olmadıkça hedef hücreyi uyarmaları mümkün olmaz.[14] Bu ölçekte, yerel hücre gruplarının etkileşimleri vardır. Doğal olarak bu seviyeyi anlamak, tek hücre seviyesindeki çalışmaları bir araya getirmekle mümkündür.

            Beyindeki hemen her davranışsal yanıt ve duyusal algılama bir çeşit eşdurum içerisinde olur. Ancak, eşdurumlu ve geniş ölçekli olarak beynin bütünlüğünü gösteren en önemli kavram bellek oluşumu ve hatırlamadır. Bir eşdurum modeli olarak belleği ele alacağız. Bu şekilde beynin birçok veriye aynı anda nasıl ulaşabileceğini anlamaya çalışacağız.         



[1] Copleston. Felsefe Tarihi. Berkeley-Hume. Cilt 5, bölüm b. Çev. Aziz Yardımlı. İdea Yay. 1998;111

[2] Eichenbaum H. Thinking about brain cell assemblies. Science 1993; 261: 993-994

[3] Goldman-Rakic PS. Topography of cognition: parallel distributed networks in primate association cortex. Annu Rev Neurosci 1988; 11: 137-156  

[4] Van Essen DC, Anderson CH and Felleman DJ. Information processing in the primate visual system: an integrated systems perspective. Science 1992;255: 419-423  

[5] Phillips W & Singer W. In search of common foundations for cortical computation. Behav Brain Sci 1997; 20: 657-722

[6] Gray CM. The temporal correlation hypothesis of visual feature integration: still alive and well. Neuron 1999;24: 31-47

[7] Girard P, Hupé JM and Bullier J. Feedforward and feedback connections between areas V1 and V2 of the monkey have similar rapid conduction velocities. J Neurophysiol 2001;85:1328-1331 

[8] Rodriguez E et al. Perception's shadow: long-distance synchronization of human brain activity. Nature 1999;397:430-433.

[9] Bouyer JJ et al., Fast fronto-parietal rhythms during combined focused attentive behaviour and immobility in cat: cortical and thalamic localizations. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol 1981;51:244-252.

[10] Friston K. Another neural code? Neuroimage 1997;5:213-220.

[11] Llinas R et al., Thalamocortical dysrhythmia: a neurological and neuropsychiatric syndrome characterized by magnetoencephalography. PNAS USA 1999;96:15222. 

[12] Hurtado JM et al., Inter-and intralimb oscillator coupling in parkinsonian tremor. Mov Disord 2000;15:683-691.

[13] Tononi G & Edelman GM. Schizophrenia and the mechanisms of conscious integration. Brain Res Rev 2000;31:391-400.

[14] Abeles M. Corticonics: Neural Circuits of the Cerebral Cortex. Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1991