Hakemli bilimsel dergi Cell’de yayınlanan bir araştırma, beyindeki sinir hücrelerinin, yani çocukluk anılarından, düşüncelerden ve duygulardan sorumlu nöronların aktivitelerini nasıl koordine ettiğini ortaya koydu;
CELL / Multiscale organization of neuronal activity unifies scale-dependent theories of brain function
Yüksek performanslı bir işletmede çalışan olmak gibidir. Bireysel becerileri ekip çalışmasıyla dengelemek başarının anahtarıdır, ancak dengeyi nasıl sağlarsınız?
Görünen o ki, beynin sırrı şaşırtıcı derecede basit: her hücrenin çabasının yarısından fazlasını (ve en az %40’ını) bireysel görevlere ayırmak. Çabanın geri kalanı nereye gidiyor?
Avustralya’daki Sidney Üniversitesi’nden Brandon Robert Munn ve meslektaşlarının keşfi, beyin hakkında uzun süredir devam eden bir tartışmayı ele alıyor: Nöronlar yıldız oyuncular gibi her biri son derece uzmanlaşmış ve verimli olacak şekilde mi davranıyor, yoksa ekip çalışmasına mı öncelik veriyorlar?
Bulgular beyin aktivitesinin “fraktal” bir hiyerarşiye göre gerçekleştiğini gösterdi. Aynı desenlerin farklı boyutlarda tekrar etmesiyle oluşan geometrik şekillere fraktal adı veriliyor.
Buna göre hücreler, her ölçeğin kendinden daha küçük ve daha büyük ölçeklerle aynı olduğu bir organizasyon oluşturarak koordineli ağlar kuruyor.
Araştırmacılar bu sonuca, kalsiyum görüntüleme adı verilen mikroskobik gözlem tekniğiyle birçok canlının beynini inceleyerek ulaştı.
Munn, The Conversation’da kaleme aldığı yazıda, “Kalsiyum görüntülemedeki gelişmelerle artık on binlerce hücreden gelen sinyalleri aynı anda kaydedebiliyoruz,” ifadelerini kullandı.
“Kalsiyum görüntüleme, hücredeki kalsiyum seviyelerine göre yanan floresan sensörleri kullanarak gerçek zamanlı olarak sinirsel aktiviteyi izlememizi sağlayan bir yöntemdir.”
Araştırmada tespit edilen çok ölçekli organizasyon, farklı stratejilerin, yani “sinir kodlarının” farklı ölçeklerde işlev görmesini sağlıyor.
Fizik eğitimimden edindiğim bilgileri büyük ölçekli veri kümelerini analiz etmek için kullandığımızda, beyin aktivitesinin fraktal bir hiyerarşiye göre ortaya çıktığını bulduk .
Hücreler birlikte çalışarak daha büyük, koordineli ağlar kurarlar ve her ölçeğin üst ve alt birimlerini yansıttığı bir organizasyon yaratırlar.
Bu yapı şu tartışmaya cevap veriyor: Beyin aslında her ikisini de yapıyor .
Bireysellik ve ekip çalışmasını dengeler ve bunu akıllıca bir şekilde yapar. Çabanın yaklaşık yarısı, nöronlar giderek daha büyük ağlar içinde işbirliği yaptığı için “kişisel” performansa gider.
Beyin değişime hızla uyum sağlayabilir
Beynin yapısının kendine özgü avantajları olup olmadığını test etmek için hesaplamalı simülasyonlar yürüttük ve bu fraktal hiyerarşinin beyindeki bilgi akışını optimize ettiğini ortaya koyduk.
Beynin hayati bir şey yapmasını sağlar: değişime uyum sağlamak. Beynin verimli bir şekilde çalışmasını, nöronlar teklediğinde bile işlevini koruyarak dirençli kalırken görevleri asgari kaynaklarla yerine getirmesini sağlar.
İster bilmediğiniz bir arazide gezinin, ister ani bir tehdide tepki verin, beyniniz yeni bilgileri hızla işler ve harekete geçer. Nöronlar koordinasyonlarını sürekli olarak ayarlayarak beyni derin düşünceler için yeterince sabit tutar, ancak yeni zorluklara yanıt verecek kadar çevik tutar.
Bulduğumuz çok ölçekli organizasyon, farklı stratejilerin -veya ” sinirsel kodların “) farklı ölçeklerde işlev görmesine olanak sağlıyor.
Örneğin, zebra balığının hareketinin birçok nöronun uyum içinde çalışmasına dayandığını bulduk. Bu dayanıklı tasarım, hızlı değişen ortamlarda bile yüzmenin sorunsuz bir şekilde devam etmesini sağlar.
Buna karşılık, fare görüşü hücresel ölçekte uyum sağlar ve bir sahneden ince ayrıntıları çıkarmak için gereken hassasiyeti sağlar. Burada, birkaç nöron önemli bilgi parçalarını kaçırırsa, tüm algı değişebilir – tıpkı optik bir illüzyonun beyninizi kandırması gibi.
Bulgularımız, nöron aktivitesinin bu fraktal koordinasyonunun çok geniş bir evrimsel yelpazede gerçekleştiğini ortaya koyuyor: Son ortak atası 450 milyon yıl önce yaşamış omurgalılardan, bir milyar yıl öncesine dayanan omurgasızlara kadar.
Bu, beyinlerin verimliliği dayanıklılıkla dengelemek için evrimleştiğini, optimize edilmiş bilgi işleme ve yeni davranışsal taleplere uyum sağlamayı sağladığını gösteriyor. Evrimsel kalıcılık, temel bir tasarım ilkesini ortaya çıkardığımızı ima ediyor. tammaı için kaynağa bknz
ileri okuma:
