Chicago Üniversitesi, Harvard ve Yale Üniversitesi’nden fizikçiler ve nörobilimciler tarafından Nature Physics dergisinde yayınlanan son çalışma, nöronlar arasındaki bağlantının, yalnızca nöronların biyolojik özelliklerine bağlı olmak yerine, genel ağ oluşturma ve kendi kendini organize etme ilkeleri yoluyla nasıl kurulduğunu anlamamızı sağlıyor.
Nöronlar birbirleriyle iletişim kurmak ve etkileşimde bulunmak için sinapslar aracılığıyla karmaşık bağlantı ağları oluşturur. Bu bağlantılar rastgele görünse de beyin hücresi ağları, az sayıda bağlantının çoğunluktan çok daha güçlü olduğu “ağır kuyruklu” bir dağılım sergileme eğilimindedir. Bu dağılım düşünme, öğrenme ve hareket gibi çeşitli beyin fonksiyonları için çok önemlidir.
Bu bağlantı modelinin altında yatan ilkeleri anlamak için araştırmacılar, meyve sinekleri, kurtçuklar, deniz solucanları ve fare retinaları dahil olmak üzere çeşitli organizmalardan alınan konektomları analiz etti. Hebbian dinamiklerine dayanan ve “birlikte ateşlenen nöronların birbirine bağlandığını” varsayan bir model geliştirdiler. Bu, iki nöron birlikte ne kadar çok aktifleşirse aralarındaki bağlantının o kadar güçlü olacağı anlamına gelen bir modeldir.
Dikkat çekici bir şekilde araştırmacılar, bu Hebbian dinamiklerinin, farklı organizmalar arasında gözlemlenen bağlantı güçlerinin ağır kuyruklu dağılımını açıklayabileceklerini keşfettiler. Bu, organizasyonel prensibin belirli türlerin biyolojisine özgü olmaktan ziyade genel ağ oluşturma prensiplerinden kaynaklandığını göstermektedir.
Dahası model, hücrelerin bağlantı yaptıkları diğer hücrelerle bağlantı kurma eğiliminde olduğu, kümelenme adı verilen başka bir ağ oluşturma olgusuna ilişkin bilgiler sağladı. Bu kümelenme etkisi farklı organizmalarda da gözlendi.
Ancak araştırmacılar, biyolojinin tamamen deterministik olmadığını, rastgeleliğin de beyin devrelerinde önemli bir rol oynadığını belirtti. Nöronların bağlantıları kesilebilir ve yeniden oluşturulabilir, zayıf bağlantılar kesilebilir ve başka yerlerde daha güçlü bağlantılar oluşabilir. Araştırmacılar modellerini rastgeleliği içerecek şekilde ayarladıklarında ise gündelik hayatta beyin aktivitelerinde gerçekleşene uyumlu olduğunu gözlemlediler.
Kaynak: Uchicago
