Duyusal Süreçler ve Beynin İlişkisi

Bir duyu almacı uyarıldığında, onun aldığı bilgi, merkezi sinir sisteminin o duyu ile ilgili ayrılmış kısmına taşınmalıdır ve sonra da bu bilgi işlenmelidir. Almaçlar, duyu nöronları, ara nöronlar ve beyin hücrelerinin oluşturduğu ağ, çok karmaşık ve kesin bir düzene sahiptir.
Bu ağı ve bir organizmanın gelişim süreci içerisinde onun nasıl meydana geldiğini anlamak için aktif ve ilginç alanlar çalışılır. Kendilerine özgü belirli bir bilgi çeşidi taşımakla görevlendirilmiş ilk aksonların, embriyonik gelişim sırasında kendilerine uygun hedeflerini “nasıl buldukları ” henüz çok iyi anlaşılmamıştır. Gelişim sırasında, duyu nöronlarından gelen aksonların sonlanacakları yeri, kendilerinin “bildikleri” görülmektedir. Gerçi, yapılan deneylerde bir bölgeden alınıp başka bir bölgeye nakledilen almaçların gelişim sırasında çoğunlukla, transplantasyon yapılmadan önce beyin içerisinde tespit edilmiş olan kısma aksonlarını gönderdikleri otaya çıkmıştır. Ayrıca, beyin bu almaçlardan gelen bilgiyi sanki orijinal yerleşim yerinden geliyormuş gibi yorumlamaktadır. Örneğin, yeterince gelişmiş bir kurbağa larvasının (iribaş) sırt kısmından alınan ve dokunma almaçlarını taşıyan deri parçası onun karnından alınan parça ile değiştirilirse, ergin kurbağanın sırtındaki deri uyarıldığında kurbağa karın kısmını kaşıyacaktır. Bu deney duyarlılığın merkezi sinir sistemi üzerine bağımlılığını vurgulamaktadır. Gelen aksiyon potansiyelinin yorumlanması, onları taşıyan aksonların daha önceden beyinde sonlanacakları yerin belirlenmiş olmasına dayanır, yani dışarıdan gelen gerçek uyarılara ya da impusların özel kalitesine göre yorumlanmaz.

Duyusal Süreçler

Yüz milyonlarca sinir, beyine, doğru olarak nasıl bağlandığına ilişkin soru yanıtlanacak olarak beklenmesine karşın, biz merkezi sinir sistemine ulaşır ulaşmaz, bir bilginin uygun bir şekilde geliştirilmesinin nasıl gerçekleştirildiğini anlamaya çalışacağız. Bununla ilgili önemli gelişmeler, ilkel bir omurgasız hayvan olan atnalı yengeci, Limulus’la yapılan çalışmalardan gelmiştir. Burada elde edilen prensipler, diğer incelenecek herhangi bir organizmanın bilgiyle ilgili süreçlerini anlamada anahtar olarak işlev görmüştür.

Lateral İnhibisyon

Limulus im bileşik gözünün, kendi ortamından resimleri nasıl alıp ve beynine nasıl naklettiği konusunda çalışmalar yapılırken, H. K. Hartline ve onun Rockefller Enstitüsü’ndeki çalışma arkadaşları, bir ommatidiyum içerisinde bulunan almaçların aktivitesinin diğer ommatidiyumlardaki almaçların davranışı üzerinde çok belirgin bir etkiye sahip olduğunu keşfettiler. Karanlıkta almaçlar yavaş fakat düzenli bir hızda impuls çıkarırlar. Tek bir ommatidiyum ışıklandırıldığı zaman onun almaçlarını beklendiği gibi, daha hızlı bir şekilde impuls çıkarmaya başlar; ancak aynı zamanda komşu ommatidiyumlardaki almaçlar, onların komşularının aktiviteye sevk edilmesiyle inhibe olurlar ve komşu ommatiduyumlardaki almaçlar daha sesiz kahırlar. Bu olay lateral inhibisyon olarak bilinir. Net sonuç, resmin nakledilmesinde ortaya çıkar, aydınlık ve karanlık arasındaki zıtlık kenarda artırılmıştır: uyarılan almaçların yanında yer alan tüm hücreler, kendilerinin düşük bazal hızla meydana getirdikleri impuls üretimini sonlandırmışlardır.
Hartline ve onunla birlikte çalışanlar, lateral inhibisyon olayının ya da onun bir eşdeğerinin insanıda içine alan birçok hayvanda büyük bir olasılıkla işlev gördüğünü, hemen anladılar. Bunu izleyen araştırmalar, tahminlerinin doğru olduğunu göstermiştir; bu tür bir strateji üzerinde çalışılan her hayvanın (omurgalılarda almaç hücreleri, birbirleriyle doğrudan etkileşim halinde olmamalarına karşın) görme ile ilgili donanımında rastlanmıştır. Bu, Mach şeritleri olarak çok iyi bilinen şaşırtıcı optik yanılgının nedenini açıklar: bu olayda, grinin farklı tonlarına sahip iki alan arasındaki kontrastlık, kenar kısmında artırılmıştır; daha açık alanın kenarı, o alanın geri kalan kısmından daha soluk olarak görülmektedir, oysa daha koyu alanın birleştiği sınır gri kalan kısımdan daha koyu görülmektedir. Lateral inhibisyonun etkisi, sadece optik yanılgı yaratma ile sınırlı değildir, çevredeki ince ayrıntıları seçip kuvvetlendirmeye hizmet eder, aksi taktirde bu ayrıntılar gözden kaçabilir.
Omurgalıların retinasında yer alan hem horizontal hücreler hemde amakrin hücreler, lateral inhibisyon olayında aktif rol oynarlar. Birçok türde, horizontal hücreleri bipolar hücrelerle, onlarda gangliyon hücreleriyle sinaps yapar. (Diğer türlerde, horizontal hücreler fotoreseptörlerin kendisiyle sinaps yapar). Gangliyon hücreleri, görme ile ilgili bilgileri beyine gönderirler. En basit durumda, bir gangliyon hücresi, küçük bir grup almaç üzerine düşen ışıkta (bipolar hücreler aracılığıyla) uyarıldığından ve çevrede yer alan almaçlar ışıkla inhibe edildiğinden, gangliyon hücresi, çevresi karanlıkla çevrilmiş küçük bir ışık noktası ile aktive edilen almaçlara karşı, en iyi yanıt verir. Gangliyon hücresi ve onun yakından ilişki kurduğu horizontal, bipolar ve amakrin hücrelere genellikle nokta dedektörü (spor detector) adı verilir.
Nokta dedektörünün ikinci grubu, parlak zemin üzerinde küçük bir koyu noktanın bulunması olayında olduğu gibi zıt durumlara karşı yanıt vermek üzere donatılmıştır. Sonuç olarak, retina üzerine düşen resim, açık ve koyu noktaların bir modeli şeklinde soyutlanarak beyine gönderilir.
Diğer olaylar, retina içerisinde bilindiği şekliyle devam eder. Benzer döngüler, komşu koni hücrelerinden gelen bilgileri karşılaştırarak renklerle ilgi bilgiyi kodlarlar. Koni hücreleri çok genel olarak ayarlandıklarından, böyle bir karşılaştırma yapılması gereklidir. Örneğin, mavi ışığa duyarlı bir koni hücresinin çok küçük bir hiperpolarizasyonun etkilemesi, soluk mavi ışığa ya da parlak yeşil ışığa işaret edebilir. Bu belirsizlik, mavi ışığa duyarlı koni hücrelerinin cevabını, bu hücrelere komşu olan yeşil ışığa duyarlı koni hücrelerinin cevabı ile karşılaştırılması ile çözülür. Eğer yeşil koni hücresi uyarılmamışsa, ışık yeşil olamaz. Üç çeşit koni hücresinin verdiği cevapların oransal durumunun birlikte ele alınması , gelen ışığın dalga boyunu doğru olarak belirlerler; böylece bizim renge karşı duyarlılığımızın temelini oluşturur. Çok genel olarak belirli ışıklara ayarlanan iki almaçtan gelen bilgilerin bu şekilde karşılaştırılması olayına antagonistik değerlendirme (opponent processing) adı verilir; ve az önce açıklandığı gibi renk belirlemenin mekanizması antagonistik renk değerlendirmesi olayı olarak bilinmektedir. Onun zıtlık karşılaştırması yapma stratejisi, hemen hemen her zaman kullanılmaktadır. Örneğin sinir sistemi, eklem açılarını ya da sesin tonunu ölçtüğü zamanda olduğu gibidir. Gerçekten de omurgalılarda ve omurgasızlarda duyu ayırımının hemen hemen her türünde bu strateji benzer şekilde kullanılmaktadır.

Duyusal Bellek (Duyusal Kayıt): Çevreden alınan bilginin /her türlü mesajın (ses, görüntü, koku vb) işleme sistemine girmeden önce kısa bir süre tutulduğu bilgi deposudur. Kapasitesi. Sınırsız.

Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com

Yazar: Taner Tunç