Bu yazımda yol tarifi yapan hücreler hakkında bahsetmek istedim. Bazı insanlar neden yön bulmada diğer insanlardan daha başarılıdır? Bir defa gittiğimiz bir yerin yolunu uzun zaman sonra gittiğimizde nasıl hatırlayabiliyoruz? Şuan nerede bulunduğumuzu nasıl biliyoruz?
Bazılarımız yolumuzu ve yönümüzü bulmakta zorluk çekeriz, daha önce geldiğimiz bir yer olmasına rağmen yönümüzü bulamayız, bazılarımız ise bir yerden bir defa bile geçse çok rahat yönünü ve konumunu bulabilir. Peki bu farklılık neden kaynaklanıyor? Sağlıklı her insan, belli bir ölçüde yönünü ve yerini bulabilir. Gelin hep birlikte , Yönümüzü ve konumumuzu nasıl bulabiliyoruz? Daha önceden gittiğimiz bir mekanı sonradan nasıl hatırlayabiliyoruz? Beynimizde GPS sistemine benzer bir sistem mi var? gibi sorulara cevap bulalım.
İnsan beynindeki GPS sistemi, yer belirleme hücreleri ve grid hücreleri kullanarak çevremizdeki mekanı haritalama, konum belirleme, yön ve adres bulmaya çalışırken aktif kullandığımız bir sistemdir.
Yol Tarifi Yapan Hücreler
Yer belirleme hücreleri
Bu hücreler, daha önce hiç görmedikleri bir yerle karşılaştıklarında aktif hâle geçerler ve bir nevi mekanı keşfetmeye başlarlar. Farklı yerlerde farklı yer belirleme hücreleri aktif olabilir ve bir mekanın beyin haritası birçok sayıdaki aynı hücrenin birlikte hareket etmesi sonucunda oluşur. Farklı zaman ve mekanlarda aktif olan farklı yer belirleme hücreleri bulunur, buda bize hipokampusta yer belirleme hücrelerinin kombinasyonu adedince haritaların oluştuğunu gösterir.
Grid hücreleri
Grid hücreleri beynin GPS gibi çalışmasını sağlayan özelleşmiş nöron hücrelerine verilen addır. Grid hücreleri, pek çok yerde aktiftirler ve aktif oldukları noktalar, altıgen şeklindedir. Grid hücrelerinin altıgen motif halinde sıralanması, minimum sayıda grid hücresi kullanarak, en yüksek ve olağan mekan çözünürlüğü ve enerji tasarrufunu sağlar. Grid hücreleri ve yer belirleme hücreleri ortak çalışarak canlının bulunduğu yeri tanımlar ve yer bilgilerini kayıt altına alır. Canlının bulunduğu coğrafî koordinatları ve konumu beyinde kaydederler ve böylece beyinde ortamın haritasını oluştururlar. Daha sonra tekrar aynı yere gittiğimizde bu hücreler bulunduğumuz yerle ilgili kayıt altına aldıkları bilgileri hatırlamamızı ve yönümüzü bulmamızı sağlar. Grid hücreleri gidilecek mesafeyi ölçer ve hipokampustaki haritalara bir ölçek eklemeyi sağlar, böylece gideceğimiz mesafe hakkında beynimizde bir bilgi oluşur ve mesafe tahmininde bulunabiliriz. Gittiğimiz yerlerle ilgili yer işaretlemelerinde bulunuruz (mesela petrol ofisini geç, meydandan sağa dön gibi) ve bu işaretlemeler daha sonra adresleme (navigasyon) ve hedef bulmada kullanılır yani geçtiğimiz noktaların tespiti ve ulaşmak istediğimiz noktaya daha rahat ulaşmamızı sağlar . Hipokampus’u sağlam olmayan insanların nerede olduklarını bilmesi ve gidecekleri yolu bulabilmesi imkânsız hâle gelmektedir. Yönlerini bulmada zorlanmayan, kolayca yön bulabilen, bir kere gittiği yeri unutmayan kişilerde ise daha aktif çalışan bir hipokampus bulunduğu gözlemlenmiştir. Grid hücreleri ve yer belirleme hücrelerinin aktiviteleri sayesinde hergün kullandığımız yolları, konumları vb. birçok şeyi hatırlayabiliyoruz.
Yandaki görselde de gördüğümüz gibi beyin bulunduğumuz yerlerin haritasını oluşturur ve uzun zaman sonra tekrar gittiğimizde bu mekanları hatırlamamızı ve yön bulmamızı sağlar.
Grid hücrelerinin ve yer belirleme hücrelerinin nöronlarla etkileşime geçmesiyle navigasyon sistemimiz oluşur ve mekan kullanıldıkça, mekanın haritası oluşur. Beynin diğer bölgelerinden gelen verileri derleyerek altıgen desenler oluşturan Entorhinal korteks, bu işlemleri tamamen kendi içinde gerçekleştir. Bu sayede beyinde üst düzey bir kodlama ve haritalama yapılır. Bu kodlar sayesinde , beyin dış dünyanın özelliklerini (ses, ışık, koku ve uzaydaki konumu vb.) anlayabileceği bir yapı üzerinden, haritalar ve canlandırır. Grid hücreleri hayvanın hızından ve yönünden bağımsız olarak çalışır ve ateşlenme deseni karanlıkta sabit kalır. Entorhinal korteksin üst kısmında daha küçük gridler üreten hücreler bulunur ve bu hücreler daha az yer kaplar. Alt kısma ise daha büyük gridler üreten hücreler yerleştirilmiştir. Modül şeklinde kümelenen hücreler de aynı büyüklükte ve yönelimde gridler oluşturur ve Entorhinal korteks boyunca ardışık basamaklar halinde dizilirler. Canlının nerede olduğunu gösteren harita ve koordinat bilgisini oluşturup izlerler. Bu yüzden mekân hafızamızı koruruz ve yer ve yön duygumuzu kaybetmeyiz. Yani; her sabah nerde olduğumuzu ve işlerimizi halletmek için hangi yolları kullanacağımızı bilerek uyanırız.
Hayvan yavrularının beyninde, grid hücreleri doğuştan vardır fakat aktif halde değildir. Doğumdan ancak 3-4 hafta sonra tamamen dış dünyayla etkileşerek aktifleşir ve hizmete başlar. Grid hücreleri, hafızayı, hafızanın oluşumunu, hafıza kaybıyla bağlantılı hastalıkları ve bir olayı hatırladığımızda o olayla alakalı mekanı, caddeyi, sokağı hatırlamamızı, nasıl canlandırdığımızı anlama ve açıklamaya yardımcı olabilir. Grid hücrelerinin bulunduğu entorhinal korteksteki bazı hücrelerin, Alzheimer hastalığının gelişiminde önemli rolleri olabileceği düşünülmektedir . Alzheimer hastalığında, gittiği mekanı unutma, hatırlayamama, bağlantıyı kaybetme gibi sorunların oluşmasında, beyinde etkilenen ilk bölüm, grid hücrelerinin bulunduğu entorhinal kortekstir.
Kaynaklar
Alison Abbott (2014). How the 2014 Nobel Prize Winners Found the Brain’s Own GPS. Nature Magazine.October 6, 2014 scientificamerican.com/article/how-the-2014-nobel-prize-winners-found-the-brain-s-own-gps