Beynin en büyük gizemlerinden biri, bu kadar az enerjiyle bu kadar çok şeyi nasıl başardığıdır. Her an, beynimiz karmaşık bir dünyadan gelen bilgileri işlerken, vücudumuzu kontrol eder ve bilinçli deneyimler yaratır; tüm bunlar, nispeten mütevazı enerji gereksinimleriyle.

Geleneksel olarak, beynin 86 milyar nöronundan her biri, tek bir “işlemci” olarak kabul edilir. Ancak son birkaç on yıldır, nörologlar, bir nöronun aslında birçok işlemciye sahip olabileceği ve dolayısıyla çok daha güçlü olabileceği şüphesiyle hareket ediyorlardı. Şimdi araştırmacılar, hayvanlarda bu konuda ilk doğrudan kanıtları buldular; nöronların hücre gövdesinden bağımsız olarak bilgi işleyebilen dalları olan dendritlerin varlığını gösteriyorlar.

Bu çalışma, Teksas Üniversitesi Southwestern Tıp Merkezi’nde nörolog olan ve araştırmanın kıdemli yazarı olan Attila Losonczy tarafından yönetildi. Çalışma, dendritlerin “bireysel nöronların ve sonuç olarak tüm beynin hesaplama kapasitesini önemli ölçüde artırdığını” gösteriyor. Ders kitaplarındaki nöron diyagramları aldatıcı derecede basittir; sadece birkaç dendrit hücre gövdesinden uzanır. Gerçekte, karmaşık ağaç benzeri yapılar oluşturarak tek bir nöronun binlerce komşusundan sinyal almasını sağlar. Bilim insanları daha önce bu dendritlerin sadece gelen sinyalleri hücre gövdesi tarafından işlenmek üzere ileten “basit kablolar” olduğunu düşünüyordu; Losonczy’nin açıklamasına göre, eğer bu doğru olsaydı, her nöron esasen tek bir işlemci olurdu.

Ancak dendritlerin karmaşık yapısı daha derin bir amaca işaret ediyor. “Doğa, bu dallı yapıları korumak için çok fazla enerji harcıyor,” diyor Losonczy. Son 30 yıldır, laboratuvarda yetiştirilen nöronlar ve beyin dokusu üzerinde yapılan deneyler, dendritlerin kendi başlarına bilgi işleyebileceğini gösterdi. Bu fikri yaşayan hayvanlarda test etmek için, Losonczy’nin ekibi, farelerin hipokampus bölgesindeki (hafıza ve navigasyonla ilgili bir beyin bölgesi) bireysel nöronların aktivitesini kaydetmek için yeni bir voltaj görüntüleme teknolojisi kullandı. Fareler, minik tekerleklerde koşarken, ödüller aramak için sanal ortamlarda gezinirken kaydedildiler.

Tanıdık ortamlarda, dendritlerdeki aktivite genellikle hücre gövdesiyle eşleşiyordu. Araştırmacılar, tanıdık ortamdaki ödülü değiştirdiğinde, hücre gövdesi hızla uyum sağlıyordu; bazı dendritler ise önceki aktivitenin izlerini koruyabiliyordu. Ancak tamamen yeni bir ortamda, bazı dendritler hücre gövdesinden önce konum değişikliğini temsil etmek için aktivite değiştiriyordu; bu da dendritlerin kendi başlarına bilgi işlediğini gösteriyor ve aynı zamanda geçmişin izlerini koruma veya hücre gövdesinden önce harekete geçme yeteneği, bunların yerel “bellek cihazları” olarak hizmet edebileceği olasılığını ortaya koyuyor.

Bu bulgular, yaşayan bir varlıktaki tek bir nöronun içinde ne kadar hesaplama gerçekleşebileceğini gösteriyor. Cornell Üniversitesi’nde nörolog olan ve bu yeni çalışmaya dahil olmayan Antonio Fernandez-Ruiz, “Belki de en iyi benzetme, bir nöronun kendisinin zaten bir sinir ağı olmasıdır,” diyor. Losonczy ayrıca, dendrit dallarının “güzel hiyerarşik organizasyonunun” beynin sadece daha fazla nörona sahip olmaktan daha da fazla hesaplama gücüne sahip olmasına neden olabileceğini de düşünüyor.

Londra Üniversitesi College’da nörolog olan ve bu yeni araştırmaya dahil olmayan Beverley Clark, dendritlerin bağımsız olarak bilgi işlemesinin her bir nöronu “olağanüstü derecede esnek” hale getirdiğini söylüyor. Ona göre, beynin hesaplama gücü hakkında şu anda anladığımızdan çok daha fazlası var. Hücre gövdesinde neler olup bittiği, beynin gücünün sadece bir kısmını yakalar. “Gerçekten önemli olan, dendrit ağacında neler olduğuna bakmaktır,” diyor Clark.

Kaynak: Scientificamerican