Nörologlar, beyin hücrelerinin işlem kapasitesini yeterince yüksek görmemiştir

Nöroloji uzmanları uzun zamandır beyin hücrelerinin (nöronların) nasıl bu kadar az enerjiyle bu kadar çok iş başardığı konusunda bir gizemle karşı karşıyadır. Beynin her an, sayısız girdiyi işleyerek vücudu kontrol etmesine ve bilinçli deneyimler yaratmasına rağmen, enerji tüketimi oldukça düşüktür. Geleneksel olarak, beynin 86 milyar nöronundan her biri tek bir “işlemci” gibi kabul edilmiştir. Ancak son birkaç on yıldır, nörobiyologlar bir nöronun aslında birden fazla işlemciye sahip olabileceği ve dolayısıyla çok daha güçlü olabileceği şüphesiyle hareket etmektedirler. Şimdi araştırmacılar, hayvanlarda ilk doğrudan kanıtları bulmuşlardır; bu kanıtlar, nöronların dalları olarak bilinen dendritlerin hücre gövdesinden bağımsız olarak bilgi hesaplayabildiğini göstermektedir.

Attila Losonczy liderliğindeki araştırma ekibinin Scientific American dergisinde yayımlanan çalışması, dendritlerin bireysel nöronların ve dolayısıyla tüm beynin hesaplama kapasitesini “dramatik bir şekilde” artırdığını göstermektedir. Nöronlar genellikle basitleştirilmiş diyagramlarda gösterilirken, aslında karmaşık ağaç benzeri yapılarla donatılmıştır; bu yapılar, tek bir nöronun binlerce komşusundan girdi almasına olanak tanır. Daha önce bilim insanları, dendritlerin sadece gelen sinyalleri hücre gövdesine ileten “basit kablolar”dan ibaret olduğunu düşünmüşlerdir. Ancak dendritlerin karmaşık yapısı, daha derin bir amaca işaret etmektedir.

Araştırma ekibi, yeni voltaj görüntüleme teknolojisini kullanarak farelerin hipokampus bölgesindeki (hafıza ve navigasyonla ilgili) bireysel nöronların aktivitesini kaydetmiştir. Fareler, sanal ortamlarda ödüller ararken, dendritlerdeki aktivite genellikle hücre gövdesindeki aktiviteyle eşleşiyordu. Ancak yeni bir ortamda, bazı dendritler hücre gövdesi tarafından yakalanmadan önce konumla ilgili bilgileri işlemişlerdir. Bu, dendritlerin kendi başına bilgi hesapladığını gösterir ve aynı zamanda geçmiş deneyimlerin izlerini koruma veya gelecekteki olaylara hazırlık gibi yerel “bellek cihazları” görevi görme olasılığını da ortaya koyar.

Bu bulgular, tek bir nöronun içindeki hesaplama potansiyeline dair önemli bilgiler sunmaktadır. Antonio Fernandez-Ruiz’in belirttiği gibi, bu durum, “bir nöronun kendisinin zaten bir sinir ağı” olduğu fikrini desteklemektedir. Losonczy ayrıca, dendrit dallarının “güzel hiyerarşik organizasyonunun”, beynin sadece daha fazla nörona sahip olmaktan daha da fazla hesaplama gücüne sahip olmasına neden olabileceğini düşünmektedir.

Beverley Clark ise, dendritlerin bağımsız olarak bilgi işlemesinin her bir nöronu “olağanüstü derecede esnek” hale getirdiğini savunmaktadır. Clark’a göre, beynin hesaplama gücü hakkında hala çok şey öğrenmemiz gerekmektedir ve hücre gövdesindeki aktivite sadece bu potansiyelin bir kısmını temsil etmektedir.