Gün: 7 Ocak 2016

Yayım tarihi

Bilim İnsanları Yapay Beyincik Yapmayı Başardı!

İsrail’de bulunan Tel Aviv Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, beyninin “beyincik” (cerebellum) olarak isimlendirilen bölgesini yitirmiş olan bir fareye tamamen yapay ve mekanik olarak üretilmiş bir beyincik üretip eklemeyi ve farenin yitirdiği fonksiyonlarını geri kazandırmayı başardılar.

Matti Mintz ve ekip arkadaşları, bilgisayarla programlanan yapay beyinciği, anestezi ile uyuttukları fareye eklediler. Beyincik, beynin arka bölgesinde bulunan, yuvarlak bölgedir ve beyin ile vücudun koordinasyonundan sorumludur. Bu sebeple beyinciğinin fonksiyonlarını yitiren biri felç geçirmek yerine motor kontrolünü yitirir, koordinasyon ve denge zorlukları yaşar, vücudunu kontrol etmekte güçlük çeker. Daha da önemli olarak oldukça büyük ve önemli bir parça olan beyincik, hareketlerin zamanını kontrol etmekten sorumludur.

Bilim insanları, farenin belirli tonlardaki seslere genellikle göz kırparak tepki vermesi gerekirken, beyinciğinin çalışmamasından ötürü bunu yapamadığını fark ettiler. Dolayısıyla yapay beyinciği eklediklerinde test ettikleri şey, verilen tona uyumlu olarak göz kırpma davranışıydı. Gerçekten de deneyleri tam bir başarıyla sonuçlandı ve ses verildiği her seferde fare göz kırptı. Yapay beyincik geri çıkarıldığında ise bu kabiliyetini yeniden tamamen yitirdi.

Araştırıcılar bunu başarabilmek için farelerin normalde sahip oldukları pek çok hareketin etki ve tepkilerini listeleyerek hangi sinyallerin verilmesi gerektiğini çözdüler. Bunları yapay beyincik ile denediler ve başarıya ulaştılar.

Tüm bu araştırma sonuçları gösteriyor ki üretilen yapay beyincik, beyin ile vücut arası koordinasyonu iki yönlü olarak sağlamayı başarıyor. Bunun pek çok devir açabilecek önemi var; ancak bunlardan birkaçını şöyle sıralayabiliriz:

1) Beyin, insanlar tarafından her zaman bir “kara kutu” olarak görülmekteydi. Asla çözülemeyeceği düşünülmekte, bilimin asla açıklayamayacağına ve nasıl var olduğunu çözemeyeceğine inanılmaktaydı. Son birkaç on yılda yapılan akıl almaz ilerlemelerle beynin çok önemli milyonlarca işlevi ayrıntısıyla çözülebildi ve çözülmeye devam ediyor. Yapay olarak beynin parça parça üretilebilmesi de, bilim ile teknolojimizin artık beyin kadar karmaşık ve milyarlarca yılda evrimleşebilmiş organları bile üretebileceğimizi gösteriyor. Bu da bilim dışı kaynakların “mükemmellik” iddialarına darbeler vuruyor.

2) Beyin-bilgisayar arayüzüyle ilgili yapılacak ileri çalışmalar için çok önemli bir adım. Pek çok aksaklığı çözebilecek nitelikte veriler içeriyor ve bu da, beyin üzerinde çalışmalar yapan bilimin ve teknolojinin daha da hızlı ilerleyebilmesi demek.

3) Gelecekte, insanlar için de kullanılabilir hale getirildiğinde, beyincikten kaynaklanan onlarca nörolojik sorun giderilebilecek. Elbette, beynin diğer kısımlarının da benzer şekillerde modellenmesiyle beynimizden kaynaklı evrimsel hatalar azaltılabilecek ve hastalıkların önüne geçilebilecek. Ancak bunun için daha pekçok yıl beklememiz gerekiyor.

Hazırlayan: ÇMB (Evrim Ağacı)

 
Kaynaklar ve İleri Okuma:
  1. ScienceDaily
  2. New Scientist
  3. GizMag
  4. N. R. Luque, J. A. Garrido, R. R. Carrillo, S. Tolu, E. Ros. Adaptive Cerebellar Spiking Model embedded in the control loop: Context switching and robustness against noise. International Journal of Neural Systems, 21 (5) (2011) 385-401
  5. Roni Hogri, Simeon A. Bamford, Aryeh H. Taub, Ari Magal, Paolo Del Giudice & Matti Mintz A neuro-inspired model-based closed-loop neuroprosthesis for the substitution of a cerebellar learning function in anesthetized rats Scientific Reports 5, Article number: 8451 (2015) doi:10.1038/srep08451
Yayım tarihi

Kendi Etrafımızda Döndüğümüzde Neden Başımız Döner?

Bir süre etrafınızda döndüğünüzde, muhtemelen baş dönmesi veya vertigo yaşarsınız. Bazı insanlar koltuktan çok hızlı kalktıklarında bile başlarının döndüğünü hissederler. Bu baş dönmesi hissi genellikle vücudunuzun hareket ve dengeyi algılamaktan sorumlu bölümü tarafından beyninize gönderilen sinyallerdeki bir bozulmadan kaynaklanır. Bu fenomeni açıklayan şaşırtıcı sistem iç kulağımızın içinde yer almaktadır.

İç kulağın üst kısmında yer alan vestibüler sistem, vücudumuzun dik mi yoksa yatay mı olduğunu, hareket mi ettiğini yoksa hareketsiz mi durduğunu algılamak için gereklidir. Bu sistem, denge ve uzamsal yönelimi sürdürme becerimizde çok önemli bir rol oynar.

Yerçekimsel Yönelim: Otolitik Organların Rolü

Vestibüler sistem, vücudun yerçekimsel yönelimini algılamaktan sorumlu olan otolitik organları içerir. Bu organlar, otoconia (genellikle tebeşir kristalleri olarak adlandırılır) olarak bilinen küçük kalsiyum karbonat kristalleri içeren utrikül ve sakkülü içerir.

  • Otokoni, saç hücreleri adı verilen saç benzeri yapılar olan duyusal sinir hücrelerine bağlanır.
  • Başınızı farklı yönlere eğdiğinizde (ileri, geri, sola veya sağa), yerçekimi bu otokonyaları eğim yönünde çeker.
  • Otokoninin hareketi saç hücrelerini uyarır ve bunlar da beyne sinyaller gönderir.
  • Beyin bu sinyalleri yorumlayarak başınızın hangi yöne baktığını belirler, böylece dengenizi ve uzamsal farkındalığınızı korumanızı sağlar.

Hareket Algısı: Yarım Daire Kanalları

Vestibüler sistem yerçekimsel yönelimi algılamanın yanı sıra, her biri farklı bir uzay düzlemine yönlendirilmiş üç yarım daire kanalı aracılığıyla hareketi de algılar.

  • Bu yarım daire kanalları endolenf adı verilen bir sıvı ile doludur ve kıl benzeri duyusal sinir hücreleri ile kaplıdır.
  • Başınızı belirli bir yönde hareket ettirdiğinizde, yarım daire kanalları içindeki endolenf atalet nedeniyle bu harekete direnir.
  • Endolenfin göreceli hareketi, kanallar içindeki saç hücrelerini uyararak beyne sinyaller göndermelerine neden olur.
  • Beyin daha sonra baş hareketinin yönünü ve hızını anlamak için bu sinyalleri yorumlayarak vücudun koordinasyonunu ve konumunu buna göre ayarlamasını sağlar.

Baş Dönmesi Fenomeni

Uzun süre döndüğünüzde, yarım daire kanallarındaki endolenf, bir sıvıyı karıştırmaya benzer şekilde, dönme hareketinizle aynı yönde hareket etmeye başlar. Bu hareket beyne sürekli sinyaller göndererek baş dönmesi hissine yol açar. Bununla birlikte, endolenf sonunda dönme hızınızla eşleştiğinde, saç hücrelerinin uyarılması durur ve beyin geçici olarak dönme hissine adapte olur.

Aniden dönmeyi bıraktığınızda, endolenf atalet nedeniyle hareket etmeye devam eder, ancak şimdi vücudunuza göre ters yönde. Bu devam eden hareket saç hücrelerini öyle bir şekilde uyarır ki, sabit olmanıza rağmen beyin sanki hala dönüyormuşsunuz gibi yorumlar. Gerçek hareket ile algılanan hareket arasındaki bu uyumsuzluk baş dönmesi veya vertigo hissine neden olur. Sonunda, endolenf yerleşir, tüy hücrelerinin uyarılması durur ve beyin vücudunuzun pozisyonu hakkındaki anlayışını yeniden ayarlarken baş dönmesi kaybolur.

Pratik Deney

Bu olguyu basit bir deneyle gözlemleyebilirsiniz:

  • Engelsiz açık bir alanda durun ve 5-10 kez hızlıca sağa doğru dönün. Sonra aniden durun. Muhtemelen yukarıda anlatıldığı gibi başınız dönecektir.
  • Baş dönmesi geçtikten sonra deneyi tekrarlayın, ancak bu sefer sağa doğru dönmeyi bıraktıktan hemen sonra aynı sayıda sola doğru dönün. Baş dönmesinin önemli ölçüde azaldığını veya hiç olmadığını fark edeceksiniz. Bunun nedeni, ters yönde dönmenin endolenf bezinin ters yönde hareket etmesine neden olarak daha önceki hareket hissini etkili bir şekilde iptal etmesidir.

Benzersiz Ortamlarda Vestibüler Sistem: Astronotlar ve Dalgıçlar

Astronotlar, vestibüler sistemin işleyişinde kritik bir rol oynayan Dünya’nın yerçekimine maruz kalmadıkları için sıklıkla baş dönmesi yaşarlar. Yerçekimi olmadığında, otolitik organlar düzgün çalışmakta zorlanır ve astronotların “yukarı” veya “aşağı” algılamasını zorlaştırır. Bu durum, bir arabada ya da hız treninde hızla alçalırken midenizde yaşadığınız rahatsız edici hisse benzer kalıcı bir hisle sonuçlanabilir.

Benzer şekilde, dalgıçlar da yerçekiminin yokluğuna benzer bir şekilde otolitik organları etkileyen kaldırma kuvvetinin etkileri nedeniyle su altında bir tür yönelim bozukluğu yaşarlar. Olağan yerçekimi ipuçları olmadan, vücut su altında yön belirlemeyi zor bulur ve bu da oryantasyonu dalgıçlar için kritik bir beceri haline getirir.

İleri Okuma

  1. Goldberg, J. M., & Fernandez, C. (1971). “Physiology of peripheral neurons innervating semicircular canals of the squirrel monkey. I. Resting discharge and response to constant angular accelerations.” Journal of Neurophysiology, 34(4), 635-660.
  2. Fernández, C., & Goldberg, J. M. (1976). “Physiology of peripheral neurons innervating otolith organs of the squirrel monkey. I. Response to static tilts and to long-duration centrifugal force.” Journal of Neurophysiology, 39(5), 970-984.
  3. Parker, D. E., & Reschke, M. F. (1989). “Effects of orbital spaceflight on otolith-mediated orientation: Human neurovestibular studies on SLS-1.” The Journal of Vestibular Research, 7(4), 355-369.
  4. Oman, C. M. (1990). “Motion sickness: A synthesis and evaluation of the sensory conflict theory.” Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, 68(2), 294-303.
  5. McGrath, B. J., & Waddington, G. S. (1999). “The vestibular system and human dynamic spatial orientation.” Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 23(5), 635-643.
  6. Angelaki, D. E., & Cullen, K. E. (2008). “Vestibular system: The many facets of a multimodal sense.” Annual Review of Neuroscience, 31, 125-150.
  7. Minor, L. B., & Lasker, D. M. (2009). “Tonic and phasic contributions to the response of the vestibular nerve to head rotation.” Journal of Vestibular Research, 19(3-4), 159-170.
Yayım tarihi

Evrimin Bir Diğer Zaferi: Hastanelerde Uyuşan Kan Grubu Arama Devri Sona Eriyor!

Diyelim ki bir doktorsunuz ve hastanıza belli bir kan grubundan kan gerekiyor; ancak kan bankanızda bu grubun kanından hiç yok. Ne yapacaksınız? Bu büyük sorun, bilim insanlarının uzun bir süredir kafasını meşgul ediyordu. Ancak bir türlü çözüm bulunamıyordu. Ta ki şimdiye kadar…
British Columbia Üniversitesi’nden bilim insanları, Kan Araştırmaları Merkezi’nden araştırmacılarla güçlerini birleştirerek bir enzim yarattılar. Bu enzimin, kan uyuşmazlığı sorununu kökünden çözebileceği düşünülüyor! Enzim, A ve B tipi kan gruplarında bulunan ve “antijenler” olarak bilinen şekerleri keserek, kanın yapısını O kan grubuna benzetebiliyor. O kan grubu da “evrensel verici” kan grubu olarak bilindiği için, yani diğer bütün kan gruplarına kan verebildiği için, kan uyuşmazlığı sorunu çözülmüş oluyor. Araştırmanın baş yazarı ve üniversitenin Kimya Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacısı olan David Kwan, şöyle söylüyor:
“A ve B kan gruplarındaki şekerleri çok verimli bir şekilde kesebilen, mutant bir enzim yaratmayı başardık. Dahası bu enzim, onu üretmek için kullandığımız atasal enzime kıyasla A grubu antijenlerin alt tiplerini yok etmek konusunda da çok daha başarılı.”
Bu güçlü enzimi yaratmak için bilim insanları evrimsel biyolojiden faydalandılar. Kullandıkları yönteme “yönlendirilmiş evrim” adı veriliyor. Bunu yapmak için uzmanlar enzimleri kodlayan genlere mutasyonlar ekliyorlar. Bu mutant genlerden üretilen enzimler, diğerlerine göre birazcık daha farklı çalışıyorlar. Sonrasında bunlar arasından en uyumlu ve en işe yarar olanlar seçiliyor, çoğaltılıyor, tekrar mutasyona uğratılıyor, tekrar test ediliyor, tekrardan en başarılılar seçiliyor ve tekrar çoğaltılıyor. Bu işlem sürekli tekrarlanarak atasal formlara kıyasla çok daha başarılı, çok daha güçlü, çok daha işlevsel enzimler yaratılabiliyor. Yani doğadaki evrim yasası ve onun mekanizmalarından biri olan Yapay Seçilim, enzim seviyesinde uygulanıyor. Bu araştırma, evrimin gücünü de tekrardan gözler önüne seriyor: araştırmacılar, sadece 5 nesilde, atasal formlarına göre tam 170 kat daha verimli enzimler evrimleştirmeyi başardılar!
Evrim sayesinde ürettikleri bu enzimi kullanan araştırmacılar, A ve B tipi kan grubundaki antijenlerin çok büyük bir kısmını yok etmeyi başardılar. Ancak bu enzimin klinik uygulamaya konulabilmesi için, öncelikle bütün antijenlerden tamamen kurtulabilmeleri gerekiyor. Yani “büyük bir kısmı”, şu etapta onlar için yeterli değil. Savunma sistemi antijenlere karşı çok hassastır ve çok az miktarda antijen bile savunma sistemini tetikleyebilir. Bu da, “kan uyuşmazlığı” olarak bilinen bir dizi kimyasal tepkimeyi tetikler ve ölümle bile sonuçlanabilecek sorunları doğurabilir.
Hazırlayan: ÇMB (Evrim Ağacı)
 
Kaynak:
  1. University of British Columbia
  2. David H. Kwan, Iren Constantinescu, Rafi Chapanian, Melanie A. Higgins, Miriam P Kötzler, Eric Samain, Alisdair B. Boraston, Jayachandran N. Kizhakkedathu, and Stephen G. Withers Toward Efficient Enzymes for the Generation of Universal Blood through Structure-Guided Directed Evolution 
    J. Am. Chem. Soc., 2015, 137 (17), pp 5695–5705
    DOI: 10.1021/ja5116088
    Publication Date (Web): April 14, 2015
Yayım tarihi

Ortalama Seks Süresi ve Erken Boşalma

Eğer ki orta okul ya da liseye hayatınızda en azından birkaç günlüğüne uğradıysanız ve erkek gruplarından herhangi birinin içerisinde 10 dakikadan fazla bulunduysanız, çok büyük ihtimalle konunun seks süresine geldiğini göreceksinizdir. Bu gençler ve hatta kimi zaman üniversite öğrencileri bile, abartılı seks sürelerinden bahsederek “erkekliklerini” birbirine ispatlamaya çalışırlar. Bu sayılar 20-30 dakika gibi abartılı sayıları bulabildiği gibi, kimi zaman “saatler” ile bile ifade edilmektedir. Hayvan davranışları açısından bu “rekabet” oldukça anlaşılır olsa da, seksin süresinin objektif ortalamasını elbette ki değiştirmemektedir.Dahası, porno sektörü ve popüler kültürün de bu abartılı süreleri körüklüyor olması, özellikle genç erkekler üzerinde seks süresi baskısı yaratmakta, öz güvensizlik sorunlarını doğurabilmektedir. Peki insanlar arasında gerçekte ortalama bir seks ne kadar sürmektedir?

Dr. Harry Fisch’in akademik makalelerden derlediği çalışmaya göre, ortalama seks süresi 7.3 dakika sürüyor. Ancak bu bile çoğu zaman ulaşılan bir süre değildir. Çiftlerin %43’ünün seks süresi 2 dakika civarındadır.
Dolayısıyla ergen ve genç erkek grubundan kimi zaman duyabileceğiniz “onlarca dakika” klişe ve şişirilmiş bir yalandan ibarettir. Elbette bireylerin seks yapma sıklığı, beden eğitimi, psikolojik durumları bu süreyi azaltıp arttırabilir; kimi zaman gerçekten 10-15 dakikayı bulan seks deneyimleri yaşamak olasıdır. Lakin sıradan bir bireyin genel ortalaması alınacak olursa, bu süre 2-7 dakika arasında değişiyor olacaktır.
“Erken boşalma”, penisin vajinaya ilk girişinden sonraki 60 saniye içerisinde boşalma demektir. Buradan da anlaşılabileceği gibi, 3-4 dakikada boşalan biri “erken boşalma” olarak nitelendirilemez; bu gayet normaldir. Karikatürler, popüler kültür ve porno sektörü bu süreleri yanlış ve abartılı bir biçimde sundukça, erkekler arası seks güvenliği, kendine güven, vb. konular sıkıntılı olmaya devam edecektir.
Boşalma süresinin bu kadar olması, evrimsel açıdan da son derece mantıklıdır. Günümüzde seks birçok farklı amaçlarla kullanılıyor olsa da, asıl amacını unutmamak gerekmektedir: üremek! Üremek için zevk almak, keyif duymak, uzun ön sevişme sürecinden geçmek, vs. gerekmemektedir. Amaç, spermleri vajina kanalına boşaltabilmektir. Bu nedenle 2-3 dakika fazlasıyla yeterlidir (ki birçok hayvanda bu aslında birkaç saniyeyle ölçülmektedir).
 
Kaynak:
  1. USA Today
  2. Miller SA, Byers ES. Actual and desired duration of foreplay and intercourse: discordance and misperceptions within heterosexual couples J Sex Res. 2004 Aug;41(3):301-9. PMID:15497058
  3. Antonio Luigi Pastore, G Palleschi , Antonino Leto, Luca Pacini , F Iori,  Costantino Leonardo, A prospective randomized study to compare pelvic floor rehabilitation and dapoxetine for treatment of lifelong premature ejaculation International Journal of Andrology (Impact Factor: 3.7). 02/2012; 35(4):528-33. DOI: 10.1111/j.1365-2605.2011.01243.x
WordPress gururla sunar