KORKULERLILERIN YERI

Insan olan ve soyleyacek veya paylasacak dusuncesi olanlarin yeri.
 
PortalAnasayfaGaleriSSSAramaKayıt OlKullanıcı GruplarıGiriş yapkorkuler

Paylaş | 
 

 KUANTUM FIZIGI

Önceki başlık Sonraki başlık Aşağa gitmek 
YazarMesaj
PIR KIZI



Mesaj Sayısı : 83
Kayıt tarihi : 27/02/08

MesajKonu: KUANTUM FIZIGI   Cuma Mart 14, 2008 12:47 pm

KUANTUM FİZİĞİ ve YENİ BİR NÖROBİYOLOJİ

Buraya kadar kısaca özetlemeye çalıştığım ve fizik biliminin anlayışında devrim niteliğinde olan fikir ve bulgular, elbette ki her alanda olduğu gibi, sinir bilimlerinde de uygulama alanı bulmakta. İndirgemeci (parçalara ayırarak bütünü anlamaya çalışan, bütünün yalnızca kendisini oluşturan parçaların bir bileşkesi olduğunu savunan) yaklaşım, canlı veya cansız herhangi bir sistemin davranışı ve özelliklerinin, parçalarının özellikleri anlaşıldığı zaman anlaşılabileceğini savunur. Biyolojide özellikle son yüz yıldır bu anlayış, bilgi edinme ve yorumlamanın temelini oluşturagelmiştir (diğer bir deyişle, yaygın "paradigma" bu olmuştur). Bunun anlamı, canlı bir sistemi anlamak için, onu moleküler düzeye kadar ayrı ayrı inceleyip, buradan elde ettiğimiz verilerle, bütünün (bir organın veya organizmanın) davranış ve özellikleri hakkında bilgi sahibi olmamız gerektiğidir. Bir problemi anlamak için onu parçalara bölmek çoğu zaman yararlı olsa da, özellikle canlı sistemler için, ayrıntıya inildikçe, hem bilimsel yöntemin hem de insanın sınırlılıklarından kaynaklanan bir karmaşıklıkla baş başa kalırız. Özellikle, klasik mekanik kurallarının, atom boyutu ile karşılaştırılabilecek kadar küçük ölçeklerdeki geçersizliğini ortaya koyan kuantum fiziği verilerinin ışığında, ayrıntıya indikçe, yani araştırma alanımızın çapını küçülttükçe, klasik kurallardan da feragat etmemiz gerekir. Bunun en zorlu yanı, canlının her gün gördüğümüz, bizzat yaşadığımız ve bize "normal" gelen özelliklerini, sağduyuya tamamen ters kuantum kurallarıyla açıklamaya çalışmaktır (henüz tam olarak başarılamadığını da eklemeliyim). Fakat, günlük hayatta bize "normal" gelen her şey zaten atom altı dünyanın "garipliklerinin" bir ürünü değil mi?

Merkezi sinir sisteminin esas fonksiyonunu yerine getirmesinde, sinir hücreleri ve bunlar arasındaki bağlantıların (sinapsların) işlevsel olarak temel oluşturduğu kabul edilir (sinir sisteminin yapısı ve işleyişi hakkında genel bilgi için buraya tıklayınız). Hal böyle olunca, sinir sistemine has bütün özelliklerin, hücre ve sinapsların bir fonksiyonu olduğu ortaya çıkar. Pekala, hafıza, hisler, duygular ve düşünceler nasıl oluşur?

Genel kanı, sinir hücrelerinin geçici elektriksel aktivitelerinin bu özellikleri oluşturup, sinir sisteminin işlev görmesini sağladığı yönündedir. Bilindiği gibi, sinir hücreleri, sinapslarından salınan bazı aracı kimyasal maddelerle (sinir ileti maddeleri veya nörotransmitterler ile) etkileşir ve haberleşirler. Bu haberleşme, haberi alan hücrenin uyarılması veya işlevinin durdurulması (inhibisyon) şeklinde sonuçlanabilir. Her hücre ortalama yüzlerce sinapstan bilgi girişi alırken, yine çok sayıda "çıkış" aracılığıyla, diğer hücrelere bilgi aktarır. Sinapslardaki iletimin oldukça küçük moleküllerden oluşan sinir ileti maddeleri (nörotransmiterler) tarafından meydana getirilmesi, sinaps işlevinin klasik mekanik kurallarının dışında çalışmasının nedenlerinden biridir. Hücreler arasındaki haberleşme bölgeleri olan sinapslar, çoğu zaman bir "olasılık detektörü" olarak işlev görürler. Bir olasılık dedektörü, kendi iç durumu ile çevre şartlarının "tümünün" toplam etkisine göre, herhangi bir tepkiyi ortaya çıkaran veya herhangi bir cevap oluşturan (ya da cevap oluşumunu engelleyen) yapıdır. Seçeneklerin sayısı arttıkça, olasılık detektörlerinin (yani sinapsların) yönettikleri mekanizmaların makroskobik karmaşıklıkları artacak ve tahmin edilebilirlikleri de azalacaktır. Herhangi bir sinaps için olasılıkların sayısının bir sınırı olduğunu varsaysak bile, yine de mevcut olasılıklar çok fazla olacağından, tek bir sinaps bile çoğu zaman "kaotik" bir davranış sergileyecektir. Bu da, bir tek sinapsın bile belli koşullarda, bir an sonraki hareketini veya cevabını kesin olarak tahmin edebilmemizi çoğu kez imkansızlaştırır.




İki adet sinapsın elektron mikroskobunda görünüşleri (yalnızca bir kesit). Sarı renkli olan kısımlar, sinapsın mesajı getiren (presinaptik) hücresine ait son uçlardır. Aşağıda görülen açık yeşil renkli kısım ise uyarıyı alan (postsinaptik) hücredir. Sarı prsinaptik sonlanmaların içinde görülen yeşil benekler, içlerinde sinir ileti maddeleri dolu olan salgı kesecikleri; kahverengi benekler ise, hücreye enerji saplayan mitokondrilerdir. Resimler sonradan renklendirilmişlerdir (www.denniskundel.com)




Sinapslar ayrıca "değişken" yapılardır. Sinapsların bu uyarlanabilirliklerinin (synaptic plasticity) özellikle öğrenme gibi beyin işlevlerinde anahtar bir rol oynadığı yaygın olarak kabul edilmektedir. Bu özellik, her an yeni sinapsların oluşmasına ve mevcut sinapsların şekil, büyüklük, duyarlılık ve kapasite gibi özelliklerinde sürekli bir değişime neden olur. Kısaca sinapslar, sürekli değişen dinamik yapılardır.
Sinapsların tüm bu özellikleri göz önüne alındığında, sinapslardan oluşan bir şebekenin ortaya koyabileceği davranışların karmaşıklığı şaşırtıcı boyutlara ulaşır. En basit bir biyolojik sinir sistemi bile, oldukça karmaşık davranış ve öğrenme kalıpları ortaya koyabilmektedir (örneğin bir yumuşakça olan Aplysia ile yapılan deneyler buna iyi bir örnek teşkil eder). Fakat parçaları incelediğimizde ortaya çıkan bu karmaşa, makroskobik organizma seviyesinde adeta buharlaşıp yok olur. Sinir sistemi bir bütün halinde davranarak, belli davranış kalıplarının oldukça hassas bir şekilde uygulanmasını mümkün kılarken, bir yandan da yeni koşullara adaptasyon gibi, yeni bir takım programları uygulamaya koyabilmektedir. Bunu yaparken, sinir sistemi dokusunun mikroskobik düzeylerinde yer alan karmaşa, çoğu kez eş zamanlı bir hal alarak, tek tek birimler, bir bütünün parçaları olarak çalışmaya başlarlar (Örneğin hafızaya alınmış olan belli bir kokunun koklanması, beynin özel bir bölgesindeki sinir hücresi gruplarının topluca elektriksel boşalım yapmaları ile "tanınır"). Sonuçta, sistemin bütünü, parçalarının tek tek davranışlarından ortaya çıkarılamayacak (veya anlaşılamayacak) bir bütünlük ortaya koymaya başlar. İşte sinir sistemi ve davranış ilişkisini anlama konusundaki en önemli çaba da, bu mikroskobik karmaşanın nasıl olup da makroskobik bir düzene dönüştüğüdür (her gece uykuya yatıp, bilinçsiz bir halde saatlerce uyuduktan sonra, böylesine değişken bir beynimiz olmasına rağmen, her sabah nasıl olup da "aynı kişi" olarak ya da aynı benlikle uyandığımızı hiç merak ettiniz mi?).
Eş zamanlıklık ve eş zamanlılığın bozulması (senkronizasyon-desenkronizasyon):
Beyin hücrelerinin gruplar halinde elektriksel boşalım yaptıklarını yukarıda belirtmiştim. Bir çok zihinsel fonksiyonun (konuşma, hatırlama, hesap yapma vb.) bu grup deşarjları ile ilgili olduğu ortaya konmuştur. Beynin aktivitesinde dikkat çeken önemli bir özellik eş zamanlılık bozulmasıdır (desenkronizsyon; ben-ötesi psikolojideki "synchronicity" ile karıştırılmamalıdır). Eğer, uyku veya trans halindeki bir beyinden EEG (kafa derisinden kaydedilen elektriksel aktivite) kayıtları alınırsa, beynin değişik bölgelerinin düzenli kalıplar halinde genel bir eş zamanlılık (senkronizasyon) gösterdiği gözlenebilir (alfa dalgaları). Epilepsi (sara) nöbetlerinde de çoğu zaman benzer durumlar görülür. Anlaşılan o ki, beyin "kontrolü elden kaybettiği zaman" (yani şuursuzluk halinde), tüm beyin kabuğu yüzeyi düzenli salınımlar şeklinde elektriksel aktivite göstermektedir. Uyuyan bir kişiyi uyandırısanız veya trans halindeki bir zihne örneğin basit bir matematik problemi sorarak onu meşgul ederseniz, beyin dalgaları hemen eş zamanlılık bozulmasına uğrar. Artık beyin bir bütün halinde değil, gelen uyarı ne ise, ona uygun bir şekilde yerel faaliyetler ortaya çıkamaya başlar. Bu durum da EEG'de karmaşık dalgalar olarak rahatlıkla izlenebilir. Peki, bunun beyin fonksiyonu açısından önemi ne olabilir?
Beyinde Kaotik Çekiciler
Şuursuzluk durumunda gözlenen eş zamanlı ve düzenli aktivite, yaygın (difüz) bir olasılık dalgaları yığını olarak düşünülebilir. Bu durum, aynen kuantum olasılık dalgalarındaki gibi maddeleşmenin (yani algılamanın) olmadığı temel bir durumu temsil eder. Eğer herhangi bir uyaran verilirse, olasılık dalgaları en muhtemel olasılığa doğru "çöker" ve çökme noktasındaki cevap meydana gelir. Bu çökme, beynin durumuna, geçmişine, eğitimine vb.. her türlü faktöre bağlıdır (örneğin, dindar bir insana söylenen "Allah" sözcüğü, dindar olmayan birine göre farklı bir olasılık dalgasının baskın çıkmasına ve farkı bir cevabın-tepkinin oluşmasına neden olur). Öyleyse, olasılık dalgalarının çökme yönü kişiden kişiye de değişiklik gösterir. Yani bir kişiden belli bir uyaranla alınan herhangi bir cevap, bir başka kişide aynen elde edilemeyebilir (kırmızı sözcüğünün ne çağrıştırdığını arkadaşlarınıza ayrı ayrı sorabilirsiniz). Hatta, aynı kişiden aynı uyarana karşı alınan cevaplar bile hiç bir zaman aynı olmaz. Peki bu olasılık dalgaları neye göre "çöker"?
Her türlü algılama ve düşünce üretimi, tüm davranışlar, beyni sürekli değiştirir. Bu değişiklikler hücreler arası bağlantılarda cereyan ettiği gibi, moleküler ve hatta atomik düzeylerde bile ortaya çıkarlar. Sözgelimi, bir sinir hücresinin zarından içeriye kalsiyum iyonunun (Ca2+) girmesi (ki sinir sisteminde çok önemli bir mekanizmadır), hücrede belli bazı enzimlerin, giren kalsiyum miktarına bağlı olarak aktivitelerinin değişmesinden, DNA'daki genetik bilginin hayata geçirilmesine kadar bir çok olay üzerinde doğrudan etkisi olan bir hadisedir. Kalsiyum iyonu, sinir sistemindeki hücrelerin haberleşmelerinin yanı sıra, hücrenin tüm faaliyetlerinde de önemli bir rol oynar ve derişimindeki en küçük bir değişiklik, tüm dokuları olduğu gibi, siniri sistemini de derinden etkiler.
Konuyu basitleştirmek için, milyonlarca ihtimalden birini ele alalım ve bunun nasıl bir "olasılık dalgası çökme odağı" oluşturduğunu anlamaya çalışalım (konuyla uzaktan ilgili okurları sıkmamak için ayrıntılara çok girmemeye çalışacağım): Kasiyum iyonu, hücreye belli kanallar aracılığıyla girebilir. Bu kanallar, hücrenin zarında bulunan proteinlerden oluşan kanallardır ve bir kimyasal maddenin (örneğin bir hormon molekülünün) bağlanmasıyla veya hücre zarının elektriksel yükündeki bir değişiklikle açılıp kapanabilenler başta olmak üzere bir çok değişik tipleri mevcuttur. Bu kanallardan bazıları, özel enzimler aracılığıyla fosforlandıkları zaman, açılır veya kapanırlar. İşin ilginci, bu kanalları fosforlayan enzimler bazen doğrudan kalsiyum iyonunun derşimindeki değişmelere bağlı olarak çalışırlar. Yani kalsiyum hücre dışından hücre içine girdiğinde, bir çok biyolojik fonksiyonu etkilemekle beraber, hemcinslerinin (yani diğer kalsiyum iyonlarının) hücreye giriş olasılıklarını da etkiler.
Bu kanallar aracılığıyla hücre içine giren kalsiyum, bir çok hücre işlevini etkilediğinden, biz bu kanalları şimdilik, sadece benzetme açısından "bilgi giriş kanalları" olarak düşünelim. Şimdi de şöyle bir olay hayal edelim: Bir sinir hücresi, kendisine mesaj taşıyan bir sinir hücresinin getirdiği kimyasal mesajı alarak uyarılıyor ve hücre içine bu uyarım sonucu bol miktarda kalsiyum giriyor. Hücrede miktarı artan kalsiyum, hem hücre çekirdeğindeki DNA üzerindeki bir takım enzimleri hareketlendirerek yeni kalsiyum kanalı proteinlerinin yapılması için gereken planların yapılıp, hücrenin diğer bölgelerindeki protein fabrikalarına gitmesini sağlıyor, hem de özel bazı hücre enzimleri üzerine doğrudan veya dolaylı bir etki yaparak, hücrenin zarında bulunan kalsiyum kanallarına fosfor atomları takıp, onları -sözgelimi- "açık" pozisyona getirecek mekanizmaları harekete geçiriyor. Yani, hücre içine kalsiyum geçişi kolaylaşıyor. Peki bir daha aynı şekilde bir uyarı daha gelirse ne olur? Elbette ki hücre zarında artık bolca kalsiyum kanalı açık durumda bulunduğundan, kalsiyum girişi diğer hücrelere göre bu hücrede çok hızlı olacak ve uyarı ile ilgili cevap çok daha kısa sürede oluşacaktır. İşte bu teorik mekanizma, biyolojik sistemlerde bir olasılık çökme olayının nasıl "olabileceği" hakkında kabaca bir fikir verebilir (burada anlattıklarım sadece mekanizmayı temel olarak anlatmak için kullanılmıştır, gerçekte bu gibi olayların yanında binlerce ilave mekanizma iş görür).
.
Sayfa başına dön Aşağa gitmek
Kullanıcı profilini gör http://www.alevi.dk
 
KUANTUM FIZIGI
Önceki başlık Sonraki başlık Sayfa başına dön 
1 sayfadaki 1 sayfası

Bu forumun müsaadesi var:Bu forumdaki mesajlara cevap veremezsiniz
KORKULERLILERIN YERI :: BAZI MERAK ETTIKLERINIZ......... :: YASAM HAKKINDA-
Buraya geçin: