Işıktan İçgörüye: Columbia Araştırmacıları Görsel Algının Gizemlerini Aydınlatıyor...

Columbia Üniversitesi sinirbilimcileri, meyve sineklerinde ham duyusal verileri renk algılarına dönüştüren beyin hücresi devresini keşfettiler. Bu çalışma, beynin ışık dalga boylarından rengi nasıl oluşturduğunu vurguluyor ve belirli türlerin hayatta kalması için hayati önem taşıyan renk tonu seçiciliğinden sorumlu spesifik nöronları tanımlıyor. 

Meyve sineği çalışması, büyük ve küçük canlıların ışığın dalga boylarını bilgi açısından zengin tonlar olarak görmelerinin altında yatan beyin hücresi devresini ortaya koyuyor. Çevrenizdeki bir şeyi - herhangi bir şeyi - algılamak, duyularınızın neyi algıladığının farkına varmak anlamına gelir. Bugün, Columbia Üniversitesi sinirbilimcileri ilk kez meyve sineklerinde ham duyu sinyallerini davranışı yönlendirebilecek renk algılarına dönüştüren beyin hücresi devresini tanımlıyor. Bulguları bugün (16 Mayıs) Nature Neuroscience dergisinde yayınlandı . 

“Birçoğumuz her gün gördüğümüz zengin renkleri, olgun bir çileğin kırmızısını veya bir çocuğun gözlerindeki koyu kahverengiyi hafife alırız. Ancak bu renkler beynimizin dışında mevcut değil," diyor Columbia Zuckerman Enstitüsü'nde baş araştırmacı ve makalenin ilgili yazarı PhD Rudy Behnia. Daha ziyade, renklerin, gözler tarafından algılanan ışığın daha uzun ve daha kısa dalga boylarını anlamlandırırken beynin oluşturduğu algılar olduğunu açıkladı. 

Algının Karmaşıklığı 

Dr. Behnia, "Duyusal sinyalleri dünya hakkındaki algılara dönüştürmek, beynin organizmaların hayatta kalmasına ve gelişmesine nasıl yardımcı olduğunu gösteriyor" dedi. Dr. Behnia şunları ekledi: "Dünyayı nasıl algıladığımızı sormak basit bir soru gibi görünüyor, ancak bunu yanıtlamak zorlu bir iştir." Umudum, renk algısının altında yatan sinirsel ilkeleri ortaya çıkarma çabalarımızın, beyinlerin bu özellikleri nasıl çıkardığını daha iyi anlamamıza yardımcı olmasıdır. her günü atlatmak için önemli olan çevrede.

Meyve Sineği Sinir Ağlarındaki Keşifler 

Yeni makalelerinde araştırma ekibi, meyve sineklerinde çeşitli renk tonlarına seçici olarak tepki veren belirli nöron ağlarının (bir tür beyin hücresi) keşfedildiğini bildiriyor. Ton, doğası gereği renkli olmayan, belirli dalga boylarıyla veya ışığın dalga boyu kombinasyonlarıyla ilişkili algılanan renkleri belirtir. Bu renk seçici nöronlar, görmeden sorumlu beyin bölgesi olan optik lobda bulunur. 

Bu nöronların tepki verdiği tonlar arasında, insanların mor olarak algılayacağı renkler ve ultraviyole dalga boylarına karşılık gelen (insanlar tarafından tespit edilemeyen) diğerleri yer alır. UV renk tonlarının tespit edilmesi, arılar ve belki de meyve sinekleri gibi bazı canlıların hayatta kalması için önemlidir; Örneğin pek çok bitki, böcekleri polene yönlendirmeye yardımcı olabilecek ultraviyole desenlere sahiptir. 

Sinirbilimsel Araştırmalardaki Gelişmeler 

Bilim insanları daha önce hayvanların beyinlerinde kırmızı veya yeşil gibi farklı renk veya tonlara seçici olarak yanıt veren nöronlar bulduğunu bildirmişti. Ancak hiç kimse bu renk seçiciliğini mümkün kılan sinir mekanizmalarının izini sürememişti. Sinek-beyin konnektomunun son zamanlardaki kullanılabilirliğinin faydalı olduğu yer burasıdır. 

Aynı zamanda Columbia Vagelos Doktorlar ve Cerrahlar Koleji'nde sinirbilim alanında yardımcı doçent olan Dr. Behnia, bu karmaşık haritanın, bir meyve sineğinin haşhaş tohumu büyüklüğündeki beynindeki yaklaşık 130.000 nöronun ve 50 milyon sinapsın birbirine nasıl bağlı olduğunu ayrıntılarıyla anlattığını söyledi.

Matematiksel Modeller ve Sinir Devreleri 

Araştırmacılar, bin parçanın birbirine nasıl uyduğunu gösteren bir bulmaca kutusu üzerindeki resme benzeyen bir referans görevi gören konnektomla, beyin hücrelerine ilişkin gözlemlerini, renk seçiciliğinin arkasındaki nöronal devreyi temsil ettiğinden şüphelendikleri bir diyagram geliştirmek için kullandılar. Bilim adamları daha sonra bu devreleri, devrelerin faaliyetlerini ve yeteneklerini simüle etmek ve araştırmak için matematiksel modeller olarak tasvir ettiler. Makalenin ilk yazarlarından ve Dr. Behnia'nın laboratuvarı. "Modeller sayesinde tüm bu karmaşıklığı anlamlandırmaya çalışabiliriz." Modelleme çalışmasına önemli katkılarda bulunan Dr. Larry Abbott, William Bloor Teorik Sinirbilim Profesörü, Fizyoloji ve Hücresel Biyofizik Profesörü ve Zuckerman Enstitüsü'nün baş araştırmacısıydı.

Renk Algılamasında Yinelemenin Rolü 

Modelleme, yalnızca bu devrelerin renk tonu seçiciliği için gereken aktiviteyi barındırabildiğini ortaya çıkarmakla kalmadı, aynı zamanda yineleme olarak bilinen ve onsuz renk seçiciliğin gerçekleşemeyeceği bir tür hücreden hücreye ara bağlantıya da işaret etti. Tekrarlamalı bir sinir devresinde, devrenin çıkışları tekrar giriş haline gelir. Dr. Behnia'nın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve Nature Neuroscience makalesinin diğer ortak yazarı olan PhD Álvaro Sanz-Diez, bunun başka bir deneyi önerdiğini söyledi . 

Dr. Sanz-Diez, "Meyve sineklerinin beyinlerindeki bu tekrarlayan bağlantının bir kısmını bozmak için genetik bir teknik kullandığımızda, daha önce renk seçici aktivite gösteren nöronlar bu özelliği kaybetti" dedi. "Bu, renk algısıyla ilgili beyin devrelerini gerçekten keşfettiğimize olan güvenimizi güçlendirdi." 

Sonuç ve Geleceğe Yönelik Çıkarımlar 

Dr. Behnia, "Artık beyindeki bağlantıların, rengin algısal temsilini oluşturmayı nasıl mümkün kıldığına dair biraz daha fazla şey biliyoruz" dedi. "Umudum, yeni bulgularımızın beyinlerin aralarında renk, ses ve tatların da bulunduğu her türlü algıyı nasıl ürettiğini açıklamaya yardımcı olabilmesidir."