Beyin Kokular İle İlgili Bilgileri Nasıl Düzenler | Beyinsizler.net
Yazar Zehra GÜNEŞ 13 Temmuz 2020, 11:01 84.6k Görüntüleme
1960 yılında Gizemin Kokusu (Scent of Mystery) filminin galası, ilk ve son defa “olağanüstü Smell-O-Vision (koku vizyonu)” olayını topluma tanıtan tek sinema filmi olarak sinema tarihine damga vurdu.
Bilindik görsel ve işitsel gözlüklerin yanı sıra, aktif olarak koku alma deneyimi sunarak sinema severleri etkilemek isteyen seçkin tiyatrolara, birbirinden farklı kokuların, doğrudan koltuklara bağlandığı karmaşık sistemli bir cihaz takıldı.
Seyirciler ve eleştirmenler, deneyimlerini leş gibi, berbat olarak yorumladılar. Teknik problemlerle karşılaşan Smell-O-Vision, eleştirilerle birlikte, eğlence tarihinde benzersiz bir yere sahip olarak, başlangıcıyla birlikte bitişini de getirmiş oldu.
Bununla birlikte Smell-O-Vision’ın çöküşü, özellikle son yıllarda gelişen koku teknolojileriyle birlikte, tüketicilere kokuları ulaştırabilme hayali kuran girişimcilerin cesaretini kıramamıştı.
Yapılan bir araştırma kokunun gizemine ışık tutuyor
Bu tür girişimler, beynin koku yapısını, koku algılarına nasıl dönüştürdüğüne dair kısıtlı bir anlayış sunarak yeni haber manşetleri oluştursa da birçok yönden bilim insanlarına anlaşılmaz görünen bir olaydır.
Harvard Tıp Fakültesi’nde sinirbilimciler tarafından yapılan bir araştırma, şimdilerde kokunun gizemine ışık tutuyor. 1 Temmuz’da Nature ’de sunulan rapora göre, araştırmacılar ilk kez farklı kokuların birbirleriyle olan ilişkisinin, beynin kokuyu işlemekle görevli bölgesi olan koku alma korteksinde (olfactory cortex) nasıl kodlandığını tanımladılar.
Araştırma ekibi, dikkatle seçilmiş moleküler yapılara sahip kokuları farelere vererek, uyanık farelerdeki beyin aktivitesinin analiziyle; koku alma korteksinde kokunun sinir hücreleriyle temsil edilerek kokular arasındaki kimyasal benzerlikleri ifade ettiğini ve bu sayede, beynin kokuları sınıflandırdığını gösterdi. Üstelik bu temsiller, beyinde duyusal deneyimlerle yeniden yapılandırılabilir.
Bulgular, bireylerin neden ortak fakat özelleşmiş şekilde koku alma deneyimlerine sahip olduklarını açıklayabilen nörobiyolojik bir mekanizmayı ortaya koymaktadır.
Araştırmanın kıdemli yazarı, Harvard Tıp Fakültesi Blavatnik Enstitüsü Nörobiyoloji bölümünden Doç. Dr. Sandeep Robert Datta, “Kokular konusunda hepimiz ortak bir referans çerçevesini paylaşıyoruz. Siz de ben de limonun ve misket limonunun benzer koktuğunu düşünüyoruz, pizzadan farklı bir kokuya sahip olduğu konusunda hemfikiriz. Fakat şimdiye kadar beynin bu tür bilgileri nasıl düzenlediğini bilmiyorduk,” diyor.
Elde edilen sonuçlar, beynin kokunun yapısıyla ilgili bilgileri, koku algısına nasıl dönüştürdüğünü daha iyi anlamaya yönelik çalışmalar için yeni anlayışlar sağlıyor.
“Bu, koku alma korteksinin sorumlu olduğu koku yapısının, koku almanın esas duyusal ipuçlarıyla ilgili bilgileri nasıl kodladığının ilk göstergesidir,” diyor Datta.
Koku duyusu, etraflarında bulunan dünyanın kimyasal doğasını tanımlamaları için hayvanlara yardımcı olur. Burundaki duyusal sinirler koku moleküllerini tespit eder. Ve kokunun ilk işlenme sürecinin gerçekleştiği ön beyin bölgesindeki bir yapı olan koku soğancığına sinyal gönderir. Koku soğancığı daha ayrıntılı işlenmesi için, bilgiyi ilk olarak koku alma korteksinin esas yapısı olan piriform kortekse iletir.
Ses ya da ışığın aksine, uyarıcılar frekans ve dalgaboyu gibi ince ayarlanabilir özelliklerle kolayca kontrol edilir; beynin kokuyu ileten küçük moleküllerin sinirsel temsilleri nasıl oluşturduğunu araştırmak oldukça zordur. Genellikle, kolayca ayırt edilemeyen kimyasal değişimler – buradaki birkaç karbon atomu ya da orada bulunan oksijen atomları gibi-, kokunun algılanmasında kayda değer değişikliklere neden olur.
Araştırmanın baş yazarı, Harvard Tıp Fakültesi Nörobiyoloji araştırma görevlisi Stan Pashkovski ile Datta ve arkadaşları, sorunu, beynin ilişkili fakat birbirinden farklı olan kokuları nasıl ayırt ettiğine odaklanarak ele aldı.
Koku kimyasallarını nicel olarak karşılaştırmak
“Hepimizin limon ve misket limonunun benzer kokulara sahip olduğunu düşünmesi, bir şekilde kimyasal yapılarının beyinlerimizde benzer ya da ilgili sinirsel temsilleri çağrıştırması gerektiği anlamına gelir,” diyor Datta.
Bunu araştırmak için araştırmacılar, dalga boyundaki gibi farklılıkların, ışık renklerini nicel olarak karşılaştırmak adına kullanılabilecek koku kimyasallarını nicel olarak karşılaştırmak için bir yaklaşım geliştirdiler.
Bir kokuya sahip olduğu bilinen binlerce kimyasal yapıya bakmak ve her yapının sahip olduğu, atom numarası, molekül ağırlığı, elektrokimyasal özellikleri ve dahası, binlerce farklı özelliği analiz etmek için bilgisayar programları kullandılar. Bununla birlikte bu veriler araştırmacıların, herhangi bir kokunun bir diğeriyle ilişkili olup olmadığını, ne kadar benzer ya da farklı olduklarını sistematik olarak hesaplamasına olanak sağladı.
Araştırma ekibi, elde edilen bu kütüphaneden 3 grup koku tasarladı: yüksek çeşitliğe sahip grup; kokuların ilgili kümelere ayrıldığı orta çeşitlilikte bir grup; sadece karbon zincir uzunluğundaki artışlarla yapıların değişkenlik gösterdiği düşük çeşitlilikte bir grup.
Araştırmacılar daha sonra, farklı gruplardan çeşitli koku karışımlarına maruz bıraktıkları farelerin, piriform kortekslerindeki ve koku soğancığındaki sinirsel etkinliklerinin modellenmesi için çoklu foton mikroskopisini kullandılar.
Yapılan deneyler sinirsel etkinlikteki benzerliklerin, koku kimyasındaki benzerlikleri yansıttığını ortaya koydu. Benzer kokular, sinirsel etkinliklerinin örtüşmelerinden tespit edildiği gibi hem piriform kortekste hem de koku soğancığında ilintili sinirsel modeller oluşturdular. Buna karşın, birbirleriyle çok yakın olmayan kokular, yakın olmayan etkinlik modelleri oluşturdu.
Koku soğancığında oluşan modellerle kıyaslandığında, benzer kokular, kortekste daha güçlü küme modelleri oluşumuna yol açıyor. Bu, fare bireyleri üzerinde geçerli olan bir gözlemdi. Koku ilişkilerinin kabuksal temsillerinin sonuçları o kadar iyi ilintiliydi ki,
Farklı bir farede yapılan ölçümlerle bir faredeki kokunun kimliğini tespit etmek için kullanılabilir özellikteydiler.
Ek olarak, analizler molekül ağırlığı ve belirli elektrokimyasal özellikler gibi sinirsel etkinlik modelleriyle bağlantılı olan kimyasal özelliklerin çeşitli düzenini tanımladı. Bu özelliklerden toplanan bilgiler, farklı bir hayvanda ayrı bir grup kokuyla yapılan deneylere dayanarak, hayvandaki kabuksal yanıtları tahmin edebilecek kadar güçlüydü.
Araştırmacılar aynı zamanda bu sinirsel temsillerin esnek olduğunu da buldu. Sürekli olarak iki kokunun karışımı verilen farede, kortekste sinirsel olarak kokulara karşılık gelen modeller zamanla birbirleriyle daha güçlü ilintili hale geldiler. Verilen iki koku, farklı kimyasal yapılara sahip olduğunda bile bu durum değişmedi.
Korteksin uyum sağlama yeteneği, koku ilişkilerini titizlikle yeniden şekillendiren sinir ağları tarafından meydana getirildi. Bu sinir ağlarının normal etkinliği engellendiği zaman, kortekstkodlanmış koku soğancığı gibi kokar.
Her birey özelleşmiş bir algıya sahiptir
“Aynı kaynaktan gelmiş gibi iki kokuyu sunduk ve beynin, kendisini pasif koku deneyimlerini ifade edecek şekilde yeniden düzenleyebileceğini gözlemledik,” diyor Datta.
“Limon ve misket limonu gibi şeylerin benzer kokmasının nedenlerinden biri, aynı türdeki hayvanların benzer genomlara sahip olması ve böylece koku algılamada da benzerliklere sahip olmalarından kaynaklanıyor olabilir. Ancak, tabi ki her birey özelleşmiş bir algıya sahiptir.”
“Korteksin esnekliği, kokunun neden bir yandan bireyler arasında değişmez olduğunu ve yine de birbirinden farklı deneyimlerimizle kişiye özel olabilirliğini açıklamaya yardımcı olabilir.”
Araştırma sonuçlarıyla birlikte, ilk defa beynin kokular arasındaki ilişkileri nasıl kodladığını göstermektedir. Nispeten daha iyi anlaşılmış olan görsel ve işitsel kortekslerle karşılaştırıldığında, koku korteksinin kokunun yapısı hakkındaki bilgileri koku algısına nasıl dönüştürdüğü hala belirsizliğini sürdürüyor.
Yazarlara göre, koku korteksinin benzer kokuları nasıl saptadığını belirlemek, koku duyusunu anlama ve olanak dahilinde kontrol etme girişimlerine bilgi sağlayan yeni görüşler sunuyor.
“Hala kimyasalların algıya nasıl dönüştüğünü tam olarak çözümleyemedik”, diyor Datta,
“Elimizde bir kimyasalı alacak ve bize nasıl kokacağını söyleyecek bir makine ya da bilgisayar algoritması yok.”
“Günün birinde böyle bir makine yapabilmemiz ve insanlar için kontrol edilebilir. Sanal bir koku dünyası yaratabilmemiz adına, beynin kokularla ilgili bilgileri nasıl kodladığını anlamamız gerekiyor. Bulgularımızın, bu yolda bir adım niteliğinde olduğunu umuyoruz.” (İlgili makale: Ortamda olmayan kokuların hissi dijital olarak oluşturdu )