Açık Bilim Cepyayını

Karaciğerin pek bilinmeyen yönleri ile alkolle olan ilişkisini, kendimce anlatılmaya en değer konulardan sayarım. Öyle ki karaciğerimiz soluduğumuz havayla, yiyip içtiklerimizle vücudumuza giren toksik* maddelerle uğraşadursun, biz bunun üzerine onu bir de alkolle sınamaya kalkarız. Hiç merak edip alkolün vücudumuzda izlediği yolu araştırdınız mı? İşte size fırsat! Gelin, hep birlikte alkol alımından sonra vücudumuzda yaşananlara bir göz atalım:

Halk arasında alkollü içki olarak bilinen içeceklerin alkol oranını, içindeki etil alkol (etanol) miktarı belirler. Diğer bir deyişle, içinde %0,5’ten fazla alkol (etanol) bulunan ve keyif veren içkilere “Alkollü içkiler” diyebiliriz. Etil alkol ayrıca vücudumuzda ayrıştırılarak kullanılabilen, dolayısıyla toksik etkisini azaltabildiğimiz, tek alkol türüdür. Diğer alkol türleri vücudumuzda parçalandıklarında zehir etkisi yaratan kimyasallar açığa çıkarır ve sonuç ölümcül olabilir[1]. Alkolün vücudumuzdaki yolculuğuna geçmeden önce başrol oyuncumuzu tanımakta yarar var: Karaciğer.

Karaciğerin yapısı (Kaynak: Türk Karaciğer Vakfı web sayfası)

Vücudumuzun en büyük iç organı olan karaciğer, oniki parmak bağırsağına salgıladığı safra ile yediklerimizin hazmedilmesini kolaylaştırır. Karnımızın sağ üst bölgesinde bulunur. Esas görevi, sindirim sisteminden gelen kan içindeki karmaşık molekülleri parçalayarak kullanılabilir ve depolanabilir hale getirmektir. Bir nevi süzgeç görevi görür. Örnek verecek olursak, yediğimiz proteinlerin parçalanması sırasında açığa çıkan amonyak, toksik etkisi çok yüksek bir maddedir. Karaciğer, amonyağı daha az toksik etkiye sahip üreye dönüştürür. Açığa çıkan üre, kan yoluyla böbreklere iletilir ve oradan da idrarla vücuttan atılır. Büyük ölçüde sindirimde görev alan karaciğer, bu yönüyle boşaltım sistemine de yardımcı olur. Karaciğerin diğer görevlerine buradan ulaşabilirsiniz[2].

Karaciğerimiz birkaç ilginç özelliğe de sahip: Mesela kendi kendini onarabiliyor ve %70’i alınsa dahi metabolizma hızına bağlı olarak 6 ay ila 1 yıl gibi bir zamanda kendini yenileyebiliyor. Kötü sayabileceğimiz bir özelliği ise görevini yapamayacak derecede yıpranana kadar göze çarpan bir belirti göstermemesi. %80’lere varan işlev bozukluğunda ancak anlayabiliyoruz karaciğerimizin artık işlevini yerine getirmediğini, fakat düzenli kan testleri yaptırarak ve dengeli beslenerek karaciğer sorunlarımızı kökünden çözebiliriz[3].

Alkol almak bir bakıma kendimizi zehirlemek sayılabilir mi?

Aslına bakarsak belirli bir limite kadar içilen alkollü içeceklerin damarları genişletip kan akışını kolaylaştırdığı için koroner kalp hastalıkları riskini azaltığı belirtiliyor, ancak çoğu insan bu limitle sınırlı kalmıyor. Dahası, kalp hastalıkları riskini azalttığı öne sürülen bu alkol limiti de hala tartışma konusu. Diğer etkileri de dikkate alan daha kapsamlı çalışmalarda, riskteki azalmanın düşük miktarlarda alkol tüketimine bağlı olarak oluştuğu bulunmuştur.

Riskteki en büyük azalma her gün ortalama 10 gr alkol (bir içki) alınmasıyla gerçekleşmektedir. Günde 20 gr alkolün üzerinde – en düşük riskli alkol tüketim miktarı– alkol alımı koroner kalp hastalığı riskini artırmaktadır. Çok ileri yaşlarda riskte azalma görülmemektedir. Kalp hastalığı riskini azaltan ana neden içilen içki çeşidinden çok, alkolün kendisidir[4]. Bahsi geçen miktardan fazla alkollü içecek tüketimi karaciğerin aşırı çalışıp yorulmasına, yağlanmasına ve sonrasında işlevini yerine getirememesine neden olmaktadır.

Bu bağlamda, alkolün vücudumuza vereceği etkinin boyutu birkaç faktöre bağlıdır: Alındığı miktar, içilme şekli, içildiği şartlar (psikolojik bozukluk sonrası, sosyal ortamda, sabah, akşam vb.), kişisel özellikler (vücut ölçüsü, cinsiyet, vücut yapısı, metabolizma hızı) ve midenin durumu (boş veya dolu olması).

Alkol  vücuda alındıktan sonra hangi yolları izler?

Her besin gibi alkol de öncelikle midemize gelir. Mideye gelene kadar ağız ve yemek borusundan da eser miktarlarda emilim gerçekleş...

Canlı-taklitçi robotlar yazı dizimizin ikinci ayağında düz duvarlara ve zor yerlere tırmanıp kurtarma, tamir veya casusluk işleri için gözetleme yapan robotları inceleyeceğiz.

Canlı-taklitçi veya biyomimetik robotların gün geçtikçe daha çok alanda karşımıza çıkıyor olması tesadüf değil. Bu yazı dizisinin ilk makalesi olan balık-taklitçi robot makalesinde bahsedildiği gibi çözümü doğada gizli olan problemleri çözmek için doğayı anlamaya çalışmak ve onu taklit eden teknolojiler ortaya koyabilmek en verimli yöntemlerden biri. Ancak doğayı taklit etmede insanoğlunun yaşadığı en temel sorun, aldıkları farklı eğitim tarzlarından dolayı biyologlar ve mühendislerin sahip oldukları farklı bakış açıları. Biyologların canlıları anlama yöntemleri ve mühendislerin bir ürünü/tasarımı oluşturmadaki uzmanlıkları arasında oluşan yaklaşım eksikliğini doldurma görevi ise vizyoner mühendis ve bilim insanlarına düşüyor.

Bu yazımızda, insanların tırmanma konusundaki yetersizliklerini giderebilecek çözümlere odaklanacağız. Düz yüzeylere tırmanmanın zorluğunu kertenkelelerden esinlenerek çözmeye çalışan robotları inceleyeceğimiz bu makalede biyomimetik alanının öncülerinden Türk bilimadamı Metin Sitti’nin de bir çalışmasına yer vereceğiz.

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=m2TJ3tU8mbo&w=360&h=270]

Robotların, insanların yapamadığı veya yapmakta zorlandığı şeyleri yapmaları, öncelikli beklentimiz. Yukarıdaki videoda yükseklik korkusu tanımayan ve Fransız örümcek adamı olarak adlandırılan Alain Robert gibi istisna akrobat, dublör, sporcu veya sokak sanatçılarını saymazsak, düz duvarlara tırmanmak ve orada asılı kalmak insanların kolaylıkla yapamadığı işler kategorisine giriyor. İskeleler kurarak tırmanmak veya yukarıdan iple sarkarak istenilen yüksekliğe ulaşmak ise pahalı ve tehlikeli. Bu sebeple robotlar tırmanma işi için biçilmiş kaftan. Bu robotlar yüksek binalara kolayca tırmanabilir, camlarda asılı kalabilir ve bu sayede çevrede veya binaların içerisinde olanları rahatlıkla dikizleyebilir. Ayrıca yardım ve kurtarma operasyonlarına yardımcı olabilirler. Uçak, uzay aracı ve köprüler gibi ulaşılması ve sabit kalınması zor olan bazı yüzeylerin kontolü ve tamiri için de kullanılabilirler.

Şekil 1: Cama yapışmış asılı duran bir Gecko

Bu amaçlara hizmet etmek için Stanford Üniversitesi’nde geliştirilen türünün ilk örneklerinden olan Stickybot adlı robot, gecko adı verilen bir çeşit kertenkeleden esinlenmiş (Şekil 1). Bir geckonun ayaklarında 200 nanometre genişliğinde uçları olan milyarlarca ipliksi doku bulunuyor (Şekil 2). Kertenkelelerin bir yüzeye yapışabilmelerinin altında yatan prensip moleküllerarası zayıf çekim kuvveti olan Van der Waals kuvvetine dayalı olan ve hayvanın ipliksi lifleri ile yüzey arasında oluşan etkileşim. Ancak burada önemli olan bir nokta daha var. Yapışkanlık tek bir yöne doğru. Bu lifler sadece kertenkele ayak parmaklarını aşağıya doğru çektiği zaman yapışkanlık sağlıyor, yukarı doğru kaldırdığında serbest kalıyor ve hayvanın tekrar hareket edebilmesini sağlıyor.

Şekil 2: Gecko kertenkelesinin ayaklarının yakın çekim görüntüsü. Her bir lif nanometre mertebesinde.

Kertenkelenin bu stratejisini robot üzerinde gerçekleyebilmek için 30 mikrometre genişliğinde uçları olan polimer kesitler üretildi [1]. Bu uçlar belli bir açı ile eğim verilerek kesildi ve bu sayede yönelimsel yapışkanlık sağlandı. Bir kertenkelenin ayak ve vücuduna sahip olan robot, cam ve düz yüzeylerde saniyede 4 santimetre ilerleyecek şekilde tasarlandı. Aşağıda videosunu izleyebileceğiniz Stickybot artık emekliye ayrılmış olup, araştırmalara StickybotIII ile devam ediliyor.

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=odAifbpDbhs&w=360&h=270]

Şekil 3: Waalbot'un oldukça basit olan tasarımı robotun küçülmesini ve kontrolünün kolaylaşmasını sağlıyor.

Carnegie Mellon Üniversitesi Robotik Enstitüsü’nde çalışan Doç. Dr. Metin Sitti ise bu tarz robotların daha pürüzlü yüzeylerde de çalışabilmesi için robotların ayaklarına yapışkan altlı...

Cepyayınımızın bu ayki konuğu, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kimya Bölümü öğretim üyesi Y. Doç. Dr. Salih Özçubukçu.

Dr. Salih Özçubukçu

Salih, geçen nisan ayından bu yana ODTÜ'de kendi laboratuvarında çalışıyor.

Kendisi ile hem nükleer atıkların ayrıştırılmasına yönelik araştırmaları, hem de popüler bilim çalışmaları üzerine söyleştik. Kendisine söyleşi için bir kez daha teşekkür ederiz.

Notlar

Bahsi geçen makale: Salih Özçubukçu vd., 2011. Selective Recognition of Americium by Peptide-Based Reagents. Inorganic Chemistry 50:7937.

Söyleşide adı geçen lantanitler ve aktinitlerin periyodik cetveldeki yerlerini Şekil 1'de görebilirsiniz. Bunların asıl yeri ana kısımdaki açık pembe ve pembe renkli boş karelerdir, ancak cetveli fazla genişletmemek için cetvelin altında iki ek sıraya yerleştirilirler.

Şekil 1. Periyodik cetvel.

Katalizör dergisi sitesi

Bahsettiğim Anadolu Üniversitesi araştırmasının BBC Türkçe'deki duyurusu için buraya bakabilirsiniz. Ayrıca sempozyum bildirisini de okuyabilirsiniz: Hakan Ergül, Emre Gökalp ve İncilay Cangöz, 2010. Eski yoksulluk, yeni medya: Yoksullukla baş etmede yeni medya nasıl kullanılıyor (mu)? Uluslararası Yolsuzlukla Mücadele Stratejileri Sempozyumu, İstanbul, 13-15 Ekim 2010. s. 133-144.

Salih'in ODTÜ'deki Popüler Kültürde Kimya dersinin sayfası  ve o sayfadan eğitici (!) bir kısa video:

Canlı-taklitçi robotlar yazı dizimizin ilk ayağında su altına inip, balıklara nereye gitmeleri gerektiğini öğretecek robot balıkları inceleyeceğiz.

Biyomimetik veya canlı-taklitçilik (ingilizcedeki karşılığı biomimicry, biomimetics veya bio-inspiration) doğaya, onun modellerine, sistemlerine, süreçlerine ve unsurlarına öykünerek insan sorunlarını çözmeye yarayan bir metodolojidir. Amerikalı bir mucit ve akademisyen olan Otto Schmitt’in, biyolojiden teknolojiye fikir transferi olarak ortaya attığı bir kavramdır. Doğanın en karmaşık varlıkları arasında olan hayvan ve insanların davranışlarını, dinamiklerini ve hareketlerini temel alarak ortaya konulmuş sayısız modelleme yöntemi ve gündelik hayatlarımızda yerlerini almış icat yapılmıştır (Şekil 1). Peki doğanın bize sunduğu bu fikirler nasıl oluyor da bu kadar etkin ve başarılı yöntemlerin geliştirilebilmesini sağlıyor?

Şekil 1: İnsanlık tüm tarih boyunca kara üzerinde hüküm sürmüş olsa da, deniz altındaki ve göklerdeki tecrübelerimiz en fazla 200 yıl gerisine gidiyor.

Aslında bunun basit bir sebebi var. 3.8 milyar yıl gibi insan zihninin algılamakta bile zorlandığı bir süre  içerisinde, doğa “deneme ve yanılma” yöntemiyle Dünya üzerinde yaşayan organizmaları, maddeleri ve süreçleri Dünya şartlarına uyumlu hale getirdi. Bugün bilgisayarlarla bile modelleyemeyeceğimiz karmaşıklıkta etkileşimler barındıran Dünya doğası içerisinde şekillenmiş canlılarla birlikte yaşıyoruz. Hatta o canlılardan biriyiz. Süperbilgisayarlarla bile yüzlerce insan nesli boyunca sürecek simülasyonlar sonunda alabileceğimiz verileri, doğa zaten gözlerimizin önüne sunmuş durumda. Tek yapmamız gereken doğaya “ters mühendislik” uygulamak. Diğer bir deyişle gözlemlediğimiz olgunun, yani canlı, süreç veya maddenin teknik prensiplerini, yapısını, işlevini ve çalışma şeklini keşfetmek. Aslında insanlar var oldukları sürece sorunların çözümleri için ister istemez doğaya yöneldiler. Ne de olsa doğa günümüzün karmaşık mühendislik problemleri olan birçok sorunu evrim prensipleri çerçevesinde çözmeyi başarmıştı [1].

Sonuç olarak biyomimetik, hem büyük ölçekli (örneğin uçak), hem de küçük ölçekli (nano mertebesinde) teknolojilerin doğadan esinlenmesiyle yoluna devam eden bir bilim. Yazının bir sonraki bölümünde biyomimetiğin gündelik hayatımızda yerini almış olan birkaç kullanım alanından bahsettikten sonra, bu ayın konusu olan “balıklardan esinlenmiş robotlar”a odaklanacağız.

Şekil 2: Aerodinamiğin ve uçuş prensiplerinin henüz bilinmediği 15. yüzyılda, Leonardo da Vinci, helikopter, planör ve uçak tasarımlarıyla çığır açmıştı.

Canlı-taklitçiliğin ilk ve çarpıcı örneklerinden biri insanın her zaman hayalini oluşturan uçma deneyimi için kuşların araştırılmasıyla ortaya çıktı. Uçabilen bir makine yapmayı başaramamış olsa da, Leonardo da Vinci (1452–1519) uzunca yıllar kuşların uçuşlarını ve anatomilerini inceledi. Aldığı notlar ve karaladığı taslaklarla geride birçok uçan makine eskizi bıraktı (Şekil 2). İnsanoğlu, uçma hayalini gerçekleştirmek için ise rivayetlere göre 17. yüzyıla, yazılı resmi kayıtlara göre ise 20. yüzyıla kadar beklemek zorunda kaldı. Evliya Çelebi’nin 1630-1632 yılları arasını tasvir eden günlüklerinde, Hezarfen Ahmet Çelebi’nin geliştirdiği kuş kanatlarıyla Galata Kulesi’nden atlayıp İstanbul Boğazı'nı geçip 3358 m. ötede Üsküdar'a konduğu varsayılmaktadır. 1903 yılında ise bir uçak ile ilk başarılı insan uçuşunu gerçekleştiren Wright Kardeşler, güvercinlerin uçuşlarından ilham aldıklarını söylemişlerdir.

Bir diğer biyomimetik uygulama ise yarasalara öykünerek yaratıldı. Yarasaların, karanlıkta seslerinin yankısını kullanarak yerlerini belirlemelerine yarayan eko-lokalizasyon yöntemi SONAR ve RADAR sistemlerinin temelini oluşturdu. Aynı yöntemle, UltraCane adı verilen akıllı bastonlar, görme engelli insanlar için algıladıkları çevreyi titreşim bilgisine çevirerek  ellerine iletiyorlar.

Şekil 3: Her örümcek türünün, kendisine has ağ örme stili vardır.

Hiç son zamanlarda büyük bir mağazanın oyuncak reyonunu gezdiniz mi? Ben uzun zamandır gezmemiştim, ta ki bundan birkaç ay önce biri kız biri erkek olan yeğenlerime hediye almaya gidene kadar. Amacım, her ikisine de içlerindeki bilim merakını körükleyecek yaratıcı birer hediye almaktı.

Erkek yeğenime hediye almak birkaç dakikamı aldı. Her ne kadar çeşit çeşit deney setleri, Lego ve benzeri mekanik oyuncaklar,  küçük elektrikli cihazlar, mekanik düzenekler, süper kahramanlar ve uzay temalı oyun setleri arasında seçim yapmak epey zor olsa da hoşuna gideceğini düşündüğüm bir hediye seçtim. Kız yeğenime benzer bir hediye almak için kız oyuncakları reyonuna gittiğimde ise tam bir hayal kırıklığına uğradım. Pembe renge bulanmış ve simlerle bezeli reyonda, Disney prenseslerine ilişkin bebeklerin, prenses kıyafetlerinin, makyaj ve manikür setlerinin ve hatta üzerinde disney prensenlerinden birinin resmi olan oyuncak kredi kartlarının arasında kız çocuklarını bilimle tanıştıracak, onları düşünmeye sevk edecek bir tane bile oyuncak yoktu! Reyondaki tüm oyuncaklar adeta kız çocuklarına kafayı fazla detaylı işlere takmadan giyinip, süslenip, tüllere ve simlere bulanıp beyaz atlı prenslerini beklemelerini öğretir gibiydi. O gün bu konuya epey sinirlendiğimi ve sonunda pes ederek kız yeğenime de erkek reyonundan bir hediye seçtiğimi hatırlıyorum.

ABD başkanı Franklin Roosevelt'in 1800'lerin sonunda çekilen bir resmi. O zamanlarda, cinsiyet farkı olmaksızın tüm çocuklara beyaz kolalı elbiseler giydiriliyordu.

Kız çocuklarının pembeyle bezenmesi oldukça yeni bir kavram aslında. Pembe ya da mavi gibi pastel renklerin bebek kıyafetlerinde kullanılması 19. Yüzyılın sonlarına rastlıyor. Bu tarihten önce her iki cinsten bebeklere en sık giydirilen kıyafet beyazdı, hatta hem kız hem erkek çocuklara temizliği kolay olduğundan beyaz elbiseler giydiriliyordu. 20. yüzyıla girerken tekstil endüstrisinin gelişmesiyle bebek giysilerine renk geldi ve ilginç olan şu ki, başta erkek çocuklara pembe, kız çocuklara mavi renkler önerilmişti. Earnshaw Bebek Mağazası’nın 1918 yılında yayınlanan bir gazete reklamında “Erkek çocuklarınıza pembe giydiriniz. Pembe güçlü bir renktir ve erkeklere daha uygundur. Mavi ise daha narin olduğundan kız bebeklere uyar.” yazılıydı. Başka reklamlarda cinsiyet ayrımı olmadan mavi rengin sarışın bebeklere, pembenin kumrallara yakıştığı belirtiliyordu. 1940 yılında Time dergisi bir tablo yaparak hangi mağazanın hangi cinsiyete ne rengi önerdiğini okurlarına duyurmuştu.

1950’lere gelindiğinde kız çocuklara uygun rengin pembe, erkeklere uygun rengin mavi olduğu konusunda hemen herkes hemfikir olmuştu, ancak her iki cinse de bu iki renk dışında pek çok renkte giysi giydiriliyordu. Oyuncaklarda ise nitelikleri haricinde cinsiyet ayrımına neden olacak bir farklılık söz konusu değildi. Kızlar bebeklerle daha çok, erkekler arabalarla daha çok oynamalarına rağmen her iki cinsin de ortak kullandığı her renkten pek çok oyuncak vardı: Doldurulmuş hayvanlar, tahta küpler, çıngıraklar, hayvan figürleri gibi.

Büyük bir mağazanın kız çocuklara yönelik oyuncak reyonu. Her şey pembe.

1970’ler, kız çocuklarını sarmalayan pembe çılgınlığının tetiklendiği dönem. Artan seri üretim, yükselen kapitalizm, mağaza zincirlerinin doğuşu ve tüketim toplumunun güçlenmesi ile bebek kıyafeti ve oyuncak üreticileri cinsiyete özel oyuncak ve kıyafet üretimini artırdılar. Aynı yıllarda gebelik takibinde kullanılmaya başlayan ultrason, anne baba adaylarının bebek doğmadan cinsiyetini bilmesine olanak tanıdı, müstakbel anne babalar yeni bebekleri için o henüz doğmadan pembe ya da mavi kıyafetler, oyuncaklar, battaniyeler almaya koyuldular.  Yavaş yavaş pembe çılgınlığı her yeri sardı, kıyafetlerden oyuncaklara, oradan yatak çarşaflarına kadar uzandı.  Pembe çılgınlığı diyorum, çünkü kızlar artık pembe ve tonları dışında hemen hiçbir kıyafet giymezken, erkek çocuklarının kıyafetleri de, oyuncakları da hem renk hem fonksiyon olarak kız çocukları...

İzlanda'dan bir aurora ( Kaynak:17 Mayıs 2011 APOD, NASA; Fotoğraf: Stephane Vetter)

Eğer günün birinde kış aylarında, açık bir havada yolunuz kuzey kutbuna yakın ülkelerden birine düşerse, başınızı kaldırıp gökyüzüne bakın. Gözünüzle görebileceğiniz en muhteşem doğa olaylarından birine şahit olabilirsiniz.

Kuzey Işıkları, ya da diğer adı ile auroralar yüzyıllar boyunca insanları büyülemiş, büyülerken bir yandan da merakını çelmiş astronomik olaylar. Kutup bölgelerinde karanlık gökyüzünde çoğunlukla florosan yeşil, nadiren de kırmızı, sarı ve hatta mavi görülen bu hareketli ışık huzmeleri, karanlık ve uzun kutup gecelerini büyüleyici bir şekilde aydınlatıyor. Astronomideki adı aurora olarak geçen bu  fenomen, sıklıkla Kuzey Işıkları olarak adlandırılıyor. Aslında bu,  çok da doğru bir ifade değil, çünkü auroralar aslında hem kuzey hem güney kutup bölgelerinde görülebiliyorlar. Kuzey kutup bölgesinden görülenlere Kuzey Işıkları (Aurora Borealis), güney kutbundan görülenlere de Güney Işıkları (Aurora Australis) adı verilmesine rağmen,  güney kutup bölgelerinde  Aborjinler dışında tarihsel bir yerleşim merkezi yokluğu nedeniyle Aurora Australis'ler çok ama çok geç fark edilmişler. Bu nedenle genelde "Kuzey Işıkları" ifadesi, yanlış olsa da hemen hemen her dilde kısaca auroralardan bahsetmek için kullanılıyor. Geceleri gökyüzünde birdenbire ortaya çıkan ve bir o kadar da beklenmedik şekilde kaybolabilen bu gizemli ışıklar, tarihler boyunca kutup bölgelerinde yaşayan çeşitli  halkların efsanelerini süslemiş.

Odin'in hizmetkarlarından, Kızılderililerin kutsal ruhlarına

Vikingler, auroralara gökyüzünde at koşturan Valkyrie'lerin neden olduğuna  inanıyorlardı. ("The Ride of the Valkyries" Artist: William T. Maud. 1890)

İskandinavya’nın  kuzeyde yaşayan kavimlerden biri olan Vikingler, savaşta ölen kahramanların ruhlarını, Odin’in kadın savaşçı hizmetkarları olan Valkyrie’lerin taşıdığına inanıyorlardı.

Valkyrie’ler, sadece savaş sırasında ölmek üzere olan savaşçılara görünüyorlar, savaşçı öldürücü darbeyi aldığında da onun ruhunu yanlarına alarak göklere yükseliyorlardı. İşte,  auroralar atları ile kahramanları  Valhalla’ya taşıyan bu kadın savaşçıların kalkanlarından ve silahlarından çıkan yansımalardı.

Finlandiya, Norveç ve İsveç'in Kuzey Kutup Dairesi içinde kalan bölgelerinde çok eski tarihlerden bu yana yaşamakta olan bir etnik grup olan Laponlar ( ya da Samiler) bu ışıkların ölenlerin Dünya'yı terketmekte olan ruhları olduğuna inanıyorlardı. Işıklar gökyüzünde belirdiğinde herkes sessizleşiyor, çocuklar oyun oynamayı bırakıyorlardı. Işıklara saygısızlık etmenin çok büyük şanssızlık, hastalık ve hatta ölüm nedeni olduğuna inanıyorlardı. Lapon şamanlar, ışıklar ortaya çıktığında üzerinde aurora sembolleri resmedilmiş davullarını çalıp auroraların gücünü kendi bedenlerine hapsetmeye çalışıyorlardı.

Kuzey Kanada ve Alaska kızılderililerinin mitolojilerinde auroralarla ilgili benzer inanışlar mevcuttu. Kanada kızılderilileri  bu ışıkların ölen atalarının ruhları olduğuna inanırlarken, Yukon bölgesindeki kızılderililer  avladıkları hayvanlara ait ruhlar olduğunu düşünmekteydiler.

Grönland Eskimoları, doğum sırasında ölen çocukların ruhlarının gökyüzüne yükselip aurora haline geldiğini ve orada dans ettiklerine inanıyorlardı. Auroralar pekçok kavmin mitolojisini süslemekle kalmamış, ortaya çıkış nedenleri de uzun zaman insanların aklını meşgul etmiş.

Mitolojik hikayeler bir yana, son yıllara kadar nasıl ve neden ortaya çıktıkları pek de bilinmediğinden yakın zamana kadar gizemlerini korumuşlar.  Ancak, günümüzde artık bu müthiş ışık gösterisini Dünya'mızı aydınlatan Güneş ve Yerküre'nin manyetik alanına borçlu olduğumuzu biliyoruz.

Güneş rüzgarları ve Manyetosfer

Auroralar, Güneş'ten gelen yüksek enerjili parçacıkların, Dünya'nın manyetik alanına kapılarak atmosfere girmesi ve buradaki  atomlarla çarpışarak foton salınımına neden olmaları sonucunda oluşuyor. (Çizim:NASA)

Auroralar,

Radyoloji Uzmanı Doç. Dr. Alp Dinçer ile tip 1 nörofibromatozis hastalarında hidrosefali ve tedavisi konusunda son yayınlanan çalışmaları üzerine söyleştik.

Dr. Alp Dinçer, 2009'dan bu yana Acıbadem Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde öğretim üyesi.

Doç. Dr. Alp Dinçer

Kendisine söyleşi için yeniden teşekkür ederiz.

Dikkat: Bunlar yalnızca bilimsel tartışma amaçlı bilgilerdir. Hekiminize danışmadan tedaviye başlamayınız ya da tedavinizi değiştirmeyiniz.

Notlar

A. Dinçer, U. Yener ve M. M. Özek, 2011. Hydrocephalus in patients with neurofibromatosis type 1: MR imaging findings and the outcome of endoscopic third ventriculostomy.  AJNR American Journal of Neuroradiology 32:643-646.

Hidrosefalinin oluşumu ve sınıflandırması hakkında, kısa, ücretsiz okunabilen ve bilgilendirici bir derleme: H. L. Rekate, 2011. A consensus on the classification of hydrocephalus: its utility in the assessment of abnormalities of cerebrospinal fluid dynamics. Child's Nervous System 27:1535–1541.

Söyleşide sözü geçen ventrikül sisteminin ölçeksiz bir çizimini Şekil 1A'da görebilirsiniz. Bu ventriküllerdeki beyin-omurilik sıvısı (BOS), ventriküllerde üretildikten sonra mavi oklarla belirtilen yönde akar ve sonunda emilerek merkezi sinir sisteminden atılır. Emilim işleminin yapılamaması ya da akışın Şekil 1B'de görüldüğü gibi çevredeki kitlelerce engellenmesi hâlinde BOS birikerek içinde bulunduğü ventrikülleri büyütür. Bu duruma hidrosefali denir. Hidrosefalinin, 3. ventrikülden sonraki bir tıkanıklığa bağlı olması hâlinde, 3. ventriküle açılacak bir delik ile BOS akışının tıkanıklığa takılmadan sürmesi sağlanabilir. Bu da bu tartıştığımız nakaledeki endoskopik 3. ventriküloatomi ameliyatı ile mümkün olmaktadır.

Şekil 1. (A) Beynin ventrikülleri ve beyin-omurilik sıvısının hareketini gösteren ölçeksiz çizim. (B) Tıkanıklığa bağlı hidrosefalinin oluşumu ve tedavisi.

Sinir gelişimi üzerine çalışan Dr. Emre Yakşı ile, hem araştırma yöntemleri hem de araştırmalarının sinir sistemi kuramlarındaki yeri üzerine konuştuk.

Dr. Emre Yakşı

Dr. Yakşı, bize özellikle Harvard Üniversitesi’nde Doç. Dr. Rachael Wilson Laboratuvarı’ndaki çalışmaları ve 2010’dan beri de Belçika’danın Leuven şehrindeki Flandra Nöroelektronik Araştırma Enstitüsü’nde kendi ekibi ile yaptıkları, henüz yayınlanmamış araştırmalarından bahsetti.

Bu esnada bütün bu sinirsel bağlantıların, değişik nöron türlerinin ve bunların birbirleriyle bağlantılarının, insanların ve diğer hayvanların bilgi işleme, öğrenme süreçleri, duygular, tat ve koku alma gibi kimyasal duyular üzerindeki etkilerine de değindi.

İlgiyle dinleyeceğinizi düşünüyor, Dr. Yakşı'ya söyleşi için bir kez daha teşekkür ediyoruz.

 Notlar

Bu söyleşide odaklandığımız makale: E. Yaksi ve R. I. Wilson, 2010. Electrical coupling between olfactory glomeruli. Neuron 67:1034-1047.

Bu çalışmada üzerinde çalışılan hücrelerin bir çizimini Şekil 1A'da görebilirsiniz. Bu çizimde en solda yer alan koku nöronları (turkuaz), üzerlerindeki çeşitli koku almaçları (koyu mavi) sayesinde havadaki değişik kokular tarafından etkinleştirilir. Burada başlayan sinir uyartısı (kırmızı oklar) koku nöronu boyunca beyindeki bir glomerüle doğru ilerleyerek orada projeksiyon nöronları (turkuaz) ve ara nöronlar (mor) ile temas kurar. Ara nöronlar, değişik projeksiyon nöronları ile temas halindedir ve uyartının bir projeksiyon nöronundan diğerine iletilmesinde rol oynar. Projeksiyon nöronları bu uyartıyı daha yukarı beyin merkezlerine ileterek koku algılanması sürecine katkıda bulunur. Şekil 1B'de ise gerçek bir sinek beyninde yeşil boyanmış projeksiyon nöronlarını ve aynı renkli uzantılarını görüyorsunuz.

Şekil 1. Sirke sineğindeki koku alma sisteminin çizimi (A) ve görüntüsü (B). Bu sinek beyni görüntüsünde projeksiyon nöronları, uzantılarıyla birlikte, yeşil renkle işaretlenmiş olarak, beynin tamamı ise kırmızı renkle işaretlenmiş. Bu yöntemle bu nöronların yaptıkları bağlantılar takip edilebiliyor... (Fotoğraf: R. Axel Laboratuvarı, Howard Hughes Tıp Enstitüsü)

Bu sinir bağlantıları hakkında yakın zamanlı bir derleme makalesi: R. I. Wilson, 2011. Understanding the functional consequences of synaptic specialization: insight from the Drosophila antennal lobe. Current Opinion in Neurobiology 21:254-260.

Koku nöronlarının keşfine Nobel Ödülü verildiğinden bahsetmiştim. Bu konuda Nobel Ödülü sitesindeki açıklamaları ve keşfe ait ilk makaleyi okuyabilirsiniz: Back ve Axel, 1991. A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition. Cell 65:175–87.

Şekil 2A'da bir zebra balığı larvasını görüyorsunuz. Hayvanın şeffaflığı kolay görüntülenebilmesini sağlıyor. Şekil 2B'de ise yeşile boyanmış nöronları ve kırmızıya boyanmış uzantılarını görebilirsiniz.

Şekil 2. Zebra balığının deneylerde kullanımı. (A) Basit bir mikroskop altında bir zebra balığı larvası. (B) Boyanmış bir zebra balığı larvası beyni. (Fotoğraflar: )

Şekil 1A'daki çizim R. I. Wilson'in 2011'deki makalesinden uyarlandı. Şekil 1B'deki görüntü R. Axel Laboratuvarı'nın Howard Hughes Tıp Enstitüsü sayfalarındaki tanıtımından alındı.

Şekil 2'deki iki görüntü de Fickr'dan alındı, A'daki bisson'un hesabından, B'deki ise Wellcome Images hesabından.

Şimdilik robotları, istediğimiz seviyede karmaşık davranışlar sergileyemeyen aptal otomatlar olarak görüyoruz, ama otistik çocuklar bizimle hemfikir değil! Otistik hastalarda işlevlerini yerine getiremeyen ayna nöronlarından yola çıkarak, otizm tedavisinde en basit robotların bile nasıl olup da yetkin eğitmenler kadar faydalı olabildiklerini anlamaya çalışacağız.  

AYNA NÖRONLARI

Son 20 yıldır zihinsel sinirbilim alanındaki gelişmeler, insanın taklit etmeden sorumlu beyin bölgelerinin yerlerini saptayabilmemizi sağladı. Taklit etme dediğimiz zaman, “binaenaleyh” veya “ne’tekim” tarzı yavan siyasi figür taklitleri anlaşılmasın. Taklit etmeyi, bebeklik dönemimizdeki dil öğrenme, beceri ve kültür edinme, sosyalleşme tarzı yeteneklerimizin temelinde yatan bir süreç olarak düşünmek gerekiyor.

Şekil 1. Makaklar insanların da yüz ifadelerini taklit edebiliyor.

90’larda Parma Üniversitesi’nden Giacomo Rizzolatti’nin maymun beyninin ön bölgesinde yer alan bazı nöronlarla ilgili yaptığı keşif çok ses getirdi. Bu nöronlar, maymun bir hareketi bizzat icra ettiğinde (uyguladığında) veya başka bir maymunda aynı hareketi gözlemlediğinde etkinlik gösteriyorlardı, örneğin maymun yerden fıstık alırken veya başka bir maymunu fıstık alırken gördüğü sırada.  "Ayna" nöron ismi de bir ayna gibi aynı hareketin taklit edilmesini simgelediği için tercih edilmiştir. 2000’lerde ise beyin görüntüleme teknikleri sayesinde aynı bölgelerin insanlarda da var olduğu ortaya çıkarılmıştır (Broca bölgesi, 44. bölge adlarıyla da anılır.) [1].

Şekil 2 Ayna nöronlarının varlığı şu ana kadar primatlarda, kuşlarda ve insanlarda kanıtlandı.

Bu bulgulardan yola çıkan bilim insanları, ayna nöronların bir başka işlevlerini ortaya çıkardılar. Bu nöronlar, başkalarında gözlemlediğimiz hareketleri kendi beyinlerimizde aynı hareketleri ifşa etmek için kullandığımız bölgelere de yansıtıyorlar. Bu sayede gözlemlediğimiz hareketi zihnimizde anlamlandırmamızı sağlıyorlar [2]. Ancak işlevleri bu kadarla sınırlı değil. Çok daha önemli bir özellikleri ise, daha karmaşık ve yüksek seviyedeki zihinsel süreçlerin temel taşını oluşturuyor olmaları. Örnek vermek gerekirse, diğer insanların hareketlerini gözlemleyerek niyetlerini anlama yetimiz ve kendimizi o insanın yerine koyarak empati kurabilme becerimiz.

Şekil 3 İnsan beyninde ışıl ışıl gördüğümüz bu bölgeler ayna nöronlarının aktivitelerini gösteriyor. Ayna nöronlar hakkındaki yeni bilgilerle  "Tekinsiz vadi" başlıklı yazımızı tekrar gözden geçirmek için güzel bir fırsat.

Peki bu nöron aktiviteleri nasıl gözlemleniyor? Sinirbilim araştırmacıları bugüne kadar nöron sistemini görüntülemek için çeşit çeşit yöntemler kullandılar. Kısmen yeni sayılabilecek bir teknik olan işlevsel manyetik rezonans görüntüleme (‘functional magnetic resonance imaging’, fMRI) tekniğinde radyo dalgaları ve güçlü bir manyetik alan kullanarak insanın beyni taranıyor. Etkinleştiği için daha çok oksijenli kan kullanan beyin bölgeleri, tarama esnasında diğer bölgelere kıyasla daha çok manyetik sinyal veriyor ve bilgisayar ekranında çarpıcı renklerle vurgulanıyor. Örneğin, geçen ayki sayımızda bahsettiğimiz tekinsiz vadi teoremini araştıran Prof. Saygın bu tarz fMRI verilerinden yararlanmıştı (bkz. Şekil 3).

Tekrar ayna nöronlarına gelecek olursak, Iacoboni 1999’daki deneyinde sağlıklı insan deneklerine diğer bir insanın el parmağını oynatmasını seyretmeleri sırasında kendi parmaklarını da oynatmalarını söylemiş. Parmak hareketinin, bu hareketin çizdiği rotadan bağımsız olarak, deneklerin aynı beyin bölgelerinde aktivasyon yarattığı gözlenmiş. Ancak daha da önemlisi, deneğin yaptığı parmak hareketinin, seyrettiği parmak hareketiyle tıpatıp aynı olması durumunda, bu aktivasyonun farklı rota çizerken veya farklı parmak oynatarken oluşan aktivasyondan daha yüksek olduğu belirlenmiş. Bu da gözlem ve uygulama hareketlerinin eşleşmesini sağlayan ayna nöron sisteminin varlığını destekleyen bir bulgu. Daha şaşırtıcı bir sonuç ise,

Meme kanserine dair çalışması Türk basınında yer bulan Doç. Dr. Tan İnce ile araştırmaları hakkında görüştük.

Doç. Dr. Tan İnce

Dr. Tan İnce şu anda Miami Üniversitesi'ne bağlı Miller Tıp Fakültesi'nde Multidisipliner (Çokyaklaşımlı) Kök Hücre Enstitüsü'nde Tümör Kök Hücreleri bölümünü yönetiyor.

Kendisine söyleşi için yeniden teşekkür ederiz.

Notlar

Dr Tan İnce ve ekibinin, bu söyleşide tartıştığımız son makalesi şu: Sandra Santagata vd., 2011. High levels of nuclear heat-shock factor 1 (HSF1) are associated with poor prognosis in breast cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108:18378-18383. Bu makaleye dair İngilizce basın açıklamasını buradan okuyabilirsiniz.

Dr İnce'nin daha önce geliştirdiği kanser hücresi kültürünün makalesi: Tan A. Ince vd., 2007. Transformation of Different Human Breast Epithelial Cell Types Leads to Distinct Tumor Phenotypes. Cancer Cell 12:160-170.

HSF1'in bu makalede tartışılan rolünün tarif edildiği makale: Chengkai Dai vd., 2007. Heat Shock Factor 1 Is a Powerful Multifaceted Modifier of Carcinogenesis. Cell 130:1005-1018. Bu makale Dr İnce ile işbirligi yapan Dr Susan Lindquist ekibinin çalışmasını tarif ediyor.

HSF1'in rolünü Şekil 1'deki çizimle anlatmaya çalıştım: (A) HSF1, hücre içinde ama çekirdek dışında HSP70 ve HSP90 gibi protenlerle bir arada bulunur. Bu esnada HSF1 henüz etkin değildir. Hücre çeşitli olumsuz fiziksel/kimyasal şartlar altındayken hücre içindeki elverişsiz ortam, çeşitli proteinlerin yapısal özelliklerini ve işlevlerini kaybetmesine yol açar. (B) Bu bozuk proteinlerin temizlenmesi görevi HSP70 ve HSP90 gibi proteinlere düşer. Bu sırada HSF1 bunlarla temasını kaybeder, çekirdek içine aktarılır, etkinleştirilir ve oradaki DNA'ya bağlanır. (C) HSF1, hücreye daha çok HSP70 ve HSP90 ürettirerek elverişsiz ortam ile başa çıkmasını sağlar. Bu esnada hücrenin içindeki ortamın kötüleşmesine (ya da iyileşmesine) bağlı olarak çekirdek içindeki HSF1 miktarı da artacaktır (veya azalacaktır).

Şekil 1. HSF1,in hücre içindeki rolü (ölçeksiz çizilmiştir)