Astrosit hücresinin nöron dinamikleri üzerine etkileri

Beyinde bulunan yaklaşık 100 milyar nöronla iç içe bulunan ve sayıca nöronlardan daha fazla olan glial hücrelere, bilimsel literatürde 1990'lara kadar neredeyse hiç değinilmemiştir. Glia hücrelerinin nöronların işlevini yerine getirebilmesi için destek elemanı olduğu düşünülmüştür. Bu çalışmanın odağı olan gliaların bir alt birimi olan astrositlerin yıldız şeklini andıran görüntüleri ve sinaptik boşluğu saran yapısı ile nöronlarla iletişm içindede oldukları son zamanlarda yapılan çalışmalarla dikkat çekmiştir. Astrositlerin de bir dış uyaranla uyarıldıklarında, aksiyon potansiyeli yerine üretebildikleri bir kalsiyum cevabının olduğu ortaya çıkarılmasıyla, nörolojik bilgi iletimi çalışmalarında kendine yer bulmaya başlamıştır. Merkezi sinir sisteminde yeni tanınan bu nöron ortağının, farklı yönleri hakkında yapılan çalışmalara oldukça ihtiyaç vardır. Nörolojik sistemlerin bilgi işlemesinde astrosit fonksiyonlarının incelenmesinde laboratuar teknik zorlukları nedeniyle, matematiksel modeler aracılığı ile benzetim çalışması uygun bir yaklaşımdır. Her ne kadar beynin eksiksiz bir matematiksel modelini oluşturmak imkansız olsa da bu çalışmaların keşfedilen farklı yapılarla desteklenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında astrositin nöral sistemlerde bilgi işleme üzerindeki etkilerini göstermek için, ilk olarak astrosit hücresini kontrol eden parametrelerin etkileri incelenmiştir. Daha sonra astrosit etkisi altında bulunan Hodgkin-Huxley nöronunun bilgi işleme performansı araştırılmıştır. Bu amaçla, H-H nöronu bilgi taşıdığı varsayılan zayıf bir sinyal ile uyarılarak, sistemde var olan gürültü seviyesine bağlı olarak vermiş olduğu cevap incelenmiştrir. Bu inceleme hem astrosit varken hemde yokken yapılarak, astrositin nöronun bilgi işleme performansı üzerindeki etkileri karşılaştırmalı olarak bulunmuştur. Nöronun bilgi işleme performansının, gürültü yoğunluğuna bağlı olarak stokastik rezonans etkisi gösterdiği bulunmuştur. Burada astrositli nöronun, astrosit içermeyen nöron ile karşılaştırıldığında, astrositli nöronun bilgi işleme performansınınuygun bir astrosit-nöron kuplaj değerinde önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar aynı zamanda en iyi sezinleme performansını sağlayan optimal bir zayıf sinyal frekansının varlığınını da ortaya koymaktadır. Son olarak kalsiyum ve iyon kanal gürültüsü modele dahil edilmiştir. Sonuçlar astrositte bulunan iyon kanallarının ve nöronda bulunan sodyum, potasyum gibi iyonlarin sebep olduğu optimal bilgi işlemeyi sağlayan bağlanma katsayısının, N ile ölçeklendirilen kalsiyum kanalı gürültü yoğunluğuna kritik olarak bağlı olduğunu ortaya koymaktadır.