TC GAZ NVERSTES GAZ ETM FAKLTES ORTA RETM FEN VE MATEMEATK ALANLARI ETM BLM FZK ETM ANABLM DALI

NROKUANTOLOJ(KUANTUMBEYN)

DANIMAN

: Yrd. Doc. Dr. MUSTAFA KARADA

HAZIRLAYAN:AYDAN EREK -050557016-

ANKARA 2008

ERK BLM -Bilim Nedir? -Bilimin Temel Kayna -Szde Bilim, n bilim -Bilimsel Yntem -Bilimde Teori ve Kanun BEYN

-Beynin Yaps-Beyin Kabuu - Beyin Kabuunun Fizyolojik Anatomisi -Sinir Sistemi,Sinirsel letim ve Nronlar *Nron Yaps ve zellikleri *Nron eitleri * mpulsun Oluumu ve letimi *Sinaps ve mpulsun Sinaptan Geii KUANTUM MEKAN KUANTUM MEKANNDEK LME,GZLEMC SORUNU NROKUANTOLOJ(KUANTUM BEYN)

-Geliim - Neden Kuantum Mekanii Beyin Yapsn Aklamak in Gereklidir -Kuantum Gzlemci Sorununun Nrokuantolojisi

-Nrokuantolojide Yeni Bilimsel Yaklamlar*EcclesnDendronvePsikonlarndaKuantumTnelleme * Walkerin Kuantum Sinaptik Tnellemesi * Penrose ve Hameroffun Kuantum Nesnel ndirgemesi(OrchOR) * Umezawann Kuantum Alan Teorisi * Hu ve Wunun Spin Aracl Kuantum Bilin Teorisi

BLMBLM NEDR? Bilim veya ilim, neden, merak ve ama besleyen bir olgu olarak gnmze kadar birok alt dala blnm, insanlarn daha iyi hayat artlarna kavumasna, var olmayan olgular bulmasna ve yeni eyler renmesine n ayak olan genellemedir. Bilim sanat tarafndan temelleri atlm olup her aamada sanat ve yaratclkla beslenerek insanlarn hayat koullarn iyiletirmek iin yaplan almalarn btndr. Bilim, temelde, deneme ve deney ile ispatlanabilen bilgi btnn anlatr. Baz bilim adamlarna gre bilim: Her trl dzenden yoksun duyu verileri ile dzenli dnceler arasnda uygunluk salama abasdr. (Albert Einstein)

Gzlem ve gzleme dayal akl yrtme yoluyla dnyaya ilikin olgular birbirine balayan yasalar bulma abasdr. (Bertrand Russell)

"Evrenin veya olaylarn bir blmn konu olarak seen, deneye dayanan yntemler ve gereklikten yararlanarak sonu karmaya alan dzenli bilgi, ilim"(Trk Dil Kurumu)

Dier bir tanm da, gzlemleme ve planl deneye, eletirel yorumlamaya, genellemeye, hipotezlere ve aklayc teorilere gtren tahminlere dayal karakteristik ynteme bilim denir. Bu nedenle doa felsefesinden bilime gei bir isim deiikliinden ok daha fazla bir anlam ifade etmektedir. Doann yannda toplum, insan ve dnce stne kesin ya da yaklak teorik bilgiler retmeye alr. Olgusal, mantksal, seici, genelleyici ve deikendir.

BLMN TEMEL KAYNAI Yzyllardr insanolunun yeryzndeki yaama ortamna duyduu merak, yaama standartlarn ykseltecek bir etkinlie brnmeye balad. Olaan gibi grnen olaylar anlama abas, aslnda dnyann gizemlerle dolu bir yer olduunu ve bunlar zmlemek gerektii gereini dourmutur. Geleneksel bilim sadece anlamaya ve zmeye gereksinim hissetse de, ileri safhalara blnen bilim trleri sadece zmeyi deil zmden te ilerlemeyi de kapsar. Gemie bakldnda en nemli saylan bilim dallarndan bazlar matematik, geometri, astronomi ve tptr. ok eitli matematiksel zmleme sistemlerinin gelitirildii ilk zamanlardan bu yana hala yeni formller, sistemler, teoriler gelitirilmektedir ki bu da bilimin srekliliine bir rnektir.

SZDE BLM, NBLM Szdebilim veya sahte bilim (ngilizce pseudoscience) bilimsel olarak tanmlanmakla birlikte bilimsel almalarn gerektirdii standartlar tamayan veya yeterli bilimsel aratrma ile desteklenmeyen bilgi, yntem, inan ve pratikler btnne verilen addr. Yaygn szdebilimsel teoriler geerli bilimlerden ok yk-olgu temelli olmaya eilim gstermektedirler. Bu iddialar dikkatli bir ekilde kullanlan bir yntemden ok gerein aratrlmasnda yaygn bilimsel yanl anlamalarla desteklenir. Bir alan, uygulama veya bilgi 1. Kendisini bilimsel olarak sunduu ve 2. Bilimsel aratrmann kabul edilen normlarn karlamakta ve daha nemlisi bilimsel metodun kullanlmasnda baarszlk gsterdiinde szdebilim olarak adlandrlr. Szdebilimi tanmlayan dier niteliklerden bazlar

Bilimsel iddiasnn yanl veya ilgisiz olma durumunda bile ne srlmesi Teorinin ngrd bir eyin ngrsnn gsterilemeyii Kullanlan veri veya yntemin aratrlmas isteklerine bilginin gizli veya zel olduu ile kar klmas Bilim insanlar topluluunun sonular aklamad eklinde komplo ne srlmesi Yanl olduu ispatlanmayan iddialarn zorunlu olarak doru olduu iddias Uygulanan ilemin tanmn yapmakta baarszlk ddia edilen sonular dier aratrmaclarn da yeniden retebilmesi iin gereken enformasyonun salanmasnda baarszlk Deneysel sonularn semeci kullanm ve iddiay desteklemeyen veya onunla atan verilerin gz ard edilmesi, reddedilmesi, kenara koyulmas

Bilim kendi kendini dzelten (self-corrective) bir yapya sahiptir. Bu sebeple herhangi bir bilimsel yaynda yaynlanan bilimsel bir makale, ayn veya benzer alanlardaki bir baka bilim adam tarafndan yine bilimsel temellere dayal olarak eletirilebilir. Buna kar makale yazar bilim adamnn gsterecei tutum bunun, kendisine ynelik kiisel bir saldr olduunu dnmek deil eletirileri mantk ve deneyler szgecinde deerlendirerek varsa kar delilleri ortaya koymak veya bulgularn yeniden gzden geirmektir. Szdebilime ynelik eletirilerden biri szdebilim taraftarlarnn eletirel dnceleri kiisel saldr olarak grdkleri, eletiri sahibi bilim adamlarn statkonun destekleyicileri, yeni fikirlere dman veya kendilerine ynelik bir komplo iinde olarak deerlendirdikleri, bilimin kendi bilgilerine nfuz edebilecek yeterlilikte olabileceini gz ard etme eiliminde olduklar buna karlk eletirileri sahiplerinin iddialarn mantksal veya deneysel bir temelde deerlendirmedikleri ynndedir. n bilim (Protoscience) terimi bilimsel metotla yeterince test edilmemi ancak mevcut bilimle tutarl veya tutarsz olduu durumlarda da bu tutarszlna dair akla uygun gerekeler sunabilen hipotezleri tanmlamakta kullanlr. Terimin bir baka kullanm alan da pratik bir bilgi alannda bilimsel bilgi alanna geii tasvir etmesidir. Szdebilim ise tersine uygulamada veya prensipte test edilebilir olmayan veya testlerin aksini gstermesine karn bilimsel olduu savunulan bilgi tarzlar iin kullanlr.

Szdebilim ile nbilim ve gerek bilim arasnda anlaml snrlarn olup olmad tartmaldr. zellikle kltrel ve tarihi mesafelerin olduu durumlarda (rnein kimya ve simyada arasndaki iliki) n bilimler yanllkla szdebilim olarak yorumlanabilmektedir. Szdebilime rnekler

Simya Astroloji Devridaim makinesi Tanmlanamayan Uan Nesne (UFOLOJ) Akll tasarm (evrenin ve ierisindeki canllarn doal seilim ve rastlantsal mutasyonlar gibi bilinsiz doal srelerle oluamayacan, bu nedenle zeki ve bilinli bir varlk tarafndan tasarlandn iddia eden bir gr.)

BLMSEL YNTEM Bilimsel yntem eitli yeni bilgi edinmek veya bilinen baz bilgileri dorulamak veya dzeltmek amacyla, eitli fenomenleri aratrmak iin ve gemite kazanlm, renilmi bilgileri tamamlamak iin kullanlan yntemlerin btnne verilen isimdir. Bilimsel yntem(ler) gzlemlenebilir, deneysel (ampirik) ve llebilir kantlarn belirli baz mantksal prensiplerle incelenmesine dayanr. Bilimsel yntem,

17. yzyldan beri doal bilimleri karakterize etmi, sistemik gzlem,

lm ve deney ve formlasyon, test etme ve hipotezlerin deitirilmesini ieren yarglama metodudur.

Bilimsel yntem dier baz bilgi edinme yntemlerinden, bilim, deney ve mantk temelli olmasyla ayrlr. Ayn ekilde bilimsel yntem ile elde edilen bilginin, tekrar edilebilir deneylerden sonra tekrar ulalabilir olmas gerekir. Her ne kadar farkl bilim dallarnda ve farkl bilgi konularnda farkllam, konuya zellemi bilimsel yntemler kullanlsa da genel baz noktalar bilimsel yntemlerin temelini oluturur. Genellikle bilim adamlar, aratrmaclar belirli bir fenomeni aklamak adna byk lde ellerindeki bilgileri kullanarak hipotezler ne srerler; daha sonra bu hipotezleri test etmek iin eitli deneyler hazrlarlar ve deneylerin sonucuna gre bir hipotezin doruluu veya yanll ortaya kar. Bazen bir hipotezin doruluu belirli deneyler sonucu kabul edilse de; daha sonra yanl olduu farkl deneyler yoluyla da kantlanabilir. Bu sebeple her trl hipotez, srekli olarak deneylere tabii tutulabilir. Bilimsel yntem asndan, bilimsel yntemler sonucu elde edilen bilgilerin paylalmas ve arivlenmesi ok nemlidir zira bu bilgiler nda ayn veya farkl yntemlerle ilgili deney ve testlerin tekrar edilmesi, yeniden retilebilmesi ve yaplabilmesi bilimsel yntem sonucu oluacak bilgi asndan kanlmaz bir gerekliliktir - deneylerle ayn sonu tekrar tekrar retilebildiinde hipotez kuram(teori) olmaya yaklar. Bilimdeki ilk byk baarlar tmdengelim yntemiyle kazanlmtr. Kesin sonu veren akl yrtmeye karm, tmdengelim (dedksiyon) denir. Bu ynteme gre, doann aratrlmas nce gzlemlerden genel prensiplerin karlmas (tmevarm) ve daha sonra genel prensiplere dayanarak gzlemlerin aklanmas (tmdengelim) aamalarn iermektedir. Tmdengelim; tmelden tikeli ve genelden zeli karan uslamlama yntemidir. Tmdengelim, doru olan ya da doru olduu sanlan nermelerden zorunlu olarak kan yeni nermeler tretir. ncller doruysa sonu da mantksal bir zorunlulukla dorudur. Zihnin kanunlardan, kurallara rneklere, olaylara inerek yeni bir yargda bulunmasdr. Tmevarmn tersine, genel ilkelerden zel durumlara inen bir akl yrtme eklidir. Burada herhangi bir genelleme (kanun, kural) ele alnr, sonra bundan yola karak zele (olaya, rnee) inilerek, yeni bir yargya varlr. Tmdengelim, bir ya da birden ok nclden mantk kanunlarna gre, bir sonulama (netice) ispatlay ya da karsay ilemidir. Tmdengelimle varlan bir sonu, bir nermeler zinciridir ki, burada, nermelerin mantk kanunlaryla dorudan doruya karlan bir ncl ya da bir nermedir. Tmdengelimle varlan bir sonulamada, neticeler ncllerde sakldr, mantksal analiz metotlaryla karsamalar icap eder. Tmdengelimin temelinde btn iin doru olan, paralar iin de dorudur ilkesi yatar. kinci bilimsel yntem ise tmevarmdr. zel bir nermeden genel bir nermeye gidii salayan dnce biimidir. Tmevarm daha ok gzleme ve deneye dayanr.

BLMDE TEOR VE KANUN

Bilgilerimizin kayna dorudan teorilerdir. Bildiimiz eyler, mutlak bilgiler deildir. Bilimsel teoriler gzlemlerden karlmaz, ancak gzlemlere anlam vermek iin insanlar tarafndan icat edilirler. Yeni kavramlarn oluturulmas indksiyonla (tmevarm) mmkn deildir. Yani, ok sayda deney yaparak ulalacak ampirik genellemelerle yeni bilimsel kavramlarn tretilmesi mmkn deildir. Deneysel verilerden teoriye gei ancak yaratc dnceyle mmkndr (Feynman, 1995, 204). Einstein gzlediimiz eyi belirleyen teoridir derken bu noktaya dikkat ekmektedir. Heisenberg ise gzlediimiz eyin doann kendisi deil, sorgulama yntemimize maruz braklan doa, olduunu unutmamamz gerekir ifadesiyle bunu gstermektedir(Bodner, 1986). Son iki yz yldr doruuna ulaan bilimde, yaadmz yzylda fizik ve biyoloji yasalarndan rendiimize gre oluturulacak yeni teoriler baz disiplinli zellikler tamaldr. Teori olanakl olduu srece gerekler bamsz bir ekilde onaylanmaldr. Eer varsa, nceki birden fazla teori zerinde durulmal ve aklanacak bir ey varsa, olas tm aklamalar ortaya konulmaldr. Bir teoriye gereinden fazla balanma yerine, bilgiye eriim yollarndan biri olarak dnlmeli ve dier alternatiflerle adil bir ekilde karlatrlmaldr. Byklk, dncenin kartna da dokunabilmek olduundan, kart dnceler de gzden geirilmelidir. Teoriyi reddetmek iin nedenler aranmal ve teori nicelendirilmelidir. Bir teoriyle yeterince uzun zaman aldatlmsak, aldatmacay ortaya koyan her trl kant (fark etmeden) ret edebileceimizi de aklda tutmalyz. Teorik sonular bir lye, saysal deere sahipse bu ortaya konulmaldr. Bylece dier teorilerle daha kolay karlatrlabilir hale gelir. Eer teoride savlar zinciri sz konusu ise, zincirin her halkas-bir ksm ya da birou deil-geerliliini kantlamak zorundadr. lke olarak, yanlabilir olup olmad sorgulanmaldr. Teorinin dorulanabilirliine kar, Karl Popper (19021994) yanllanabilirlik ilkesini ortaya atmtr. Yanllanabilirlik lt, Popper'in bilim kuramnn temelidir. Popper'e gre bilimsel "teori potansiyel olarak yanllanabilir" olmaldr. Popper "teorinin doruluu, onun yanllanabilirlik zelliinden kaynaklanr" ve "teorilerimizi yanllamaya alabildiince ak brakabilmek iin elimizden geldii kadar ok anlamllktan uzak bir biimde formlletirmeliyiz" der. Popper'e gre: "Yeni bir dncenin insan zihninde nasl doabildiini bilme sorunu ister bir mzik temas, ister dramatik bir atma, ister bilimsel bir kuram sz konusu olsun, deneyci ruhbilim bakmndan byk nem tayabilir, ama bilimsel bilginin mantksal zmlenmesi anlamna gelmez." Popper'e gre bilimsel bir yntem, "Btn sistemleri en zorlu bir yaama savamndan geirerek, sonunda nispeten en elverili" sistemi semek amacyla, her trl snamadan geirilmesi gereken sistemi yanllamaya tabi tutmaya dayanr. Buna gre kuramlar, hi bir zaman deneysel olarak dorulanamaz: "Eer olgucu yanlgdan kanmak istiyorsak deneysel bilim alannda da dorulanamayan nermelerin varln kabul etmemize olanak veren bir lt semek zorundayz... Bu dnceler, snr ekme lt olarak alnmas gereken eyin bir sistemin dorulanabilirlii deil, yanllanabilirlii olduunu telkin ediyor". Bylece Popper, bir snr ekme lt olarak yanllanabilirlii nerir. Ona gre yalnz deneysel kuramlar yanllanabilir bir nitelik tar. Baz eyleri aklayan ama nceden hi bir ey kestiremeyen bir kuram yanllanamaz. Yanllama kstas bilimi, bilim olmayandan ayrmamza yardmc olur, ama kusursuz deildir. Bilimin nermeleri ve kuramlar konusunda asl nemli olan doru olup olmadklar deil, doruya doru gidip gitmediidir. Snanmayan, yanllanamayan nermeler pek fazla deer tamazlar. Bilim, ayn zamanda ok kuvvetli ve uzlamaz bir kukuculuk gerektirir. Kukuculara, deneyleri tekrarlama ve ayn sonular alp almayacaklarna bakma ansn verilmelidir.

Bir bilimsel kanun, gzlem ve deneylerle iyi desteklenip kantlanm genel prensiptir. Tipik olarak bilimsel kanunlar, deney ve gzlemlerle rten kstl ilkeler kmesidir. Bilimsel kanun, bilimsel teoriyle yakndan ilikilidir. Tipik olarak, kanunlar teorilere nazaran dnya hakknda daha kstl ngrlerde bulunurlar. Kanunlar bilimin vazgeilmez eleri olsa da, halen birok bilimsel kanunun doruluu tartlr dzeydedir. Bilim deneye ok nem verir ve bilimsel yntem deneye dayanr. Bu safha ilenen konuyu daha inandrc klmann yannda belirli bir ereveye oturtur. Sadece kt zerinde birer teoriyken kanunlaabilir ve temel ta niteliine brnebilir. Bilimin sonsuz bir sre iinde deiimi yadsnamaz bir durumdur. Zaman iinde alt dallara blnen bilim saysal ve sosyal alanlarda ayr konulara brnm fakat nitelik asndan ayn amaca hizmet etmeyi srdrmtr.

BEYNBEYNN YAPISIHayvan anatomisinde beyin veya ensefalon (yunanca), merkezi sinir sisteminin ynetim merkezidir. Birok hayvanda beyin, kafann iinde, birincil duyu organlarnn ve azn yaknnda yerlemitir. Tm omurgallarda beyin olduu gibi, omurgaszlarda da merkezilemi bir beyin veya birbirinden bamsz gangliyonlar topluluu vardr. Beyin, artc derecede karmak ve komplike olabilir. rnein insan beyni 100 milyar'dan fazla nron ierir ve bu nronlarn her biri, kendi gibi 10.000 tanesiyle ba yapar. Kalnca ve dayankl bir zar (beyin zar) ile rtl merkez sinir sisteminin kafatas iinde olan ksm. nbeyin (Prosencephalon), Ortabeyin (Mesencep halon), Arkabeyin (Rombencephalon) olmak zere blme ayrlr. nbeyin: Beyin yarmkreleri ile bunlar birbirine birletiren ara beyinden meydana gelmitir. Arabeyin, orta karnckla, onu evreleyen oluumlardan ibarettir. nbeyin byk bir paras olan beyin yarmkreleri, iri ucu arkada bir yumurta biimindedir. yan,

dyan ve alt olmak zere yzleri vardr. Bu iki yarmkre, ortada korpus kalosum ad verilen byk bir birleikle birbirine baldrlar. Yzler birtakm yarklarla lob lara, loblar da birtakm oluklara (girus) ayrlmtr. Boz madde ve ak maddeden yaplm olan beyin yarmkrelerinde; boz madde beyin yarm krelerinin yzndeki btn kvrmlar ve bu kvrmlar arasndaki oluklar rter. Ak madde ise, yarmkrelerin ortasnda bulunmaktadr. Ortabeyin: Arkabeyni nbeyine birletiren bu dar para iinde nde beyin saplar, arkada da drdz cisimler vardr. Ortabeynin iinden, omurilik ve arka beyinden gelen beyin ekirdekleri ile beyin kabuuna giden yollarla (duyurucu yollar), beyin kabuundan ve beyin ekirdeklerinden gelerek arkabeyine ve omurilie giden yollar geer. Arkabeyin: Soanilik, Varol kprs, Beyincik ve Drdnc karnck olmak zere drt blme ayrlmtr. Soanilik 3 santimetre uzunlukta ve taze soann ba biiminde bir beyin parasdr. Omuriliin st ucundan balar ve Varol kprsnde sonlanr. Bunun iinden kafa iftleri denen sinirlerle oynatc ve duyurucu yollar geer. Varol kprs, omurilikten ve soanilikten gelen ve beyincik kabuklarna giren duyurucu yollarla beyin kabuundan gelen oynatc yolun iinden getii bir blmdr. Beyincik, Kafa boluunun arka boluunda yerlemi olup, beyin yarmkrelerinin arka ve altnda; soanilikle kprnn arkasndadr. Yukardan bakldnda oyun kd kupasna benzer. evresinde boz madde, iinde ak madde vardr. Ak maddeden kan uzantlar, bir aa grnnde olduu iin buna hayat aac ad verilir. Gerek oynatc ve gerek duyurucu yollarn byk bir ksmnn urad yer olan beyincik denge iini dzenleyen bir organdr. Hastalnda denge ilemi bozulaca gibi, harekette de dzensizlik meydana gelir. Drdnc karnck, beyin iindeki karncklardan biridir ve soanilik'le Varol kprsnn arkasnda beyinciin nnde bulunmaktadr. Ekenar drtgen biimindedir. Beyinin grd i: Beyin kabuu iindeki sinir hcreleri birtakm gruplar halinde ve ayn ii grmek zere toplanarak beyin merkezlerini meydana getirirler. Bu merkezleri meydana getiren hcreler oynatc, duyurucu, grc, iitici, koku alc gibi iler grmekle beraber ruhsal yetilere ait ileri de grrler. Bu duruma gre beyin kabuu iinde vcudumuzun hayati ileri ile ilgili birok merkezler vardr. Beyin yarmkreleri iindeki akmadde de ise, beyin kabuundaki eitli duyu merkezlerine giden ve oradan gelen eitli sinir liflerinin meydana getirdii demetler bulunur. Bylece, vcudumuzun herhangi bir blmndeki uyart ile beyin kabuundaki merkez arasnda bir balant kurulmu olur. Mesel parmamza bir ine batrldnda, bu ac izlemini alan derimiz, iindeki cisimcikler vastasyla bu izi hemen sinir liflerine verirler. Sinir lifleri bunu omurilikteki sinir kklerine gtrrler. Buradan da arkabeyin ve ortabeyinden geerek beyin yarmkreleri iinde, oradan da beyin kabuundaki duyurucu merkezlere iletilmi olur. Buna karlk, oynatc bir emir, beyin kabuundaki oynatc merkezlerden doarak ayn ekilde omurilikteki sinir kklerine gelir ve buradan hareket kaslarna kadar iletilir. Bylece kasta bir hareket meydana gelmi olur.

BEYIN KABUGU Korteks (Beyin kabuu) sinir sisteminin en byk blmdr. Bununla birlikte korteksin deiik blmlerinin tahrip ya da uyarlmasnn sonularn biliyoruz. BEYN KABUUNUN FZYOLOJK ANATOMS Beyin kabuunun fonksiyonel paras nronlardan oluan 2-5 mm kalnlnda ince bir tabaka olup beynin btn giruslarnn (Kvrm) yzeyini rtmektedir. Kaplad tm alan bir metrekarenin drtte biri kadardr. Beyin kabuunun tm yaklak 10 milyar nron iermektedir. Temel olarak farkl hcre tipi ile karlarz (granler, fuziform, piramidal) Bu hcrelerin younluklarna gre yaplan bir snflamada beyin be ana yapsal tipe ayrlr. Korteksin farkl yapsal tiplerinin sklkla birbirine benzer fonksiyonlarn gsteren haritaya 'Brodman Haritas' denir. Beyin kabuundaki btn alanlarn 'Talamus' ile (simetrik olarak yerlemi ekirdekler olup hakknda bilgi verilecektir) getirici ve gtrc dolaysz balantlar vardr. Balant talamustan kortekse korteksten talamusadr. Talamus ile balant kesilirse buna bal kortikal alann fonksiyonlar tamamen ya da tamamna yakn ortadan kalkar. Korteks talamusla sk bir ibirlii iinde alr ve anatomik-fonksiyonel ynden talamusun gelimi bir uzants olarak kabul edilebilir. (Talamokortikal sistem) Bunun gibi duyu organlarndan kalkan btn yollar talamustan geerek kortekse varr. Buna uymayan tek rnek: koku yollardr.

SNR SSTEM, SNRSEL LETM VE NRONLARSinir sisteminin yap ve grev birimi olan nron; geni bir hcre gvdesi ve bu gvdeden kan uzantlara sahiptir.

Nronun Yaps ve zellikleri Nron gvdesinden iki tip uzant kar. Bu uzantlardan ksa ve ince olanlarna dentrit denir. Dentritler iinde en uzun ve kaln olan ikinci uzanty oluturur. Buna akson denir. Aksonlar miyelinli ve miyelinsiz olmak zere iki eittir. Miyelinsiz aksonlarda izolasyonu sadece hcre yapar. Miyelinli aksonlarda impuls iletimi, miyelinsiz aksonlara gre 10 kat daha hzldr. Nron eitleri Nronlar grevlerine gre gruba ayrlrlar. Duyu Nronlar: Duyu organlarnda bulunan reseptrlerden aldklar impulslar (uyart) beyne ya da omurilie ileten nronlardr. Motorik Nronlar: Beyin ya da omurilikten ald emirleri tepki organna ileten nronlardr. Ara Nronlar: Genelde merkezi sinir sisteminde ve omurilikte yer alan duyu, ara ve motor nronlar birbirine balayan nronlardr. mpulsun Oluumu ve letimi Dtan veya iten gelen uyartlarn sinir hcresinde oluturduu elektriksel ve kimyasal deiime impuls ad verilir. Nronlarda impulsun iletilme yn daima nron gvdesinden akson uzantlarna doru olur. Uyarnn nronda impuls oluturmas ve impuls iletimi elektro-kimyasal olarak gerekleir. Nron hcreleri uyarlmad zaman polarize (kutuplam) durumdadr. Yani hcre d (+) ii ise () durumdadr. Bu olay sodyum ve potasyum iyonlarnn eit olmayan dalmndan kaynaklanr. (Na+) dta fazla, (K-) ise ite fazladr. Sinir hcre zarnn Na+ ile K- iyonlarna kar geirgenlii farkldr. Sinir hcrelerinden Na+ aktif tamayla hcre dna verilirken, K- hcre iine ayn yolla alnabilmektedir. Sodyum pompalanmas olarak bilinen bu ileme bal olarak, dinlenme durumundaki sinir hcresinde, d ortama oranla, daha ok Kbulunduu halde daha az Na+ bulunur. Bu nedenle sinir hcre zar kutuplamtr (Polarizasyon).

Sinir hcresi uyarlnca, uyarlan blgede Na+ ve Kiyonlar zt ynde yer deitirirler. Bu deiim hcre zarnn o blgesindeki zarn dan (), iten ise (+) yklenmesine neden olur. Sinir hcresindeki bu deiim olayna depolarizasyon denir. Bir blgede

gerekleen depolarizasyon yan taraftaki Na+ ve K- iyonlarnn da yer deitirmesine neden olur. Bu ekildeki deiim tm sinir hcresinin aksonu boyunca ilerler. mpuls sinir telinin bir blgesinden getikten sonra o blge eski durumuna dner (Repolarizasyon). Bylece bu blge yeni bir impulsun iletimine hazr hale gelir. Eer sinirin uyarlan blgesi, eski durumuna dnmeden, ayn nokta ikinci kez uyarlrsa, sinir bu uyartya tepki gstermez. mpuls iletimi srasnda hcre bol miktarda O2 harcar, ATP kullanr. Sonuta CO2 ve s aa kar. Bir nronda impulsun balayabilmesi iin gereken en az uyar iddetine eik iddeti (eik deer) denir. Bu deerin altndaki uyaranlar impuls oluturamaz. Sinir hcresi, eik iddeti veya bunun zerindeki uyartlara kar maksimum tepki verir. Bu nedenle bu olaya ya hep ya hi prensibi ad verilir. Sinaps ve mpulsun Sinapstan Geii

Bir sinir hcresinin aksonu ile dier bir sinir hcresinin dentritinin u uca geldikleri blgelere sinaps (balant) denir. Beyinde her bir sinir hcresi zerinde ortalama 1015 sinaps ya da balant noktas vardr. Hcreler aras balant noktalarndaki uyar geii kimyasal veya elektriksel olarak iki tiptedir. Elektriksel balant iki sk balant (gap junction) yeri araclyla elektrik yklerinin zarlar arasnda geiine imkn verir. Bu balant noktalarnda hcreler aras mesafe ok ksadr. Bu tip ileti dorudan elektriksel olduundan ok hzldr ve uyarlar her iki ynde gidebilir (ileri ya da geri). nsan beyninde sinir hcreleri arasndaki balantnn ve dolays ile iletinin ou kimyasaldr. Kimyasal olarak adlandrlmasnn nedeni, akson zerinden sinir sonlanmasna gelen iyonik elektriksel akm (bu sodyum ve potasyum iyonlarnn hcre zarnda karlkl yer deitirmesi ile oluur) dorudan dier sinir hcresine gememesi, gei iin kimyasal sinir ileticileri kullanmasndandr. Akson sonlanmasna gelen iyonik elektriksel akm, sinir sonlanmasnda bulunan, zardan kesecikler iinde depolanan sinir ileticilerinin, hcreler aras balant noktasndaki arala salnmn neden olur ve salnan sinir ileticileri dier sinir hcresi yzeyindeki alglayclar (reseptrler) zerine etki ederek tekrar bir iyonik elektriksel akma dnr. Keseciklerden sinir ileticilerinin salnm, sinir sonlanmasnda gelen iyonik elektriksel akmn kalsiyum iyonunu hcre zarndan sinirieri sokmas ile

olur. Yani ileti; akson boyunca iyonik elektriksel akm hcrelersonlanmasnda keseciklerden (vezikl) sinir ileticilerinin salnmas balantda olunan dier zararas mesafede (sinaptik aralk) yaylma tekrar iyonik elektriksel akmnzerindeki alglayclara (reseptrler) etki domas eklindedir. Elektriksel balant blgelerine gre, kimyasal balant noktalarnda aralk daha genitir. letim hz da bu aamal dnmlerden dolay daha yavatr. Sinapslarn zellikleri: mpulslar sinapslardan tek ynl (aksondan dentrite doru) geerler. Beyin hcrelerindeki baz sinapslarda impulslar her iki ynde de geebilir. mpulslarn sinapstan geii, sinir hcresindeki iletimden daha yava olur. mpulslarn sinapslardaki iletimi nrotransmitter maddelerle salanr. Yani kimyasaldr. mpuls geiini engelleme ve kolaylatrma (seici diren) olaylar sinapslarda olur. Sinapslar sadece iki sinir hcresi arasnda olmaz. Bir sinir teli ile bir kas, reseptrler veya bir bez arasnda da olur.

KUANTUM MEKAN

Klasik mekanik ok baarl olmasna karn, 1800'l yllarn sonlarna doru, kara cisim mas (blackbody radiation), tayf izgileri, fotoelelektrik etki gibi bir takm olaylar aklamada yetersiz kalmtr. Aklamalarn yanll bilim adamlarnn yetersizliinden deil aksine klasik mekaniin yetersizliinden kaynaklanyordu. Klasik mekanikteki sorunun ne olduunu anlatmak ar teknik kaacaktr, ancak en yaln halde klasik mekanik evreni bir "sreklilik" olarak modelliyordu. 1900 ylnda Max Planck enerji'nin, 1905 ylnda ise Albert Einstein n paketiklerden olutuunu, yani sreklisizlik gsterdiini, bir varsaym olarak kullanmak zorunda kaldlar, baz deneyleri aklamak iin. Elbette bu iki darbe klasik mekanii ykmad. Uzunca bir sre bilim adamlar bu sreksizlii klasik mekanik kuramlarndan tretmek iin urat. Yine ayn yllarda atomun iyaps zerine yaplan deneyler korkun bir gerei gzler nne serdi. Rutherford yapt deneyle atomun kk bir ekirdee sahip olduunu gsterdi. Bu dnemde elektronun varl biliniyordu. Bu durumda eer negatif ykl elektronlar pozitif ekirdein etrafnda dairesel hareket yapyorlarsa, ok ksa bir zaman diliminde elektronlar ekirdee deceklerdi. Bu elektromanyetik teori ye gre aklanacak olursa, ivmelenen ykler ma yapar, dairesel hareket de ivmeli bir hareket olduu iin, elektron bu mayla enerji yayacak ve ekirdee dp sistem kecekti. Geici zm Niels Bohr tarafndan geldi. Elektronlar belli kuantizasyon kurallarnca, belli yrngelerde hareket ediyorlar, enerjileri belli bir deere ulamadka ma yapamyorlar bu sayede sistem dengede durabiliyordu. Bu geici zm kk atomlarda ie yaradysa da daha byk ktlelerde ie yaramyordu. Bohr atom modeline, modeli deneylere uydurulmak iin birok yama yapld. Ne var ki Bohr'un "yamal boha"s 1920'lere gelindiinde artk i grmyordu, tayf izgilerinin gzlenen younluunu yanl veriyor, ok elektronlu

atomlarda salnm ve emilim dalga boylarn tahmin etmede baarsz oluyor, atomik sistemlerin zamana bal hareket denklemini vermedeki baarszl gibi birka konuda daha gerekleri gsteremiyordu. Kuantum mekaniini Planck dourduysa, bebekliinin sonu da De Broglie ile gelmitir. Louis De Broglie; birok eli, bakan ve Dk yetitirmi, aristokrat bir Fransz ailesinin ocuuydu. Tarih eitimi grdkten sonra fizie gemi ve 1923'te verdii doktora tezinde, n hem dalga hem de parack karakteri olmasndan esinlenerek, aslnda btn madde eitlerinin ayn zellii gsterebileceini nerdi. Ortaya koyduu fikir, Bohr'un "gizemli" yrngelerini aklamada baarl oluyordu. In giriim, krnm yapt, yani dalga zellii gsterdii, Thomas Young'n yapt ift yark deneyi ile gsterilmiti. Ama tm madde paracklarnn, su dalgalar ile ayn matematiksel zellikleri gsterecei beklenmiyordu. Max Planck 1900 ylnda karacisim snm problemini (mortesi facia diye de anlr), zmek iin;

denklemini kullanmt. Bu denklem, foton kavramnn balangc oldu; nk frekansndaki elektron salnmndan oluan n, klasik mekanikle uyumayan bir ekilde sadece, h* nun tamsay katlarnda enerji tayabileceini gstermiti. h, gnmzde Plank Sabiti adyla anlr. Fotonlar dalga zellii gsterirse madde de gsterebilir analojisinin yannda nemli bir ipucu da Einstein'in birka yl nce zel grelilik ispatnda kulland Lorentz Dnmleri idi. Buna gre, serbest bir parack, faz x,zaman t olan bir dalga ile ifade edilirse, 2**(k*x- *t) , ve bu faz Lorentz dnmlerinde sabit kalacaksa, k vektr ve frekans, x ve t gibi dnmelilerdi. Ya da dier bir deyile, p ve E gibi. Bunun mmkn olabilmesi iin, k ve (nu), p ve E ile ayn hz bamllna sahip olmallard, bu yzden de onlarla doru orantl olmallard. Fotonlar iin E=h* olduundan, madde iin de

Ve Varsaymlarn yapmak 'doal' gzkmtr. Herhangi bir kapal yrngenin 1/|k| nin tam kati olmas varsaym ile, de Broglie, deneysel olarak gzlenen ve Sommerfield ve Bohr tarafndan "kuantize olma artlar" olarak anlan artlar matematiksel olarak kolayca tretti. Bu tretme gayet gizemli bir ekilde doru sonular verince (Davisson ve Germer, 1927 ylnda Bell Laboratuarlarnda gerekletirdikleri deneyle, elektronlarn da ayn k gibi giriim yaptn ortaya koydular. Deney 1924'te de Broglie tarafndan nerilmiti) insanlar deneysel olarak baka eyleri tahmin etmesini de beklediler. Elbette yanldlar nk bu artlar serbest k paralar iin yola kan varsaymlarn, ekirdee bal elektronlar iin uyarlanmasyd ve ok ileri gtrlmemesi gerekiyordu. Ama doru k noktas idi. Enteresan bir ekilde 19251926 yllar arasnda Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli ve Pascual Jordan, matris mekanii ile kuantum mekaniinin formal tanmn yaptlar. Ama formalizmlerinde dalga mekaniine yer vermediler. Benimsedikleri felsefe ise, tamamen pozitivist idi. Yani sadece deneysel olarak gzlenebilen deerleri gz nne alan bir yaklam kullandlar. Kuantum kuramnda, her mikroskobik parack, bir dalga ilevi denklemi (Schrdinger dalga ilevi) ile tanmlanr. Bu denklem ksaca, paracn bulunabilecei tm olaslklarn bir kmesini ierir ve paracn o an ve haldeki "kuantum durumunu" verir.

Normalde, makroskobik sistemleri oluturan tm bileenler (paracklar) kendilerine has ve srekli deien farkl dalga ilevlerine sahiptirler. Tek tek paracklar dzeyinde, bu dalga ilevinden dolay kuantum etkileri geerliyken, makroskobik dzeyde, sistemleri oluturan paracklarn dalga ilevleri, "istatistiksel" olarak klasik mekanie uyumlu sonular verirler. Bildiimiz gnlk dnyada kuantum etkilerinin neredeyse ihmal edilebilir dzeyde olmasnn temel nedeni ite bu istatistiksel tabiata dayaldr. Normal koullarda kuantum etkilerini makroskobik gnlk hayatmzda dorudan gzlemleyememekteyiz. 1926 ylnda Edwin Schrodinger bir dizi denklemle dalga mekaniini yeniden canlandrd. Sonunda kendi dalga mekaniinden Heisenberg'in matris mekaniini de tretip iki formalizmin matematiksel olarak denk olduunu da gsterdi. Son makalelerinden birinde Schrodinger, rlativistik bir dalga denklemi de sunar. Dirac'a gre ise tarih biraz daha farkl islemitir. Ona gre, Schrodiger nce rlativistik dalga denklemini gelitirdi, sonra bunu kullanarak hidrojenin spektrumunu hesaplad ve deneylere uymadn grd. Ancak bu denklemin, dk hzlarda geerli olan versiyonu aslnda alyordu! Sonrada rlativistik dalga denklemini yaynladnda ise, bu Oskar Klein ve Walter Gordon tarafndan yaynlanmt ve hala Klein-Gordon denklemi olarak anlr. Bu noktadan sonra Dirac teoriye eki dzen vermi, zel grelilikle uyumlu hale getirmi ve baz deneylerin sonularn teorik olarak retmitir, rnein pozitron'un varlnn tahmini. 1930'lara gelindiinde ergenlikten km bir teori halini almtr kuantum teorisi. Daha sonra 1940'lar da Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger ve Richard P. Feynman, Kuantum elektrodinamii konusunda nemli almalara imza atm, 1950'li ve 60'l yllar Kuantum renk dinamiinin geliimine tank olmulardr. Dier yandan, kuantum fizii makroskobik dzeye ulamaya balad: Youngn balangta fotonla yaplan ift yark deneyi, daha sonra elektronlarla yapld. Zamanla paracklar daha da bytlerek 60 kadar atomun bir araya geldii bir kresel (buckyball) bir topla ift yark deneyi yaplarak giriim elde edildi. Bu kresel yap yaklak 2 nm apndadr. 2003 ylnda, 1 mm apnda bir ya damlas (bir atomdan 10 milyon kat daha byktr ve bir karbon60 kresinden 1 milyon kat byktr) ile giriim baarlmtr. imdilerde daha da byk olan ve ksmen canllk zellikleri olan virsleri kullanarak ift yark deneyini yapma dnceleri ortaya atlmakta ve planlanmaktadr. Yani kuantum mekanii yava yava makro evrensel nesnelere ve dzeye kmaya balanmtr. Bu bir dereceye kadar makroskobik ayrmn kesin olmadn ve makroskobik paralarn da dalga zellikleri gsterebileceini kesin olarak ortaya koyar. Mikroskobik st ste binme hemen her gn fizikiler tarafndan tespit edilir. Kuantum mekanii tarihinde geen yz yla karn makroskobik st ste binmeler nadir elde edilir. Bose-Einstein younlamas ile 107 atom ieren makroskobik st ste binme durumlar elde edilebilmitir. Yani 107 atom ayn kuantum durumundadr. Hepsi bir ve tek davranrlar. Ayn bir dans grubundaki gibi tek davran olur. Bireyselliklerini terk edip ayn olurlar.

KUANTUM MEKANNDEK LME, GZLEMC SORUNU

Gerekten var olanla, bizim lerek gzlemlediimiz arasnda hi bir zaman kapatlamayacak bir fark olduu sylenebilir mi? Belirsizlik ilkesi nda, kuantum kuram evrenin bilinebilirlii hakknda ne getirmitir?

Gereklik sorunu; yani gerek olan nedir? Kuantum mekaniinde ok tartmal. Aslnda sorunun gemii ok eskiye gitmekte. Bir fiziksel olay kendin gzlyorsan bunun gerek olduunu alglyorsundur. Ama bir olay kaydedecek gzlemci yoksa gerek nedir, ne deildir? Bu tartma konusu. Sorunu felsefeciler kendi aralarnda zmleyebilmi deiller. Kuantum mekanii tartmay daha da karmak hale getirmi. nk kuantum mekaniinin geliiyle gzlemci, gzlenen, lme kavramlar iyice n plana kt. Kuantum mekaniinde temel yorumlardaki zorluklardan bir tanesi undan kaynaklanyor: Diyelim ki; gzlediiniz sistemi belli bir ilk durumda aldnz ve zerinde lm yapmaya hazr hale getirdiniz. Sistemin ilk kuantum durumunu belirlemek iin bir dalga fonksiyonu kullanalm ve q gzlenirini lelim. Kuantum mekaniinin temel varsaymlarndan birisi de udur: q gzlenirini ltnz zaman, q gzlenirine karlk gelen ve sistem zerinde ilem yapan bir Q operatrnn zdeerlerinden bir tanesi lm sonucu olarak karnza kar. Her zdeere kar gelen bir zfonksiyon vardr. Bu zfonksiyon sistemin durumunu belirler. Max Bornun ve daha sonra Amerikaya yerleerek sistem teorisi ve bilgisayarlarn ileyi algoritmalar zerine bulularn yapacak olan, Macar matematiki John Von Neumannn 1932de gelitirdikleri kuantum lme kuramna gre, eer kuantum sisteminin ilk durumu bir dalga fonksiyonu ile belirlenir ve q gzleniri llrse, lm sonrasnda sistemin durumu, ltnz zdeere kar gelen zfonksiyonun tanmlad son duruma gider. Yani sistemin durum deitirmesi sz konusudur. Her lm, sistemin durumunu deitirir, sistemi bir durumdan baka bir zduruma tar. Sistem, ayn sistem zerinde q gzlenirini ikinci bir kez daha lerseniz, sistem qnun zdurumun da olduu iin dalga fonksiyonu deimez, ayn kalr. Burada dalga fonksiyonunun verilen herhangi bir ilk durumundan, llen gzlenirin bir zdurumuna geii, dalga fonksiyonunun kmesi ya da yklmas eklinde tabir edilir. Bylece kavramsal pek ok sorun devreye girmi oluyor. nk lm srasnda durumlar arasnda yava ve dzgn bir gei yoktur. lm yaplr yaplmaz, annda, dalga fonksiyonu zfonksiyonlarnn birisine ker. Dalga fonksiyonu nasl birdenbire deiebilir? te kuantum mekaniinde gereklik sorununun da, daha sonra tartacamz nedensellik ilkesinin geerli olup olmad konusundaki kavramsal sorunlarn da kaynanda dalga fonksiyonu kmesi var. Bu varsaym, kuantum lme kuramnn temel talarndan birisi. Baka bir gzlenir daha dnrseniz, iler iyice kark. Bir q gzleniri, bir de p gzleniri olsun. Genelde qnun zdurumu pnin zdurumu olmak zorunda deildir. O halde nce q gzlenirini lersiniz dalga fonksiyonu qnun zfonksiyonuna ker. Daha sonra pyi lerseniz, qnun zfonksiyonu bu sefer pnin zfonksiyonlarndan birisine ker. Hlbuki nce p sonra qyu ltnzde dalga fonksiyonu sonunda qnun bir zfonksiyonuna kecektir. Yani birbiriyle uyumlu olmayan iki gzleniri hangi sra ile ltnze bal olarak son durum farkl kmaktadr. te belirsizlik ilkesi buradan kyor.

NROKUANTOLOJ(KUANTUM BEYN)

GELM

Beynimizdeki yz milyar akn sinir hcrelerinden her biri kapsaml bir kuantum bilgisayar m acaba? 10 yldr, kuantum fizii ve sinirbilimleri zerinde alanlar, birbirlerinin alanna ilgi gstermeye baladlar. nce fizikiler, sinir sistemi alanna ilgi gsterdiler. Daha sonra sinirbilimciler geride kalmayarak, kuantum fizii alanna ilgi gsterdiler. Uygun platformlarda olmamakla beraber, garip ekilde kuantum fizii konferanslarnda bilin, bilinli lme, gzlemci kavramlar zerinde konuulmaya ve tartlmaya baland. Sinirbilimleri konferanslarnda, sinir hcreleri aras iletide kuantum fiziinin yerinin olup olmayaca, sadece klasik fizik tanmlamalarnn beynimizin baz ilevlerini aklamada yetersizlik gsterdii konuulmaya baland. Ve 2000 ylndan sonra, sinirbilimcilerinin ve kuantum fizikilerinin bir araya geldikleri, Kuantum Zihin balkl akademik toplantlar yaplmaya baland. Bu toplantlardaki konumaclar, artk Yeni a yazarlar ya da elle tutulur temeli olmadan her eye kuantum fiziini sokan amatrlerden olumuyordu. Tersine, bunlarn ounluu nde gelen fiziki, sinirbilimcilerdi. Yaptklar ya da yazdklar da bilimin nesnel tanmnn dnda deildi. Kuantum fizii, speriletkenlik, atom alt paracklarn tanmlanmas gibi birok nemli buluun yolunu aarken, o zamana kadar anlalamayan birok hadiseye de yeni bir pencereden bakma imkn getirmiti. Bu alanlardan bir tanesi de, zellikle son yllarda kuantum fiziindeki gr ve bululardan etkilenen sinirbilimleri oldu. Bilinen evrendeki en karmak yaplanma biimi olan sinir sistemi, klasik bilimsel paradigmalarla tam olarak anlalamayacak derecede karmak zellikler sergiler. Sadece sinir hcreleri ve onlarn arasndaki kimyasal haberlemenin ayrntlarn ortaya karmaya ynelik yaplan almalar, getiimiz yarm yzylda beynin ileme mekanizmasn byk lde aydnlatm olmasna ramen, halen sinir sisteminin ileyiiyle ilgili byk sorular yantlanamam durumdadr. Bu sorular arasnda; bilincin doas, benlik algsnn olumas, sinirsel egdm (neuronal synchrony) ve Balant

Sorunu (farkl duyusal girdiler nasl oluyor da tek bir benliin alglar halinde birletiriliyorlar?) gibi temel sorunlar en fazla ne kanlardr. Sinir hcrelerinin "elektrikle" alt hemen herkesin malumudur. Sinir hcreleri, etraflarn eviren zarlarda bulunan iyon (Sodyum, Potasyum, Kalsiyum vb. iyonlar iin geirgen olan) kanallar sayesinde, hcre ii ve d arasndaki elektriksel potansiyelleri dzenleyerek aktivite gsterirler. Her bir sinir hcresi, son derece karmak, muhtemelen tamamen biyolojik kurallara dayanan ve henz tam olarak anlalamam ve elektriksel etkinliini, girdi ve ktlarna gre dzenleme yeteneine sahip bir birimdir. Artk bir tek sinir hcresinin nasl alt, uyarlar nasl alp nasl ilettii hakknda pek ok bilgi mevcuttur. Evrenin paralarna blnerek anlalacan kabul eden indirgemeci yaklamn, tm bilimsel dncedeki kaytsz artsz hkimiyeti, hcresel faaliyetlerin en ince molekler dzeylere kadar aratrlmasnn, sinir ve dier sistemlerin anlalmasndaki "tek" altn anahtar olduu sanrsnn ortaya kmasna neden oldu (nron doktrini) . Buna bal olarak bizler de, hcrelerin ierdikleri molekller ve bunlarn birbirleriyle olan karmak ilikileri zerine bir yn bilgi sahibi olduk. Fakat halen, zellikle beynin yksek fonksiyonlar (bilin, hafza, entelektel dnce, karar verme, zek vb.) konularnda syleyebileceklerimiz olduka snrl ve doyurucu olmaktan henz ok uzaktr. Bu tip olgular aklamaya alan bilimciler, zamanla, tek tek sinir hcrelerinin faaliyetlerine baklarak bir trl aklanamayan bu olaylar, sinir hcrelerinin gruplar halindeki faaliyetlerine bal olduunu fark ettiler. Zaten sinir sistemi almalarnn balangcndan beri, (beyin fonksiyonlarnn hcresel balantlardan ortaya kt ynndeki) balantc (connectionist) kuram genellikle geerliliini korumaktadr. Burada bahsedilen gelime, kuantum fizii olmak zere, fiziin yeni dallarnn artc bulgularnn, canl sistemlere de uygulanmaya balamas ile ortaya kan yeni bir anlay biimidir. zellikle, elektriksel osilasyonlar (salnmlar), hcre gruplarnn ortak boalmlar gibi kavramlarn sinir bilimindeki fonksiyonel nemleri, gn getike daha bir nem kazanmaya ve daha fazla tartlmaya baland. lkemizde de Multidisipliner Beyin Dinamii Aratrma Grubu ad altnda TBTAK bnyesinde faaliyet gsteren bir bilimci grubu, beyin dinamiklerini deiik disiplinlerin verileri nda deerlendirmeye ve daha kapsayc bir anlaya ulamak zere almalarn srdrmekteler. Kuantum fizii alannda yaanan ba dndrc gelimeler, maddenin farkl tezahrlerini aratran tm bilim dallarnda da ilham verici etkiler yapmaktadr. Sinirbilimleri (neuroscience) alan da bu ilhamlardan en fazla nasiplenenlerden bir tanesi. Sinir sistemindeki karmak yapnn gittike daha ak bir biimde ortaya konmasyla, sinirsel ilevlerin nasl olup da retilebildii sorunu, zleceine, gittike bymektedir. Son yllarda, kuantum fiziindeki bulgular sinirbilimlerinin srekli genileyen bilgileriyle harmanlayarak yeni almlar getirmeye alan kuantum sinirbilimi (veya nrokuantoloji), yeni ve umut vadeden bir bilim dal olarak genilemesini srdryor. Dnyada kuantum sinirbilimi, ncelikle H. Frhlichin molekler titreimlere ilikin (Frhlich oscillations) fikirleriyle balam, daha yakn zamanlarda ise Nobel dll matematiki Roger Penrose ile bir anestezi uzman olan Stuart Hammeroffun ortak almalaryla (Orch OR kuram) hzl bir geliim srecine girmi bulunmaktadr. u anda halen youn olarak hipotez ve kuram aamasnda olan bu yeni bilim dal, deneysel alanlara doru geliimini srdrmektedir. 1990da baladndan beri sinirbilimi zerine yaplan almalardan elde edilen veriler byk bir hzla artmaktadr. 1905 ylnda sinir

hcresi retisi ile Nobel dl alan Santiago Ramon Cajaldan, yakn zamanda bellek zerindeki almalar ile Nobel alan Eric Kandele kadar 100 yllk srede ok eyler rendik. Nrogenetikle, genin ilevi ile beynin ilevi ve hastalklarn temelini anlamaya baladk. 1950lerde beyin grntlemesi iin sadece anjiyografi ya da pneumoansefalografi kullanlrken, bugn ilevsel beyin grntleme yntemlerine ilaveten birok elektro fizyolojik ynteme de kavutuk. Bu yzylda sinir bilimlerindeki gelimelerle birok alanda zaferler kazandk: birok sinir sistemi enfeksiyonlarn antibiyotikler ve antivirallerle tedavi edebilir olduk, sinir ve kas hastalklarna ynelik gelimi tan yntemleri kazandk, fellerde pht zc tedaviye baladk. Parkinson, Alzheimer ve epilepsi, amyotrofik lateral skleroz gibi hastalklarda ideal olmasa da uygun tedavi yaklamlarn balattk... Tedavi edemediimiz hastalklarn olu nedenlerini anladk... Bir zamanlar etkin tedavisi olmayan nrolojik hastalklar artk nihilizmden kurtuldu. Beyin On Yl, beyin grntlemesi ile genetiin muazzam potansiyelini nmze koydu. Btn bunlara ilave olarak bilisel bilimlerde son yllarda elde edilen veriler, yzyllardr devam eden felsefi konularla birletirilerek nrofelsefe ortaya kt. Trkiyede de konuyla ilgili almalar yapan aratrmaclar mevcut. Ayrca, zmirde Dr. Sultan Tarlacnn editrlnde 2002 ylndan beri yaynlanan Neuroquantology dergisi, bu daln nemli isimlerinin birbirinden ilgin almalaryla dolu ve Trkiyede yaynlanan nemli bir bilimsel e-dergi (www.neuroquantology.com). Temel oda bilin ve sinir sisteminde kuantum fiziinin olas ileme mekanizmalar olan dergi, buna bal her trl kavram bilimsel erevede ele almaktadr. Dergi, Trkiyede ve dnyada kuantum sinirbilimleri alanndaki teorik ve pratik bilgilerin tartld ve gelitirildii nemli platformlardan birisi haline gelmi durumda. Dolaysyla Nrokuantoloji kuantum fizii kurallarn sinir bilimlerine uygulama asndan korrespondenz(muharebe, yazma) bir alann addr. Bu nedenle, Nrokuantoloji, nbilim (ProtoScience) olarak da grlebilir. Kuantum sinirbilimleri sadece beyin aratrmalarn yeni bir yola sokmakla kalmayacak, muhtemelen yakn bir gelecekte gelitirilecek olan kuantum bilgisayarlarnn temel erevesinin tanmn yapmaya imkn vererek, nemli teknolojik gelimelere de yol aabilecek gibi grnyor. Bu bilim dal, sinir sisteminin ileyii ile ilgili birok yeni bulgular ortaya karabilecek ve evreni anlamaktaki yegne aracmz olan beynimiz ve sinir sistemimize yepyeni bir adan bakmamz salayabilecek yeni bir bilimsel bak as olarak karmzda durmakta.

NEDEN KUANTUM MEKAN BEYN YAPISINI AIKLAMAK N GEREKLDRBelli fizikiler bilin/zihin dinamiklerinde kuantum mekanii kurallarnn etkisi olabileceini ne srerler.

Beyin kark bir fiziksel sistem olarak makroskobik sinir hcresi sistemine ek bir mikroskobik sistemden oluur. lki sinir akm yollarndan oluur(akson gibi). kincisi, makroskobik sinir sistemiyle etkileen kuantum mekanik ok parackl sistemdir. nsan beyninin mikroskop alt dnyas bilinci, zihni dourur.

(*** Kognitif sinir bilim, duyusal girdiler, bunlar alglama ve tanma, geri armak zere bellekte kaydetme, karar verme ve motor(devinimsel) kontrol, isellii dil ile aktarmayla ilgilenir. Ancak, bu sreler esnasnda ortaya kan, bilgisayarlarda olmayan, bilin ve dnme ile ilgilenmez.) Kuantum mekaniin zellikleri olan bit, yerel olmama ve dolaklk, tnelleme, paracklar aras etkileimleri Bose- Einstein Younlamas, maddeye elik eden dalga ve alanlar bize beyni anlamada yeni ufuklar aabilir. Bir kuantum bit, klasik bitin salad seenekler olan 0 ve 1den ok ok daha fazlasn salar. Kuantum bilgisine ilenen bit, kubit(Q-bit) olarak adlandrlr.0>, 1 eklinde gsterilir. Klasik bit 0 ve 1 deerlerini almasna karn kubit, iki klasik duruma ilave olarak farkl

durumlarda alabilir; 0>, 1 ve her ikisinin st ste binmesi durumlar, yani ayn zamanda hem 0> hem de 1> durumunda olabilir. Bilgi ilemedeki temel birimler sinir hcreleri(nron) olmayabilecei ynnde gl kantlar vardr. Temel ilem birimleri mikrotbler tbilinler ya da dendrit zerindeki dikensi kntlar olabilecei ynnde kantlar vardr. Klasik bilgilere gre, kalsiyum potasyum gibi iyonlar kendilerine ait iyon kanallarndan seici olarak geerler. Ve her iyon bir iyon kanalndan geer. Ancak, kuantum fiziksel adan bakldnda bir iyon sadece bir iyon kanalndan geerek etki etmez. Bir iyon bir iyon kanalndan gemesine kar, dier komu iyon kanallar zerinde de belli bir etkide bulunur. rnein kalsiyum iyonunun ap santimetrenin yz milyarda biridir. Kuantum belirsizlik ilkesine gre, bir kalsiyum iyonunun belirsizlii 0,04 cm dir. Bu deere bakldnda belirsizlik etki alan, kendi asl apnn 100 milyon kat bir alana yaylr. yon kanallarnn mikrometre karede 2000 ile 12 bin arasnda olduu dnldnde ve beyinde milyarlarca kalsiyum kanal gz nne alndnda bu etkinin inanlmaz olduu bir gerektir. Ayn durum sadece iyonlar iin geerli deil, sinir ileticileri iinde geerlidir. Bir sinir ileticisi tek bir alcsna(reseptre) balanmakla beraber, aslnda yakn komuluundaki dier reseptrlere de etki eder. rnein, 8 nanometre apndaki bir sinir ileticisi 63 nm geniliindeki bir alanda etki eder. Etki olay sadece klasik fizikte olduu gibi, bir anahtarn kilit ierisine girmesi ve kapy amas eklinde deil; dier kaplarn almasna da etki etmesi eklindedir. Sinir sistemindeki haberleme, kimyasal sinir ileticilerinin, hcreler aras balant noktalarnda (sinaps) hareketi ile ortaya kar. Bu sinaptik yaplar makroskobiktirler. Kimyasal ileticilerin de %95i peptid yapsndaki makroskobik yaplardr. Mini proteinler 100 aminoasit kadar yapdan oluur ve en fazla 10 bin atomik ktle arlndadrlar. ounun boyutlar ise 10 nm kadardr. Heisenbergin belirsizlik ilkesi dnldnde, peptidlerden birinin hz deiimi v=0.63 nm/saniyedir. Bu peptidler hem hcre ii hem de hcreler aras ortamda, beyin iinde hareket ederler. Belirsizlik ilkesine gre bir peptidin yeri s=v.t=63 mmdir. Bu deer, peptidin etki edecei alglaycsna (reseptr) gre ok uzun bir mesafedir. Bu nedenle kuantum belirsizlik ilkesi sinir ileticilerinin alglayclarna etki etmesinde gz nne alnabilir. Yine peptidlerin st ste binmesi de (kuantum st ste binme=superpozisyon) olabilir. Ayrca, sinir ileticilerinin davranlarmz ve karar vermelerimizde etkisi olduundan, kuantum belirsizlik/olaslk ilkelerinin devreye giriyor olmas mmkndr. Bunun yannda, kuantum mekaniine zg olan tnelleme, muhtemelen sinir ileticilerinin kimyasal balant noktalarnda(sinaps) serbest braklmasnda veya iyonlarn hcre zarndan geilerinde de devreye girer. Bu tnelleme beyinde srekli olan dnce akmz, elektriksel olarak kaydedilen beyindeki zemin grlts ve minyatr son plak potansiyeli denen boalmlardan(2040 Hz) sorumlu olabilir. Memelilerde sk balant blgelerindeki etkileim tamamen elektriksel olduu iin bu elektriksel sinir hcreleri aras balant blgelerinde byk bir olaslkla tnelleme youn olarak devreye girmektedir. Tnelleme olay beyne btncl olarak baktmzda bilincimizi oluturan en nemli etken olabilir. Beyin en nemli zellii, btncl beyin almas ve e durum halidir. Bu e durum halini ve btncl beyin almasn sadece sinir hcrelerinin oluturduu, basit iyon geileri ile birbirine balanan alarla aklamak zor grnmektedir. Normal dnce

hzmz ve akmz, beynin btncl almasna klasik ynden bakldnda ok ok hzldr. Bu btnl ve edurumlu almay aklamak iin kuantum mekaniinde olan Bose- Einstein younlamas ideal bir yaklam olabilir. Bose- Einstein younlamas cansz madde de sklkla ortaya konulabilmesine karn, biyolojik olan canllarda da benzer durumun, dardan enerji destei ile mmkn olabilecei ne srlmektedir. Bu ekilde gerekleecek btncl alma; bilin, zihin, dnce, kiilik ve bir btn olarak hissettiimiz BENlii oluturuyor olabilir. Lotka, beyindeki kuantum mekaniinin yeri hakkndaki fikirlerini Elements of Physical Biology adl kitabnda (1924) ne srd. Lotkaya gre zihin beyni, tam olarak rastlantsal dzende ortaya kan kuantum sramalar ile kontrol ediyordu. Lotkann bu fikirlerinden bir yl sonra (1925), Bose-Einstein Younlamas (BEY) teorik olarak ne srld ve ancak 1995 ylnda deneysel olarak baarld. BEYa gre, btn oluturan birimler baz artlar altnda edurumlu ve ayn olarak davranabilirler. LASERde aslnda bir BEYdr ve edurumlu hale geen LASER n oluturan fotonlardr. Fotonlardan daha byk olan atomlarda belli artlar altnda (ok dk s) edurumlu olarak davranabilirler. Hepsi ayn davran sergilerler. Tpk bir dans topluluu gibi hepsi hareketlerinde ayn ritme uyarlar. Elemanlar bireyselliklerini kaybederler. Beynin btncl almasna benzeyen bu fiziksel sistemin, bir lde beyinde de olabilecei tartlmaya baland. Bose-Einstein younlamas bozonlardan oluan maddelerin mutlak sfr scaklna ok yakn deerlere kadar soutulmasyla ortaya kan maddenin bir halidir. Bu sper soutulmu maddede atomlarn byk ounluu en dk kuantum durumlarna ker ve bylece makroskopik skalada kuantum etkileri gstermeye balar. Baz durumlarda, uygun koullar saland takdirde, makroskobik bir sistemi oluturan elemanlar, birdenbire, son derece ahenkli bir "dans" iine girip, birbirlerinin tpatp ayns olan ortak bir dalga ilevine gre "edurumlu" (coherent) hale gelebilmekteler. Bunun sonucunda da, paracklarn ahengini salayan o minicik kuantum olaslk etkileri, makroskobik bir karakter kazanp grnr hale gelirler. Bu sistemler, byle bir olay birbirlerinden bamsz olarak tahmin eden Hintli fiziki Bose ile Einstein'n adlarna hrmeten "Bose-Einstein younlamalar" (condansate) olarak bilinirler. Bose-Einstein younlamalarnn en nl rneklerinden birisi, "stn iletkenler "dir. stn iletkenlik, normalde elektrik akmna kar bir diren gstererek elektrik akmnn gemesi srasnda s oluturarak akmn snmne yol aan iletkenlerin, soutulduklarnda (yaklak -200 dereceye kadar) akma kar neredeyse sfr dzeyde diren gstermeleri eklinde ortaya kan bir hadisedir. Byle bir stn iletkende ilerleyen akm, teorik olarak yzlerce yl boyunca herhangi bir snme uramadan yoluna devam edebilir. Teorik olarak, elektrik akmna kar oluan diren, iletkeni oluturan atomlarn rasgele hareketlerinden kaynaklanmaktadr ve bu rasgele titreimler de paracklarn farkl dalga ilevleri ile yakndan ilikilidir. Byle bir sistem soutulduunda, atom ve molekl hareketleri gittike azalacak ve mutlak sfr (-278 santigrat) noktasnda tm sistemi oluturan paracklar ayn dalga ilevine sahip bir Bose-Einstein younluu oluturarak "edurumlu" bir sistem haline dneceklerdir. te bu sayede elektrik akmna kar gsterilen diren son derece azalacak ve "stn iletkenlik" durumu ortaya kacaktr. Bildiim kadaryla, daha yksek scaklklarda

alabilecek stn iletkenler zerine almalar hzla srmekte ve muhtemelen ilerideki kuantum bilgisayarlarnn temelini de bu tip devreler oluturacak. Bu rnekler, Bose-Einstein younlamalarnn istisnai makroskobik rneklerinden bazlardr. Bu tip hadiselerin nemli bir zellii, kuantum etkilerinin byk boyutlara tanarak gzle grlebilir sistemleri etkileyebilir hale gelmesidir. Sinir bilimleri asndan, beyin gibi byk bir organn ve zihin gibi karmak bir ilevin aklanmasnda, bu fikir olduka ilgin almlara yol amtr. zellikle son 50 yldr, bu "edurumluluk" ve BoseEinstein younlamalarnn, bilincin temelini ve bilin bilimindeki "balant problemi", "teklik tecrbesi" gibi sorunlar aklayabilecek bir zemin oluturabilecei konusunda ciddi savlar boy gstermeye balamtr. Aslnda her an bedenimizde de kuantum mekanik olaylar iler. Kumsalda gnelenirken bronzlama, d dnyadaki nesneleri grme kuantum mekanik olaylardr. Mitokondrial ve hcresel H iyonu deiimi, solunum zincirindeki elektron transferi, hcrede enerji elde etmek iin alan krebs dngs Btn bunlar kuantum mekanikseldir.

Beyinde kuantum mekanii gibi yerel deil btncldr. Kuantum mekaniindeki dalga-parack ikilii, ruh-beden, zihin-beyin ikiliine benzerlik gsterir. Fizik-sinir bilimlerin i dnyas olan insanla d dnyay oluturan uzay arasnda bir balant noktas olaca fikri. Tp Biyoloji OrganizmaOrganlarDokularBiyokimya+Fizik(KUANTUM+KLASK MEKAN) gibi bir indirgemeyle parack dzeyine ulatrabilecei Sinir hcreleri aras iletimi salayan sinir ileticileri, klasik fizik yasalaryla aklanabilir ama bu aklama sinir iletimi ve sonucunda gerekleen olaylar aklamakta yetersiz kalmaktadr. Zihin-beyin, bilin sorununa imdiye kadar uygun bir aklama getirilememesi kuantum fiziinin etkisinin olduu fikri Beynin ktlesi ve belli bir potansiyele sahiptir. Mikroskobik boyutlardaki enerji transferinde kuantum mekaniinin etkisinin olduu dncesi.

Ancak beyinde kuantum mekaniinin ilediinden bahsetmek iin baz postulalar gereklidir. Kuantum mekaniinin ileyebilecei yaplar; 1.uzak mesafelere yaylabilmeli, 2.evreden iyi yaltlm olmal, 3.ok ksa srede kuantum durumlarnn ortaya kmasna izin verebilmeli, 4.btn beyin sinir hcrelerinde bulunan bir zellikte olmaldr. Elimizde, bunlarn bir ksmn karlayan kuantum beyin teorileri vardr.

Kuantum kuramnn tanmlar, alternatif olaslklar ok kk dzeyde kald surece, yalnzca molekl, atom veya atom alt paracklar dzeyinde deil, daha byk leklerde de uygulanabilmektedir. Mikroskobik kuantum ve makroskobik = makroevrensel klasik dnya arasndaki snr, 1980lere doru keskinlemeye balad. 1983te evreden yeterince uygun ekilde konumlanabilirse makroskobik sistemlerinde kuantum sistemleri gibi davranabilecei gsterilmitir.

KUANTUM GZLEMC SORUNUNUN NROKUANTOLOJSKopenhag Okulu: Gzlemci, dalga fonksiyonu olaslyla rastlantsal sonular grr. Gzlem ile eleen tek bir sonu ortaya kar. Dalga fonksiyonunda kmeye gerek duyar. Olaslklar dalga fonksiyonu ile belirlenir. Rastlantsaldrlar. Schrdinger denklemini bozar. Von Neumann, Kopenhang yorumunun dnyay gzlemci ve gzlenen sistem olarak ikiye ayrmasna kar kmtr. Bunlarn gerekte tek olduunu ve dalga fonksiyonunun kmesi iin yeni bir fizik yasasnn devreye girmesi gerektiini ne srmtr. Bu gerekte var olan ve fiziksel olmayan bir ey olmalyd. Sonunda Neumann bunun bilin olmas gerektii kansnda varr. Hugh Everettin oklu zihinler yorumu(oklu zihinler ifadesi, farkl beyinlerdeki blnm zihinsel durumlar ifade eder.), gzlemleyen atomun kuantum konumlarnn sadece olaslk deil, gerek olduunu syler. Bu ilgin teoride, olaslk durumlarndan her biri farkl evrenlerde gerek olarak bulunur. Everette gre, olas her ey dev bir evren iinde kk olaslk evrenleri olarak bulunur. Olaslk durumlarndan her birini gzlemleyen insanlar birok alt evrende bulunur. Ancak bu insanlarn birbirinden haberi olmaz. Btn olaylar ise bu dnyada gerekleir. Bu modelde olaslktan geree gzlemcilerle yaratlan gereklik geileri yoktur. Everettin teorisi iki soruya cevap veremez. Birincisi, dnya eer makroskopik st ste binmeleri ieriyor ise niin onlar alglayamadmz; kincisi ise, hangi fiziksel mekanizmalarn klasik son durumlar setiidir? Bilincin fiziksel bir arka plan ve temeli vardr ve bu fizik terimleri ile ortaya konulabilir olduunu gsterir. Edurumdan kma ya da st ste durumun evresel nedenle tek bir sonuca ulamas (decoherans) gerek bir fiziksel olaydr ve fizik laboratuarlarnda incelenebilmitir. Kuantum belirsizliinden klasik gereklik dzeyine gei, kuantum lm esnasnda olur ve llen nesne zerinde dsal etkilerle bunun olabilecei ne srlr. llen nesne ak bir kuantum sistemidir. Ak sistemlerin nasl davranacaklarn evre ile olan etkileimleri belirler. Herhangi bir gzlem(ciy)e gerek duyulmaz. Edurumdan kmay anlamann en kolay yollarndan biri dalga fonksiyonunun younluk matrisi ile yola kmaktr. Her dalga fonksiyonu iin bir younluk matrisi vardr ve bu matrislerin de Schrdinger dalga denkleminde bir karl vardr

Evren hakkndaki fizik yasalar nesnel bilgi ile dile getirilir ve bigi ancak gzlemler aracl ile elde edilir. Gzlemler ise yalnzca lme sreci ile gerekletirilebilir. Bu nedenle de gzlem bir anlamda lme ile e anlamldr.

NOROKUANTOLOJDE YEN BLMSEL YAKLAIMLAR

Ecclesn Dendron ve Psikonlarda Kuantum Tnellemesi

Eccles klasik fiziin dna karak, fiziki Frierich Beckin yardmyla, zihin-beyin etkileimini aklamaya alt. Teorisinde, beyin kabuunun ince temel yaps ile kuantum fiziini birletirdi. Ecclesa gre beyin kabuunun esas temel birimi dendrondur. Dendronlarn zihinsel temsilcileri ise psikonlardr.

Ecclesa gre, zihinsel olaylarn, beyinde nasl sinirsel-elektriksel olaylar meydana getirdii konusunda farkl bir teori gerekmektedir. Zihinsel olaylarn sonucunda, zihinsel olaya bal olarak farkl beyin blgelerinde kan akm art ve eker kullanmnda art meydana gelir. Btn bu sonular temelde keseciklerden sinir ileticisi boalmnn bir yansmasdr. Sinaps ncesi blgeye ulaan sinir uyars, son dm uyararak, kalsiyum iyonlarnn ieri girmesine neden olur ve ardndan kesecik ieriinin boalm ortaya kar. Bu boalm ilgili beyin kabuu blgelerinde kan akm art olarak gsterilebilir. Ancak eksik bir halka vardr. Dnceler(ncel neden) nasl beyinde belli blgelerin aktivitesini, almasn ve enerji kullanmn(sonu) artrabilir? Sinaps ncesi blgesinde, presinaptik kesecik zgaras denilen al bir yap bulunur. Kresel kesecikler 5060 angstrm apndadr. Sinir hcresinden ilerleyen elektriksel ya da iyonik elektrokimyasal uyar, aksonun ucundaki sinaps ncesi blgeye ulatnda, boaltma olarak adlandrlan, keseciklerden sinir ileticilrinin salnmna neden olur. Sinir uyarlarnn ou, bir presinaptik kesecik zgarasndan tek bir kesecik boalmna neden olur. Bu snrlama olaslkla, parakristalin presinaptik kesecik zgarasnda keseciin gmlm olmasndan kaynaklanr. Sinir ileticilerinin boaltm, beyin kabuundaki temel birimsel aktivitedir. Her hep-ya da hi boaltm ile sinir ileticilerin serbestleii, ksa sreli uyarc sinaps sonras potansiyele neden olur. Bir sinir hcresine yeterli byklkte bir uyar oluturabilmek iin (1020 mili volt), kk uyarc sinaps sonras potansiyellerin binlercesinin bir arada etki gstermesi gerekir.

Sinaps ncesi blge, gelen elektrokimyasal uyar ile uyarldnda, boaltma olasl 1den daha az olan bir erevede ortaya kar. Bu termodinamik ya da kuantum mekaniindeki istatiksel kavram akla getirir. Her dendritteki sinapslar zerinde dikensi kntlarn binlercesinin oluturduu yerel uyarc sinaps sonras potansiyellerin bamsz istatiksel toplam, sonu uyarc sinaps sonras potansiyeli oluturur. Boaltma, temel olarak presinaptik kesecik zgarasnda bir kanaln almasna ve sinaptik arala kesecikteki sinir ileticisi salnmna baldr. Bu klasik fiziin kurallarn kapsayan mekanik ilemdir. Olaslk salnmnda, kuantum mekaniinin roln incelemek iin, kalsiyum iyonu etkisi de devreye sokulmaldr. Beck ve Ecclesa gre bu durumda, serbestlik derecesi 1 ile tek paracn(sinir ileticisinin) hareketi bir bariyer zerinde modellenebilir. Bu modelleme kuantum mekanii tnelleme ileminin benzeridir. Zihinsel olaylarla sinirsel olaylarn oluumu

Eccles ve Becke gre, beyin kabuu dikkatle deerlendirildiinde anahtar mekanizmann sinir ileticisi boaltm olduu grlecektir. Zihinsel abann yokluunda olaslk genlikleri birbirinden bamsz olarak etki ederler. Zihinsel younlama ile bir dendronda, tam bir btnlk iinde sinir ileticisinin boalma olasl artar. Bu yolla ok sayda olaslk genliklerinin bir araya gelmesi, edurumlu bir beyin meydana getirecektir. Walkerin Kuantum Sinaptik Tnellemesi

Walkera gre, sinir iletiminde ne srlen kalsiyuma bal sinir ileticisi salnm teorisi, klasik anlaya gre, herhangi bir sinir uyarmnn(aksiyon potansiyeli) sinir hcresi sonlanmna ulamas(presinaptik blge), iyonize kalsiyum aracl ile iinde sinir ileticileri bulunan keselerin almasna neden olur. Salnm olasl ve keseciklerin almas deiik faktrlere baldr, p=0,010,9 arasnda deiir. Yksek p deerli sinaplarda, baz kalsiyum balanma yerleri, uyaran gelmeden nce kalsiyum ile doldurulmutur. Bu hazr balanmadan dolay daha ksa srede daha fazla salnm olur. Baz proteinler salnma yardm eder, sinir ileticisi salnmnda devreye girerler: sinaptotagmin1 ve 2, munc13,sintaksin Bunlardan sinaptotagminler kalsiyum duyargalardr ve hassasiyetlerinin 2 kat artmas sinir ileticilerinin boaltlmas olasln 16 kat artrr. ki yz kadar kalsiyum iyonu, tek bir kalsiyum kanalnn almas ile salnm balatabilir.

Walker, sinir hcresi son ksmnda kesecik salnmna neden olan kalsiyumun enerjisinin sonuta elektronlardan geldiini belirler(Ca++ iyon yaps nedeni ile).Genelde ne srlen fikir, presinaptik blgeye kalsiyum iyonunun deneysel olarak verilmesi, kesecik boalm ile atelemeye neden olur eklindedir. Herhangi bir teorinin, sinir hcreleri aras balant yerinin neden zel yapda olduunu aklamasnn gerektiini, ancak kalsiyum teorisinin bunu yapamadn ne srer. Walker, geleneksel bak asndan farkl olarak kalsiyum sinaptik geite ikincil bir grevi olduunu dnr. Baz canllarda elektriksel+ kimyasal iletim bir arada bulunur. Her iki tipte de elektriksel sinaplarn bant aral yaklak 150 180 A0 aralndadr ve sinir ileticisi ieren kesecikler bulunur. Kuantum mekaniksel tnelleme iin uygun yaplardr.

Elektriksel sinaplarda, elektriksel iyonik akm dorudan bir yerden dierine geer. Bu tr sinapslar memeli beyninde ve retinasnda bulunur. Bu sinapslar birbirine 3,5 nm kadar yakn olabilirler(kimyasallar 2040 nm aralkldr).Kimyasal bir sinapta ileti gecikmesi 2msan iken elektriksel sinapta bu sre 0,2 msaniyeden ok ok ksadr. Dolays ile elektriksel sinaplar ok hzldr. Bu hzdan ve sk balant zelliklerinden, kuantum tnelleme iin olduklar kadar btncl beyin almas(ezamanl nronal boalm) iinde en nemli yerdir. Sinaptik gei iin elektrik akm denklemi u ekildedir;

I= .e.ng. fMEPP

:Molekl bana tnelleyen elektron says ng: bir kesecik kaps molekl says e: elektron yk fMEPP : motor son plak minyatr potansiyel boalm frekans(Minyatr motor son plak potansiyelleri, herhangi bir sinir salnm olmadan, sinir sonlanm yerlerinden kaynaklanan, tamamen rastlantsal olduu dnlen potansiyellerdir.Bunlar motor son plak grlt ya da dikenleri eklinde olabilirler ve yaklak 50 Hz salnm yaparlar.Walkera gre bu salmnlar kuantum mekanik tnellemenin bir sonucudur.zellikle yakn zamanda bilinle ilikilendirilen edurumlu gamma beyin dalgalarnn, Walkerin denklemleri ile uyumu olmas dikkat ekicidir.

Penrose ve Hameroffun Kuantum Nesnel ndirgenmesi

Penrose kuantum mekaniinde tartma konusu olan, znel ve nesnel indirgenme arasnda da ayrm getirir. znel indirgenme iin bilinen aklamay yapar. Bir kuantum sisteminde ne olduu gzlenene kadar herhangi bir zel durumda deildir. Gzlem, sistemde bir indirgenme/kmeye neden olur. Bu geleneksel kuantum teorisinin bak alarndan biridir. Nesnel indirgenme ise Penrosenin bir kefidir ve grelilik ile kuantum mekaniini birletirme giriiminden kaynaklanr. Nesnel indirgenmeyi, kuantum mekaniksel bilin teorisinin iine katar.

st ste binme durumlarnn her birinin kendi uzay-zaman geometrisi vardr. zel durumlar altnda, mikrotbllerde de st ste binme gerekleir ve sonuta bir seim gerekletirilir. Nesnel indirgenme, bir seim yapldnda dalga fonksiyonunun kmesidir. evresel proteinler bir dereceye kadar nesnel indirgenmenin ayarlanmasn ynetirler. Penrose ve Hameroffa gre n-bilin bilgisi, temel Planck leinde, uzayzaman geometrisinde kodlanr. Bu lekteki olaylar bilin durumlar ile sonulanr. Platonik bir bak as da yakalayan Penrose, bilin durumlarnn kendi dnyalarnda bulunduunu ve bizim zihinlerimizin oraya ulatn ne srer.

Penrose ve Hameroff beyinde, kuantum e durumu st ste binmesinin gerekleebilecei nesnel indirgenme ve bilin doabilecei en uygun yer aramasnda baz lekler kullandlar. Bunlar: 1.Sk bulunmas 2.levsel olarak sinir hcreleri arasndaki balantda ve hcre yapsnn devamllnda yer almas 3.Periyodik ve kristal benzeri yapda olmas

4.D evreden etkilenmemesi iin kendini izole edebilmeli 5.levsel olarak kuantum seviyesi olaylar ile ilikilendirilebilmeli 6.Tpk ve silindirik olmal 7. Bilgi ilemeye elverili olmaldr. Btn bu zellikler ksm olarak hcre zarlarnda, DNAda, zar proteinlerinde ve sinapslarda vardr. Ancak bu zelliklerin tm sinir hcreleri iindeki mikrotbllerde vardr. Mikrotbller; sinir hcrelerinde iskelet hcrenin atsn salad gibi sinir hcrelerini birbirine balayan yerlerin almas da dzenlerler ve molekler yapdadr.

Mikrotbillerin kuantum bilgi ileme de yeri olabilecei ve bilincin kaynan oluturabilecei hala tartlmaktadr.

Nesnel indirgenme modeli; sinir hcresi almasn kontrol etme ve dzenleme, bilin ncesinden bilinli duruma geme, hesap edilemezlik, nedensellik, imdi ierisinde farkl st ste binmelere balant, zamann ve bilincin ak, ardkl, zgr irade, balant sorununu zme: zihin- beyin nerede ilikilidir.

Umezawann Kuantum Alan Teorisi

Kuantum alan teorisindeki Nambu-Goldstone teoremi, vakumlarn yapsn gayet iyi ekilde aklar. Nambu-Goldstone bozonlar ktleleri sfra ok yakn bozonlardr. Temelde ok kk enerji oluturmak iin yeterlidir. Bunlar ktlesiz Bose- Einstein kuantumu olarak, su moleklnn kendi ekseni etrafnda dnmesine etkisi olan yeni bir deikendir. Kuantum alan teorisinde Nanbu-goldstone teorisi, herhangi bir youn ve devaml simetrinin kendiliinden krlmas sonucu, ktlesiz bir kuantum olan NGB oluumuna imkn verir. Vakumlarda ayn ynde olan dzenlenmeden sapma, bir moleklden dierine ardk olarak, adeta dalga yaylmas gibi aktarlr ve iliki vakumlarda kendiliinden simetri krlmas yapar.

Klasik fiziin ok parac ele alan, yerel olmayan, btncl ve edurumlu davran tanmlamas mmkn deildir. leri derecede etkilenmeden kalma ve geni lekli uyum durumu, termodinamik kanunlarna gre gl enerji girdisinin yokluunda mmkn deildir. Oysa kristaller, sper iletkenler ve ferromanyetik dardan enerji kayna olmadan yaplarn bozulmadan devam ettirirler. Bu maddelerin bunu nasl yapt ancak kuantum alan teorisi ile aklanabilir. Bellek iin de ayn ey geerlidir. Uzun sreli kalcln devam ettirebilen ve tm beyne geni lekli olarak yaylabilen bellek, zelliini kuantum alan teorisinin kurallarn iletmesinden alr. Dardan gelen uyaranlar, eer beynin zemin durumunda herhangi bir deiiklik yapmadan, ktlesiz Nambu-Goldstone bozonlar oluturuyorsa, bilin olumadan bellek oluur.

Sonsuz bir hacimde bozonlar ktlesiz olduklarndan, en kk bir enerji uyarma neden olabilir. Buna karn sonlu bir hacimde, NGBler sfrdan daha byk ktle kazanrlar. Uyarm enerjisi belli bir eiin zerine ykseldiinde, bellein bilinli kaydedilmesi gerekleir. Bu uyarlma durumlarnn belli sreleri vardr ve gnlk yaammzda deneyimlediimiz hatrlama, uyanklk, farkndalk ve dikkat odaklamada ayn durum devam eder. Ancak zemin durumdan uyarlmann daima bir sresi vardr. Tpk yaanlan deneyimlerin bir sre devam etmesi gibi. Ksa sreli bellek de benzer ekilde ele alnr. Ksa sreli bellein farkl trlerinde, beyindeki farkl uyarlma seviyeleri devreye girer.

Kuantum alan teorisinin aklayabildii bilin-zihin olaylar: Zihin/bilin-beyin balant sorunu Bilin birlii Zihin ierii, znellik Algoritmik olmayan bilgi ileme zgr irade Bellek oluturma, hatrlama ve unutma Anestezik maddelerin bilinci geici kaldrmas

Hu ve Wunun Spin Aracl Kuantum Bilin Teorisi

Yksek voltajl hcre zar iindeki elememi ekirdek spinleri veya elektron spinleri bilin iin esas yerleim yerleri olabilir.

Kuantum spin teorisine gre, bilinli beynin almas zetle u ekildedir: sinir hcrelerindeki aksiyon potansiyelleri denen iyon deiimlerinin neden olduu zardaki iyonik elektriksel akmlar atom ekirdei spin etkileimleri ve paramanyetik O2/NO(nitrik oksit) ile ayarlanr. Hcre zar proteinleri iindeki ekirdek spinleri farkl derecelerde kuantum etki ederek, sinir hcreleri a makroskobik yapsn etkilerler. Bu etki ile de grnen bedensel hareketler veya duyumlar meydana gelir.

KAYNAKLAR www.kuantumbeyin.com www.neuroquantology.com www.genbilim.com www.tiptr.com http://archive.nqeprints.com Kuantum Beyin(Dr.Sultan Tarlac) Dr.Sinan Canan