Katalog

RMALAR I ilirmi? macılar, bunu doğrusal olmayan matematık modellerle destekledıler Daha sonra ıse daha farklı, hatta tam karşıt bır yaklaşım ortaya atıldı Harvard Tıp Okulu'ndan kardıyolog Ary Goldberger, bır ölçude, kaosun, beyın ıçın olduğu gıbı, kalbın sağlıklı ışleyışı ıçın de gereklı olduğunu ılerı surdu Kalp vuruşlarının bır metronom (tempo ölçeğı) gıbı sabıt olmadığı bılınmektedır, vuruşlar arasındakı aralıklar, kuçuk fakat ölçulebılır mıktarlarda değışmektedırler Goldberger, bu kuçuk çalkantıların rastgele olmadığını, fakat kaotık olduklarını belırtmektedır Sınır sıstemı tarafından duzenlenmektedırler Ustelık, çalkantılar sağlıklı kışılerde, hasta olanlara göre ddha kaotık gözukmektedırler Goldberger, sağlıklı bır kalbın atışlarını bır frekans dızısı ıçınde sureklı değıştirdığını belırtıyor Kalp yaşlanıp hastalanınca, kalp atış aralığındakı çalkantılar daha duzenlı ve perıyodık olmakta, frekanslar dızısı azalmakta ve bırkaç frekans daha çok yınelenmekte Goldberger, kalp atışı aralığındakı perıyodık çalkantılar çok yınelendığı zaman, surecın kalp durmasıyla sonaerdığını söyluyor Kalp nıçın kaosu gereksınsın? "Sağlıklı olmak Için" demektedır Goldberger, "Slzlnle çatışan çevreyle mücadele edebilmek için Periyodik, tekduze blr dlnamlk Içinde sıkışırsanız, bunu başarmanız çok zordur. Kaos, bu gerekli değişkenliği sunabllecek blldlğlm tek mekanlzma." Kalbın kaosa gereksınımı olduğu kabul edılırse, kalp krızını önlemek amacıyla kullanılabılecektır Goldberger, bır gun hastaların, kalp atışlarını ızleyecek ve doktorların burosundakı bılgısayarlara bılgı gönderecek kuçuk aygıtlar takacaklarını duşunuyor Bılgısayar, bılgılerı çözumleyecek ve kalp atışlarındakı kaos duzeyının tehlıkelı bır duzeye duşup duşmedığını belırleyecektır Tehlıke söz konusuysa, doktoru mudahale etmesı ıçın uyaracaktır Bunların gerçek olacağı gunden uzaktayız Kaos kuramı kendısını kanıtladı, fakat en azından biyolojik blllmlerde, yararlı olduğunu kanıtlamak ıçın çabalamaktadır Bırçok durumda, matematığın gerçek dunyayla bır ılışkısı olup olmadığı açık değıldır, doğadakı karmaşıklığa öykunen bır matematık modelın her şeyı açıklaması beklenemez Bırısı herhangı bır biyolojik sıstemın kaotık davranış gösterdığını ortaya koyduğunda, akla hâlâ şu soru gelmektedır "Pekl öyleyse, bu neyi gösterir?" Kaos kuramcılan, laboratuvar deneylerıyle doğrulanmış tahmınler yapmaya başlayıncaya kadar bu soru guncellıgını koruyacaktır Fızıkçı Micheal Shlesinger, "Blllm tahmın edllebllirllllkle sınanıyor. Bana billnmeyen bır durum verin, ben size ne olacağını soyleyeyım. Eğer bunu başarabiliyorsam, yararlı bir kuramın var demektlr" dıyor Gerçekte olay bunun ötesınde, çunku çok genış çaplı eskı bır hareket olan ma tematığın doğrusal olmayan dınamıklerını bıyolojıye uygulamanın bır parçası Ooğrusal olmayan dınamıklerı uygulayan araştırmacıların tumu kaosu bulmuyorlar, Araştırmacılar, beynımızın kalbımızın ve belkı gelenlerımizın hucrglennde karmaşık, fakat matematıksel olarak tanımlanabllır davranış örneklerının kanıtlan buluyorlar Kalbin kaosa gereksinimf var oşusunda Ise düzen hâklm Blkjlsayarlar ya bağlı olduğu görulmekte Kalıfornıya Unıversıtesı'nden nörofızyolog Walter J.Freeman, tavşanlar ustunde yaptığı bır deneyde, koku alma soğanındakı noronların uyarılmasıyla ortaya çıkan elektrıksel etkınlığı ınceledı Her soğana 64 elektrot yerleştırdı ve tavşanlar hıçbır koku almadıkları zaman, noronların duşuk duzeyde elektrıksel etkınlıkte bulunduklarını gözledı Fakat tavşanlar koku aldıkları zaman, noronlar şıddetlı bır etkınlık gosterıyorlardı Dığer bır nokta, koku alma soğanının bazı bolumlerının otekılerden daha etkın olmalarıydı Elektrıksel etkınlıkte bellı bır duzen olmamasına karşın, tavşanlar aynı kokuyu aldıklarında noronlar aynı elektrıksel tepkıyı verıyorlardı Bu elektrıksel uyarılmalar aslında noronların canlı kalmalarını sağlıyordu Noronlar, etkın olmazlarsa oluyorlardı Rapp, bu çalışmayı daha ılerı bır aşamada surdurdu Bu kaotık, durgunluk perıyodık bır hal alıp mılyonlarca noron bır araya gelerek bırlıkte hareket ettığınde, sonuç sara nöbetinde olduğu gıbı anlık bır bllinç yitırimı olacaktı Rapp, epılepsı hastalarının beyın dalgalannı gözledı ve nöbet anında daha az kaotık olduk'arını, yanı daha duzenlı ve perıyodık bır hale geldıklerını saptadı Bu buluş hastaların tedavısınde rol oynayabılır Doktor, hastasının beyın dalgalannı gozleyerek, nöbetlerı önlemek ıçın daha etkın bır bıçımde ılaç tedavısı uygulayabılır Oynadığı rol tam olarak belırlenememış olmasına karşın, kalp de kaosla çevrılı gozukmektedır 1970'lerın sonlarına doğru, MIT'ten Rlchard Cohen, en yaygın kalp krızı olan ventrlkuler fibrilasyon sırasında, kalbir. duzenli atışlardan kaotlk atışlara geçtlğini ılerı surdu Bu aslında sezgısel bır goruştu, ancak araştır kaos, doğrusal olmayan bır sıstemın gösterebıleceğı davranışlardan yalnızca bır tanesı Fakat, doğrusal olmayan dınamık ustune çahşan araştırmacılar, genelde, bılıme ındırgemecı yaklaşımın, karmaşık bır biyolojik sıstemı ortaya koymada sınırlı olduğu goruşunu paylaşıyorlar AT örneğl: Tırıstan dörtnala FlorıdaAtlantıc Unıversıtesı'nden Scott Kelso, hayvanların, mılyarlarca nöronu ve kılolarca kası, bır hareketı uretmek ıçın nasıl duzenledığını araştırmış Örneğın bır AT, tırıstan dörtnala koşmaya geçerken bacaklarını nasıl eş zamanlar? Tırısta, her dıyagonal bacak çıftı, bırlıkte hareket eder Orneğın, sağ ön bacak ve sol arka ayak aynı anda yere basar Bır noktadan sonra, bacaklar daha hızlı hareket ettıkçe, tırıs duzensızleşır ve at başka bır fıgurasyona geçer Bu, önce arka ıkı ayağın aynı anda yere basması ve bunu ıkı ön ayağın ızlemesınden oluşan dörtnala koşudur Bir hareketten otekıne bu anı "geçış donemı", doğrusal olmayan bır olaydır, fakat kaotık değıldır Kelso, bunu tanımlayan matematıksel denklemlerı bulmayı başardı Şımdı ıse beyın hucrelerının hareketı başlatan mekanızmalar uzennde çalışıyor Organlardakı duzenlemeyı tanımlayan denklemlerın noronların arasındakı duzenleme ıçınde geçerlı olduğunu duşunuyor Nörobıyologlar, dahaönceden, nöron ağlarında rıtmık davranışın ve geçış dönemlerının varlığını kanıtladılar Kelso, bu ıkı duzeydekı olayların bağlantılı olduklarını kanıtlarsa, yalnızca atlara değıl, tum ötekı hayvanlara da uygulanabılecek bır hareketın bırleşık kuramını ortaya koymuş olacak Kalp ve kaos Karşı kaotik sistem Matematıksel bıyologlar, yaşayan organızmaların davranış ve organızasyonlarını kontrol eden yasaları anlamaya çalışmak gıbı çok ıddıalı bır atılımdalar Bun lardan bırı de, Pennsylvanıa Unıversıtesı'nden Stuart Kauffman. Kauffman, ınsan gen harıtasının bır bılgısa yar modeltnı yarartı Gen harıtasındakı başlıca zorluklardan bırı, yaklaşık 100 bın farklı gen ıçermesı ve bu genlerın yalnızca yuz çeşıt hucre uretmelerı Bır ınsandakı her hucre aynı genlere sahıp olmasına karşın, tum genler her hucrede aynı ışlevı görmuyorlar, örneğın, bır kas hucresını bır nörondan ayıran gen etkınlığının farklılığı Hucre evrımı kuramına göre ınsan vucudundakı değışık tür hucrelerın her bırı, Darvvıncı doğal seçım sonucu evrimlerını gerçekleştırdıler Kauffman ıse butunuyle farklı bır sonuca ulaştı Bılgısayar modelınde, 10 bın gen (ınsan hucresındekı gen sayısının onda bırı), genler ın ne zaman ışlev görup ne zaman gormeyeceklerını belırleyen basıt doğrusal olmayan kurallara göre etkıleşıyorlar Kauffman bu sıstemı çalıştırdığı zaman, bunun 100 sabıt konfıgurasyondan yalnızca bırını ortaya koyduğunu buldu 100 sabıt konfıgurasyon, genlerın etkın ve etkın olmayan bıçımde 100 farklı dağılımıdır ve bunlar, ınsanın 100 tur hucresıne karşılık gelmektedırler Kauffman, bu surecı "karşı kaos" olarak adlandırdı Bır kaotık sistem yalnızca bırkaç değışkenle duzensızlık yaratabılırken, Kauffman'ın karşı kaotık sıstemı 10 bın değışken ıçerıyor ve yıne de, duzen kurulabılıyor Kauffman haklıysa ınsan gen yapısı, bılgısayar modelı gıbı kendını duzenleyen bır sistem olabılır, ınsan hucresı turlerı dızısını kendısı uretebılır, doğal seçıme gerek olmadan Organızmalann, seçımden değıl, seçımın ışlev gorduğu bu sıstemlerın özduzenleyıcı ozellıklerınden ılerı gelen bazı özellıklerı olabılır" dıyor Kauffman Genlerın neden yapıldıkları ustune duşunmeden, bır sistem olarak nasıl etkıleştıklerını gösteren bır matematıksel model ıle, yuzyıldır kabul edılen bıyolojının temel kuramlarından bırını sarsıyor Bu doğrusal olmayan dınamıkler ustune çahşan araştırmacıların ıhtıraslarını gösteren guzel bır örnek Kauffman, "Yaşam kuramını yenlden düşunmellyiz" dıyor (Oiscover, Mayıs 89)