Tüm Üç Hücreli Biyolojik Sinir Ağı Motiflerinin Kısa- ve Uzun Dönem Bellek Davranışının İncelenmesi
Research to Short- and Long Term Memory Effects of Three Nerve Cell Motif Based Neuronal Networks
Yazar: Turan, Ahmet; Kayıkçıoğlu, Temel
Dergi: Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 12 No. 2, 2018
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Biyolojik ağ,motif,hodkgin-huxley hücre modeli,kısa-dönem bellek,uzun-dönem bellek

Bellek ve öğrenme ile ilgili önemli biyolojik  çalışmalar yapılmaktadır. Beyin hücrelerinin, çözelti ve canlı doku  ortamlarında incelenmesi ve ayrıca elektron mikroskopla görüntü çalışmaları,  önemli bulgular ortaya koymuştur.  Elde  edilen biyolojik veriler, beyinde çok sayıda sinir hücresinin, karmaşık  bağlantılar oluşturduğunu göstermiştir. Bu büyük biyolojik sinir ağı  yapısında; tekrarlanan ve motif olarak isimlendirilen bölümler gözlenmiştir.  Bu motiflerin, biyolojik sinir ağlarının temel yapı blokları olduğuna ve ağda  önemli fonksiyonel roller oynadığına inanılmaktadır. Beyindeki bu sinir  ağının bellek davranışını anlamak için, motiflerin davranışlarını bilmek  gerektiği düşünülmektedir. Bu deneysel veriler yardımıyla, motifler hesapsal  yöntemlerle modellenmiştir. Modeller üzerinde yapılan çalışmalardan;  motiflerin biyolojik bellek davranışları incelenmektedir. Bu çalışmada tüm üç  hücreli sinir ağı motiflerinin kısa- ve uzun dönem bellek fonksiyonları  incelendi. Motifler, graph teorisi kullanılarak oluşturuldu. Motifleri  oluşturan sinir hücreleri, Hodkgin-Huxley model kullanılarak, hücrenin soma  kısmında, tek bölme şeklinde modellendi. Ayrıca hücreler arası bağlantı,  kimyasal sinaps şeklinde modellendi. Oluşturulan tüm üç hücreli motif  modelleri, Matlab yazılım ortamında geliştirildi. Modeller üzerinde yapılan  çalışmalarda elde edilen sonuçlardan, üç hücreli motiflerin kısa –ve uzun  dönem bellek davranışı gösterme durumları belirlendi. Çalışmanın sonunda, üç  hücreli motiflerden kısa –ve uzun dönem bellek davranışı sergileyenler tespit  edildi.

There areimportant biological studies on memory and learning. Examination of brain cellsin solution and living tissue media and also image studies with electronmicroscope revealed important findings. The obtained biological data showedthat many nerve cells in the brain formed complex connections. In this greatbiological neural network structure; repeated and motif-named sections wereobserved. These motifs are believed to be the building blocks of biologicalneural networks and play important functional roles in the network. It isthought that in order to understand the memory behavior of this nerve networkin the brain, it is necessary to know the behavior of the motifs. With the helpof these experimental data, the motifs are modeled by computational methods.From studies done on models; biological memory behaviors of motifs areexamined. In this study, short- and long-term memory functions of allthree-cell neural network motifs were examined. Motives were created usinggraph theory. The nerve cells forming the motifs were modeled in the soma partof the cell using a Hodkgin-Huxley model as a single chamber. In addition, theintercellular connection was modeled as a chemical synapse. All three-celledmotif models were developed in the Matlab software environment. The results ofthe studies on the models showed that the three-cell motifs showed short-termand long-term memory behavior. At the end of the study, short-term andlong-term memory behavior of three-cell motifs were determined.