Bilim adamları burundaki kokuya duyarlı hücrelerin algılama kapasitesinin bir eşi olmadığını ifade etmektedirler. Dahası, insan burnunun tamamıyla yerini alacak bir elektronik cihazın geliştirilmesinin imkansızlığı da dile getirilmektedir. Profesör James Harper: Elektronik burun insanlardakinin yerini alacak bir şey değil, bir tamamlayıcıdır. diyerek, elektronik burnun sadece yardımcı olabileceğine dikkat çekmektedir. NASA da görevli koku uzmanı George Aldrich, insan burnunun yerine geçecek hiçbir şey olmadığını ifade etmektedir. Netice itibarıyla yaratılıştan mevcut burun modeli ile elektronik burun modeli arasında bir karşılaştırma yaparsak: Elektronik burunlar insandaki gibi binlerce kokuyu değil, sadece sınırlı sayıda kendilerine öğretilen kokuyu algılayabilmektedir. Bilgisayar destekli elektronik burunlar, insan burnu ve beynine kıyasla oldukça büyüktür; yoğun bir kontrol ve bakım altında çalışan hassas cihazlardır. Dahası sensörlerin kısa ömürlü olması önemli bir problemdir. Halbuki yaratılıştan bahşedilmiş koku alma sistemimiz, bir hayat boyu sürdürdüğü vazifesinde herhangi bir bakıma dahi gerek duymaz. İnsanlardaki koku alma işlemi bir saniyeden çok daha kısa sürede olup biter. Elektronik benzerinde ise analiz süresi saniyeler hatta dakikalar alır. Sensörlerin ayarlanması ve bağlı oldukları bilgisayarın programlanması oldukça önemlidir. Yüksek nispetlerde su, alkol, karbondioksit ve asetik asit cihazın hassasiyetini bozabilmektedir. Ayrıca elektronik burnun, koku uzmanları tarafından son derece hassas biçimde programlanması da gerekmektedir. Aksi takdirde bazı kokular cihazın yanlış veya kararsız neticeler vermesine sebep olmaktadır. Unutmamalıdır ki; sensörler ve bilgisayardan oluşan bir sistem, mantıklı bir muhakeme mekanizmasından da yoksundur. Oysa bu, insanların daha küçük yaşlardan itibaren farkında olmadan yapabildiği bir işlemdir. Bir bebek doğar doğmaz koku alma duyusunu kullanarak annesini tanıyabilir; doğduktan iki gün sonra kokuları ayırt edebilir. apache ah-

Elektronik Burun Prof. Dr. Bekir KARLIK Elektronik burun, gerçek burnun yerini tutabilir mi? Beyinde dev bir haberleşme merkezi gibi çalıştırılan bezelye büyüklüğündeki yapı... Hayatımızın devamlılığında koku alma hassamıza verilen büyük vazifeler... Kokunun tanıtımı ve koku algılama sistemi Taze çekilmiş kahvenin bize hoş gelen kokusunun kaynağı, kahveden yayılan uçucu koku molekülleridir. Halen tabiatta kaç farklı çeşit koku olduğu bilinmemektedir. Milyonlarca değişik molekül veya bunların değişik terkipteki kombinasyonları dikkate alınırsa, binlerce koku olduğu söylenebilir. Kokuya karakteristik niteliğini veren, moleküller arasındaki mikroskobik değişikliklerdir. Pişmiş taze bir yumurta ile çürük bir yumurtayı birbirinden ayıran özellik, bunlardan çevreye yayılan moleküllerin yapılarındaki farklılıktır. Tek bir karbon atomu değişikliği bile, çekici bir kokuyu itici hale dönüştürebilir. Havaya ne kadar yoğun miktarda molekül karışırsa, meydana gelen koku da o kadar belirgin olur. Fiziki bir prensip olarak sıcaklık artışı, molekül hareketlerinin hızlanmasına vesile olur, böylece koku molekülleri havada serbest hareket edecek şekilde hızlanıp geniş bir alana yayılabilir. Mu cizevi bir organ: burun Burnun sadece % 5 lik bölümü koku almakla vazifelendirilmiştir. Gün boyunca ortalama 23.000 defa nefes alıp veririz. Bu esnada hava, burnumuzda akciğerler için en uygun ısı ve neme kavuşur, ayrıca süzülerek tozlardan temizlenir. Bu sırada kokular da algılanır Bir nefeslik hava dediğimiz, yeryüzündeki hayat için yaratılmış özel gaz karışımında, milyar kere trilyon sayıda molekül ve koku taneciği yer alır. Burna giren havanın bir kısmı buradaki özel kemikler vasıtasıyla burun boşluğunun 3-4 cm kadar üst bölümündeki koku alıcı bölgeye yönlendirilir. Aslında çok sayıda farklı molekülden meydana getirilmiş bir terkibi tek bir koku olarak algılarız. Mesela, beyaz ekmek kokusu yaklaşık 70 değişik koku molekülünden oluşur. Kahve kokusunun da en az 150 ayrı kimyevi maddenin terkibiyle ortaya çıktığı tahmin edilmektedir. Bazı parfümler 500 civarında farklı maddenin karışımından meydana gelir. Biz farkında olmadan burnumuzdaki analiz mekanizmasıyla, oldukça küçük nispetlerdeki bu kimyevi maddeler saniyeden de küçük zaman dilimlerinde tahlil edilir. Koku taneciklerinin nasıl tanındığı konusundaki teorilerden biri R. W. Moncrieff tarafından ortaya atılan sterik teori dir. Buna göre değişik şekil ve büyüklüklerdeki koku tanecikleri, koku bölgesinde bulunan kendilerine has alıcılarla kilit-anahtar uyumunda olduğu gibi birleşirler. Kilidin sadece belirli bir anahtar tarafından açılması gibi, koku alıcıları da kendilerine özel moleküller ile harekete geçirilir. John Amoore un geliştirdiği bu teoriye göre tabiattaki bütün kokular yedi ana kokunun karışımından oluşmaktadır. Luca Turin in savunduğu titreşim teori sine göre ise koku alıcıları birer spektroskop gibi çalıştırılmakta ve moleküler titreşimler tespit edilmektedir. Burundaki alıcıların, koku moleküllerinin titreşim frekanslarına uyumlu olarak yaratıldıkları anlaşılmaktadır. Bu, gözdeki özel hücrelerin, ışığın çeşitli dalga boylarına uyumlu şekilde yaratılmaları gibidir. Turin, kokunun algılanma mekanizmasında, elektron transferine dayanan kompleks süreçlerin yer aldığını düşünmektedir. Bunların dışında difüzyon gözeneği, moleküler titreşim ve piezo tesiri teorileri olsa bile koku algısı sırasında burnumuzdaki alıcı hücrelerde ne gibi işlemler gerçekleştiği tam olarak çözülememiştir. Sayıları 10-50 milyon kadar tahmin edilen koku alıcı sinir hücrelerinin vazifesi, koku moleküllerinin taşıdıkları mesajları alarak koku soğancığına taşımaktır. Koku alıcı hücre; hücre gövdesi, silya kısmı ve akson uzantısı olarak üç ana bölümden yapılmıştır (Şekil 2). Hücrenin bir ucundaki koku tüycüklerinin boyları 0,1-0,15 mm, sayıları ise 10-30 arasında değişir. Bu tüycükler koku reseptörleri için çok uygun ve verimli bir iskelet teşkil eder. Böylece küçücük bir bölgede, koku moleküllerinin reseptörlerle iletişim kuracağı geniş bir alan ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca son araştırmalar göstermiştir ki, her koku hücresinde, bin değişik koku reseptörü türünden sadece biri bulunur. Hücre gövdesi, pek çok karmaşık işlemin gerçekleştiği; akson, elektrik sinyalinin taşındığı; tüycükler de koku molekülleri ile temasın kurulduğu bölgelerdir Burundaki iki koku bölgesine karşılık, beyinde de dev bir haberleşme merkezi veya üssü gibi çalışan bezelye büyüklüğünde iki koku soğancığı bulunur. Koku hücrelerinde açığa çıkan sinyal, aksonlarla beynin ön bölümündeki koku soğancıklarına taşınır. Bunun için yaratılmış 10-100 arasında aksonun teşkil ettiği demet, topluca kalbur kemiğinin içinden geçer. Kalbur kemiği, koku sinirlerinin geçişine imkan tanıyacak şekilde delikli bir yapıda yaratılmıştır. Kafatasının bu bölümündeki harika yapı, koku almadaki pek çok hassas nakışlardan sadece biridir. Kalbur kemiğinin hususi delikleri olmasaydı, sinirlerin birbirleriyle bağlantı kurmaları, dolayısıyla koku almak imkansız hale gelirdi. Koku soğancıklarında milyonlarca bilgi yeniden düzenlenir ve yorumlanmak üzere, özel kanallarla beyindeki koku korteksi, hipokampus, amigdala ve hipotalamus bölgelerine gönderilir. Herbir sinyal, koku alıcı hücrelerin temasta olduğu 2.000 kadar küçük merkezden kendine uygun hazırlanmış olanına gelir. Bu gerçeği keşfeden araştırmacıların ortak görüşü, farklı reseptörlerden toplanan bilgilerin son derece organize olmuş biçimde yerleştirildiğidir. 90 lı yıllarda araştırmacılar burnumuzda 1.000 civarında değişik koku reseptörü bulunduğunu tespit etmiş ve bunun görme, işitme ve tat alma sistemlerindekine kıyasla kat kat fazla olduğunu görünce çok şaşırmışlardır. Koku sinir hücrelerini diğer nöronlardan ayıran önemli bir özellik vardır. Beynimizdeki yüz milyar nöronun normal şartlarda hayatımız boyunca yenilenmediği düşünülürken , burnumuzdaki milyonlarca koku alıcı hücre ortalama 45 gün yaşayabilmektedir. Burundaki koku bölgesinde bulunan ve adeta koku hücresi fabrikası gibi çalışan dipteki temel hücrelerden sürekli ve düzenli şekilde yeni koku hücreleri sentez edilir. Kafanın şiddetli darbe aldığı bir trafik kazasında, koku hücreleri zarar görebilir; kafadaki tahribat büyük değilse, yaratılan yeni koku hücreleri görevi devralırlar ve böylece muhtemel bir koku alma kaybı önlenir. Bazen koku sinirleri kalbur kemiğinin arasında sıkışarak koparsa yine koku alma hissi kaybolur. Koku alma teknolojisinden istifade edilerek sun i burun yapılabilir mi? Dünyanın değişik araştırma geliştirme merkezlerinde, insandaki harika koku alma sistemi kopya edilerek elektronik burun veya sun i burun çalışmaları sürdürülmektedir. burundaki proteinden yapılmış alıcılar yerine, elektronik benzerlerinde, bir dizi kimyevi alıcılar kullanılır. Bu alıcıların her biri değişik kokuları algılayacak şekilde hazırlanır; seçicilik kapasiteleri arttıkça üretimleri zorlaşır ve fiyatları yükselir. Algılayıcıların çevreden topladıkları sinyaller, elektronik sistemler yoluyla ikili kodlara dönüştürülür ve bir bilgisayara gönderilir. Elektronik sistemler, koku alma duyusunda vazifeli sinir hücrelerinin; bilgisayar da insan beyninin bir taklidi olarak düşünülebilir. Bilgisayar, kendisine gelen bilgileri değerlendirmek için programlanır ve bu sayede aldığı ikili kodlamadan oluşan sinyalleri yorumlar. Bu yorumlama işlemlerinde genellikle yapay sinir ağları yöntemi kullanılır. Koku bilgisinin iletimi Koku bilgisinin iletimine yönelik birkaç çalışma olmuştur. Koku bilgisinin otomatik tanımlanması ve bu bilginin online iletimine ait bir çalışma Kısaca sistemin çalışma prensibi şöyledir: Önce kimyevi molekül sensör dizisi tarafından algılanır. Sensörler, buharı elektrik işaretlerine dönüştürür. Elektrik işaretleri yapay sinir ağları denen sınıflandırıcı giriş için sayısallaştırılır. Kaynak PC de YSA kullanılarak koku bilgisi belirlenir ve tipi tanınır. Tanınan koku bilgisi bir iletim hattı ile iletilir . Hedef PC ekranında koku tipi görüntülenir. Bir çalışmada uygun işaret işleme teknikleri kullanılarak sayısallaştırıldıktan sonra YSA ile gerçek-zamanda tanınıp, bir noktadan başka bir noktaya bilgisayar ağı yapısı kullanarak parfümlere ait koku bilgisi online iletilmiştir. Ayrıca benzer elektronik burun ve algılama sistemi kullanılarak tele-tıp maksatlı ağız kokusundan hastalık teşhisi çalışması da gerçekleştirilmektedir. Kullanılma yerleri Bu metotla geliştirilen elektronik burunlar, başta gıda, kozmetik, kimya sanayi olmak üzere, tıpta ve değişik sektörlerde kullanılmaktadır. Elektronik burun sistemi, ayrıca silah sanayiinde, çevre takip ve korumada, tütün ve kahve endüstrisinde de kullanılabilir.