BÖLÜM 1

1.1.Duyu nedir?

İnsan duyuları robot araştırmalarında en sıklıkla kullanılan duyular olmuşlardır. Bu kısmen bilişsel (cognitive) süreçlerin en gelişkin olduğu canlı olmasından, kısmen de robot araştırması yapan kişilerin bizzat insan olmalarından kaynaklanmıştır. Ancak bir robotta bu tip duyuların kullanılabilmesi için öncelikle insan üzerinde bu duyuların çalışma prensiplerinin son derece iyi bir biçimde analiz edilebilmesi gereklidir. İnsan duyuları bir veya birden fazla organ kullanılarak elde edilir.

1.1.1.Başlıca duyularımız nelerdir

Görme

Gözler aracılığı ile gerçekleşir. Optik süreçler bu duyuda rol oynar.

Duyma

Kulaklar aracılığı ile olur. Akustik süreçler sonucunda gerçekleşir.

Dokunma

Deri aracılığı ile merkezi değil dağınık bir algı olarak gerçekleşir. Temel mekanik ve ısı algılayıcılarının etkisi ile oluşturulur

Koku

Burun aracılığı ile elde edilir. Gaz fazındaki kimyasal süreçler bu duyuyu oluşturur.

Tat

Dil aracılığı ile elde edilir. Sıvı fazda gerçekleşen kimyasal süreçlerin sonucudur.

Altıncı His

Kendini Hissetme (proprioception) olarak adlandırabileceğimiz bu duyu eklemler aracılığı ile elde edilir.

Duyular tek bir organ kaynaklı olarak elde edilmedikleri gibi bir organda sadece bir duyunun elde edilmesi için çalışmaz. Denge duyumu için kulaklar yardımcı olurken, dil dokunma duyusu için önemli bir alan, deri de sıcaklık duyumu için en önemli bölgelerden biridir.

İlginç bir olgu da duyu çatışmasıdır. Bu durumda aynı ölçene ait olduğunu düşündüğümüz çelişen ölçümler bireyde fiziksel ve duygusal baskı yaratır. Bunun en belirgin örneği sanal gerçeklik sistemleri ile belli bir süre geçiren insanlarda görülür

1

Bu saydıklarımızdan başka insan duyuları da var mıdır? İnsanlar elektrik alanlarını, manyetik alanları, elektromanyetik ışımayı algılayabilmektedirler. Ayrıca yerçekimini sıcaklığı, hava durumunu algılayabilirler.

Robotlara özel duyular, dendiğinde öncelikle insanlara dair olan duyuların karşılanması gereklidir. Bilişsel (cognitive) süreçlerde sıklıkla örnek alınan insanlar ve hayvanlar olduğuna göre robotların öncelikle bu tarz duyulara sahip olması istenmektedir. Bu noktada bu güne kadar insanların kullanabildiği diğer ölçüm cihazlarının da robotlar için kullanılabilir kılınması bu yönde önemli bir avantajdır. Mikroskoplar, teleskoplar gibi.

Ancak robotlara bu tip duyuların verilmesi temelde önemli bir sorun olmasına rağmen, insanların sahip olmadığı diğer duyulara da sahip olabilmeleri açısından son derece önemlidir. Bu görülebilir tayfın dışındaki alanda görme yetisi, radar ve lazer kullanarak mesafe ölçümü, insanların duyarlı olduğu 20 Hz- 20 Khz sınırının dışında duyabilme, tatma ve koku alma dışındaki kimyasal inceleme, radyasyona duyarlılık olabilir.

1.2.Tat nedir?

Tat ağızda bir madde tat tomurcuklarının reseptörleri ile kimyasal reaksiyona girdiğinde üretilen hamlesi. Koku (ile birlikte tat, koku alma ) ve trigeminal sinir stimülasyonu (aynı zamanda doku için dokunma, aynı zamanda ağrı ve sıcaklık kolları olan), belirler tatlar , en duyusal izlenimler gıda veya diğer maddeler.

İnsanlar denilen duyu organları aracılığıyla tat algıladıkları tat tomurcukları ,  veya üst konsantre tat calyculi, dil . dil çıplak gözle kolayca görülebilir papilla adı verilen küçük tümsekler binlerce, ile kaplıdır. Her papilla içinde tat tomurcukları yüzlerce, tat transdüksiyon organı.  2000 ve 5000 arasında vardır  arka ve dilin ön tarafında bulunur damak tadınızı. Diğer tavan, yan ve arka ağız ve boğazda bulunmaktadır. Her tat tomurcuğu 50 ila 100 tat reseptör hücreleri içerir. Yaşla birlikte tat algısı kaybolur: Ortalama olarak, insanlar 20 açmak zaman yarısı tat reseptörleri kaybederler. 

1.2.1.Tat alma

Tat alma, ağızdaki tat cisimlerinin bir fonksiyonu olup kişinin gıdaları seçmesi ve dokuları için gerekli besleyici maddeleri almasında önemi olan bir algıdır.

Canlıların bir gıda maddesini diğerinden ayırt etmeleri lezzet tercihini meydana getirir. Bu şekilde yiyecek maddelerine karşı bir diyet de otomatik olarak ortaya çıkmış olur. Ayrıca, organizmanın ihtiyaç duyduğu bazı özel maddelerin özellikle alınması sağlanır. Örneğin, emzirme döneminde kadınların sulu gıdalara ihtiyacı olmakta, ergenlik döneminde de tüm gıdalara (özellikle kemik gelişiminde önemi tartışılmaz kalsiyumlu ve hormon aktivasyonu için gerekli enerjiyi sağlayan şekerli besinlere ) ilgi artmaktadır.

Çöldeki tuzlu kayaların bunları yalamak isteyen hayvanları çok uzaklardan kendine çektiği bilinir.

Tat seçimi, merkezi sinir sistemindeki bazı mekanizmaların sonucudur; ağızda bulunan tat cisimciklerinin değil... Bu cisimciklerde, ilgili maddeye karşı uyarılma eşiği düşse de, beyin onu beğenmeye devam eder. Gıdanın seçiminde alım sırasında yaşanılan olaylar da etkilidir ; gıda alımını takiben hastalanma,bir ölüm haberi, kazalar vb...

2

İnsanların bazı hoşa gitmeyen maddeleri yememeleri de aslında, organizmayı ileride meydana gelebilecek bazı zararlardan korumaya yöneliktir.

Genel fizyolojik kuramlar içinde en azından dört tür tat algısı tanımlanmaktadır: Tatlı, acı, ekşi ve tuzlu... Ancak bunların karışımı ile oluşan yüzlerce tür versiyon olduğu muhakkaktır.

Ekşi tat, asitler tarafından oluşur ve algı ile o maddedeki hidrojen iyonlarının konsantrasyonları arasında logaritmik orantı vardır.

Tuzlu tat, İyonize tuz ile ortaya çıkar. Tatlı, Alkol, şeker, keton, glikol, kurşun gibi birçok kimyasal ile oluşur. Acı tat da birçok madde ile oluşabilir.(Nikotin, kafein, striknin vb...)

Bazı maddeler, başlangıçta tatlı hissi vermesine rağmen, bir müddet sonra acı tat bırakır. Sakarin buna iyi bir örnektir.

Dilin ön kısmı tatlılara, arka kısmı acılara daha duyarlıdır.

Acı tat aslında vücudun iyi bir savunma aracıdır. Zehirli bitkilerdeki toksinlerin çoğunda yenmesini engelleyecek kadar acı tat vardır. Bu tadın diğerlerine göre uyarılma eşiği düşüktür, daha az miktarlarda bile anlaşılır, bu da koruyuculuğunu artırır.

Tat duygusunun adaptasyonu hızlıdır. Alınan gıdadan birkaç saniye sonra; tat cisimciği tat sinirleri yolu ile beyinde o tadın karşılığını bulur, eğer yoksa daha önceki verilerden hangisine benziyorsa onun yanında yerini alır. Hatırlayın, kiviyi ilk yiyen herkes, ayrı bir meyveye benzediğini belirtmişti oysa çocuklar için o sadece kivi oldu...

Tat duyusu gıdanın alımını takiben ilerleyici, gittikçe artan adaptasyon gösterir. Diğer duyularda alıcılar (reseptörler) seviyesindeki ilk adaptasyona karşılık, tat almada beyin adaptasyonu söz konusudur.

Şiddetli soğuk algınlığına tutulanlar, tat algılarını kaybettiklerini düşünürler. Fakat bu kişilerin tat duyguları kontrol edilirse tamamen normal olduğu görülür. Bu da göstermektedir ki, bizim çoğunlukla tat olarak algıladığımız, aslında koku algısıdır. Gıda maddelerinden çıkan kokular, burundan geçerek koku algı sistemini tat algı sisteminden binlerce defa daha şiddetli uyarırlar. Örneğin, burun koku alıcı sistemi sağlam olduğunda, alkolün tadı, sağlam olmadığı duruma göre 1/50.000 konsantrasyonda sezilebilmektedir.

Görüldüğü gibi, diğer dört duyuda olduğu gibi tat alma da aslında tamamen beynin bir fonksiyonu olmakta ve duyu organlarımız ayırt etme aşamasında sadece bir aracı olarak görev almaktadırlar.

1.2.2.Tat alma olayının oluşumu

Besinlerin (cisimlerin) tadının algılanabilmesi için o besin maddesinin (veya cismin) dildeki veya damaktaki tükürük sıvısı içinde çözünmesi (erimesi) gerekir.

Tükürük sıvısı içinde çözünen besinler, dilin üst kısmındaki tat tomurcuklarında bulunan tat alma duyu hücrelerini uyarır ve bu uyarılar tat alma duyu sinirleri yardımıyla

3

beyindeki tat alma duyu merkezine iletilir. Gelen uyartılar beyin tarafından değerlendirilir ve besinlerin tadı algılanmış olur (tat alma olayı gerçekleşir).

Dilin her tarafı her tadı aynı derecede algılayamaz.

• Dilin uç tarafı tatlıyı,

• Dilin ön yan kenarları tuzluyu,

• Dilin arka yan kenarları ekşiyi,

• Dilin arka tarafı acıyı daha iyi algılar.

Şekil 1- 1 Dilde bulunan tat algılama bölümleri

Dil canlıların beslenmesini sağlamaktadır. Canlılar aldığı besinlerin tadına dil sayesinde varmaktadır. Bitki ve hayvan kaynaklı olan bütün besinlerin kendilerine özgü farklı tatları bulunmaktadır. Aslında aynı elementten meydana gelse bile beynimiz bu tatları tatlı, acı, ekşi ve tuzlu olarak ayırmaktadır. İnsanlar bir çok meyveyi birbirlerine benzeseler bile tatları sayesinde birbirinden ayırt edebilmektedir.

Tat alma duyusu dilimizin üzerindeki alıcı sinir uçları sayesinde gerçekleşmektedir. Bu sinir uçları tat alma tomurcukları olarak nitelendirilmiştir. Bu tat alma tomurcukları papilla adı verilen yapılarda bulunmaktadır. Tomurcuk şeklinde dil üzerinde çıkıntılar bulunmaktadır. Bunlar reseptör sinir uçlarıdır.

Tatlı besinleri algılayacak olan tomurcuk şeklindeki alıcı sinir uçları dilimizin yan kenarı ve ön kısmında bulunmaktadır. Tuzlu besinleri algılayacak olan reseptörler dilimizin orta kısmındadır. Ekşi ve acı besin maddelerini algılayacak alıcılar ise dilimizin arka kısmında bulunmaktadır.

Besin maddeleri suda çözünmektedir. Bu suda çözünen tat maddeleri tat alma tomurcuklarını uyarmaktadır. Tat alma tomurcuklarında meydana gelen uyarılma ile birlikte bu durum

4

sinirler aracılığıyla beynimizin tat alma merkezine bildirilmektedir. Tüm bu işlemlerin sonunda almış olduğumuz besinin tadını algılarız.

Tat tomurcukları hakkında bahsedecek olursak;

Dilimiz üzerinde bulunan her bir tomurcuk üzerinde on ile elli arasında alıcı hücre yani reseptör bulunmaktadır. Bu hücrelerin kendilerini yenileme özelliği bulunmaktadır. Aldığımız besinlerin aşırı soğuk ya da sıcak olması tat tomurcuklarını olumsuz etkilemektedir. Aşırı uyarılma ile birlikte alıcı hücreler ölmektedir. Bu hücrelerin kendini yenilemesi yaklaşık yaklaşık 2 haftayı bulabilmektedir. Dilimiz üzerindeki tat tomurcukları sayısı kişiden kişiye değişiklik göstermektedir. Genç insanların dillerinde tat tomurcukları yaşlı bir insana göre ortalama iki kat daha fazladır. Genç bir insanda neredeyse 10.000 adet tat tomurcuğu bulunmaktadır. Bu tat tomurcuklarının sayısı yaşlandıkça azalmaktadır. Bundan dolayı genç insanlar yaşlılara göre daha iyi tat alabilmektedir.

1.2.3.Temel tatlar

Uzun bir süre için, yaygın kabul edildi Tüm görünüşte karmaşık tatlar sonuçta oluşmaktadır olan "temel tadı" bir sonlu ve az sayıda olduğunu. Tıpkı ana renkler , bu duyumların "temel" kalite bu durumda tatları farklı tür insan, insan kavrayışının doğadan başta gelmektedir dil belirleyebilir. 

Tatlılık, ekşilik, tuzluluk, acılık: yirminci yüzyılın olarak, fizyolog ve psikolog dört temel tadı vardı inanıyordu. O zaman umami beşinci tat olarak önerilen değildi ama şimdi yetkililer çok sayıda beşinci tat olarak kabul ediyoruz. olarak Asya ağırlıklı alanında ülkeleri Çin ve Hint kültürel etkisi, acılık (acılık veya hotness) geleneksel olarak altıncı bir temel tat olarak kabul edilmişti.

Şekil 1- 2 Besindeki tatların gruplandırılması

5

1.2.3.1.Tatlılık 

Ortalama keyifli bir duygu olarak kabul Tatlılık, varlığı tarafından üretilen şeker ve birkaç diğer maddeler. Tatlılık genellikle bağlı aldehitler ve ketonlar , bir içeren, karbonil grubu . Tatlılık çeşitli ile tespit edilir G-protein bağlı reseptörler bağlanmış G-protein gustducin bulunan tat . "Tatlılık reseptörleri" en az iki farklı varyantları tatlılık kayıt beyin için etkinleştirilmelidir. Tatlı gibi beyin duyu bileşikleri, böylece iki farklı tatlılık reseptörlerine bağlanma mukavemeti değişen bağlanan bileşiklerdir. Bu reseptörler insanlar ve hayvanlar tüm tatlı algılama oluşturmaktadır. T1R2 +3 (heterodimeri) ve T1R3

(homodimer) vardır  tatlı maddeler için Tat algılama eşikleri göre derecelendirilir sakaroz 1 dizin

vardır.  sakroz ortalama insan algılama eşiği, litre başına 10 milimol. Için, laktoz , 0.3 bir tatlılık indeksi, litre başına 30 milimol,  ve 5-Nitro-2-propoxyaniline litre başına 0.002 milimol.

1.2.3.2.Ekşilik(Burukluk) 

Burukluk algılar tadı asitlik . Maddelerin ekşilik sulandırmak göre derecelendirilmiştir hidroklorik asit 1 bir ekşilik indisine sahiptir. Buna karşılık, tartarik asit bir 0.7 burukluk indeksi, sahip sitrik asit 0.46 bir dizin ve karbonik asit 0.06 bir dizin. 

Ekşi tat dil tüm damak tadınızı arasında dağıtılır hücrelerinin küçük bir alt tarafından algılanır. Ekşi tat

hücreleri proteinin PKD2L1, ifade ile tespit edilebilir Bu gen ekşi yanıtları için gerekli değildir, ancak.Ekşi

maddeler bol miktarda bulunan protonlar doğrudan ekşi tat hücreleri girebilirsiniz dair kanıtlar vardır. Hücreye pozitif yük bu transferi kendisi elektriksel tepki tetikleyebilir. Aynı zamanda, fizyolojik pH değerlerinde tamamen çözülmüş değildir asetik asit gibi zayıf asitler, tat hücreleri nüfuz eder ve böylece bir elektrik tepkisi uyandırabilir olduğu öne sürülmüştür. Bu mekanizmaya göre, hücre içi olarak hidrojen iyonları normalde hücre hiper polarize etme işlevini potasyum kanalları, inhibe eder. Hidrojen iyonları (ki kendisi hücre depolarize) ve hiperpolarize kanalın inhibisyon doğrudan alımının bir kombinasyonu ile, ekşilik yangın aksiyon potansiyelleri ve serbest nörotransmitter tat hücresi neden olur. Hayvanlar ekşi tespit hangi mekanizma hala tam olarak anlaşılamamıştır.

Doğal ekşi gıdalar içeren en yaygın gıda grubu meyve gibi, limon , üzüm , portakal , demirhindi ve bazen kavun . Şarap da genellikle lezzet ekşi bir belirti vardır ve doğru tutulması değilse, süt yağma ve gelişebilir ekşi bir tat.

Çocuklar, yetişkinlere göre ekşi tatlar daha büyük bir zevk göstermek ve ekşi şeker Kuzey Amerika'da popüler dahil olmak üzere Cry bebekler , Savaş başlıkları , Limon damla, Şok Turtalar ve ekşi versiyonları Skittles ve Yıldız Tozu . Bu şekerler çoğu sitrik asit içerir.

6

Resim 1- 1 Elma şekeri

Resim 1- 2 Limon

1.2.3.3.Tuzluluk 

Tuzluluk öncelikle varlığı tarafından üretilen bir tat sodyum iyonları . Diğer iyonları alkali metaller grubu da tuzlu tadı, ancak sodyum gelen daha az tuzlu hamlesi. Büyüklüğü, lityum ve potasyum iyonları en yakın sodyum benzemektedir ve bu yüzden tuzluluk çok benzer. Buna karşılık rubidyum ve sezyum kendi tuzlu tadı göre farklılık kadar iyonlar kadar büyüktür. maddelerin tuzluluk göre derecelendirilmiştir sodyum klorür 1 bir dizin (NaCl),. Potasyum, gibi potasyum klorür - KCl, başlıca madde olduğunu tuz yerine .,

ve 0.6 bir tuzluluk indeksi vardır .

Diğer tek değerlikli katyonlar , örneğin amonyum , NH 4 + , ve iki değerli bir

katyon alkali toprak metal grubu periyodik tablo , örneğin kalsiyum, Ca 2 + onlar da geçebilir rağmen, iyonları genellikle oldukça tuzlu bir tadı daha acı bir ortaya çıkarmak doğrudan dilinde iyon kanalları aracılığıyla, bir üreten aksiyon potansiyeli .

1.2.3.4.Acılık 

Acı tatları en hassas olduğu, ve birçok gibi, hoş olmayan keskin veya nahoş algıladıkları, ancak çeşitli aracılığıyla bazen arzu ve kasıtlı eklenir acılaşmaya ajanlar .  Acılık araştırıpta ilgilendiren bir gelişimi , yanı sıra çeşitli sağlık araştırmacılar  doğal bir acı bileşiklerin çok sayıda toksik olduğu bilinmektedir çünkü. Düşük eşik de acı-tatma, toksik bileşikler tespit yeteneği önemli bir koruma fonksiyonu sağlamak için kabul edilir.  Bitki genellikle bile henüz toksik bileşikler, arasında içeren

yaprakları yaprak yiyen primatlar, bir eğilim vardır olgun yaprakları daha lif ve zehirler protein daha yüksek ve daha düşük olma eğilimindedir olgunlaşmamış yaprakları, tercih.  insanlar arasında, çeşitli gıda işleme teknikleri aksi yenmez gıdalar detoks ve lezzetli yapmak için dünya çapında kullanılmaktadır. 

Kinin ortalamalar 8E-6 'lik bir konsantrasyon ile acı bir tat stimülasyonu için eşik M (8 mikromol). Diğer maddelerin acı tadı eşik da 1 bir referans dizini verilir kinin göre derecelendirilir.  Örneğin,Brucine , 11 bir dizin böylece kinin daha yoğun daha acı olarak algılanır ve çok daha düşük çözüm eşiğinde algılanır. bilinen en acı madde sentetik kimyasal denatonyum , sahip olduğu 1,000 'lik bir göstergesi. Bir olarak kullanılan caydırıcı bir madde (a bitterant yanlışlıkla yenmesi önlemek için toksik maddelere ilave edilir). Bu araştırma sırasında 1958 yılında keşfedildi lidokain ile, lokal anestezi, Macfarlan Smith bir Gorgie , Edinburgh , İskoçya .

Araştırma gibi TAS2Rs (tat reseptörleri, aynı zamanda T2Rs olarak bilinen tip 2) göstermiştir TAS2R38 bağlanmış G-protein gustducin acı madde tadı için insan yeteneği sorumludur. Bu tat kabiliyetleriyle sadece tanımlanır belirli bir "ac" için ligandlar , aynı

7

Resim 1- 3 Tuzlu kurabiye

Resim 1- 4 Acı biber

zamanda reseptör kendisi (yüzey monomerik, ilişkili) morfolojisi ile , insanlarda TAS2R etti geniş bir yelpazede tanıyabilir bazıları 25 farklı tat reseptörleri ile ilgili oluşturduğu düşünülen acı-tatma bileşikler. 550 acı tatma bileşikler üzerinde yaklaşık 100 bir veya daha fazla özel reseptörlere atanmış olan, tespit edilmiştir. 

Son zamanlarda spekülasyonlar TAS2R aile seçici kısıtlamalar zayıflamış olduğunu mutasyon ve pseudogenization nispeten yüksek oranı nedeniyle. Araştırmacılar iki sentetik maddeler, kullanımı  phenylthiocarbamide (PTC) ve  6-n-propiltiyourasil  çalışma (PROP)  genetik acı algının. Bu iki madde bazı insanlar için acı tat, ama diğerleri hemen hemen tatsız. Tadımcı arasında, bazı "sözde olan supertasters PTC ve PROP son derece acıdır kime ". Duyarlılık değişimi TAS2R38 odağı iki ortak alel tarafından belirlenir. Bir maddenin genetik çalışma olanlar için büyük ilgi kaynağı olmuştur.

1.3.Dil ve dilin yapısı

Dil (lingua, tongue), ağız içinde bulunan ve tat alma duyusunu gerçekleştiren, kaslardan yapılmış bir organdır. Ayrıca yiyecekleri çiğneme ve yutma işlemlerine yardım eder, insanlarda konuşmayı da sağlar. Kendini yenileme hızı en yüksek organ olarak da tanınır.

1.3.1.Dilin Anatomisi

Dilin fonsiyonları

Çiğneme

Tat alma

Yutma

Konuşma

Oral temizlik

Dilin anatomik bölümleri

Corpus lingua: Dilin ucuyla kökü arasında kalan dil gövdesi. Radix lingua: Dil kökü. Gırtlak kapağının önünde yer alan ve tonsilla linualis'i

(folliculi linguales) taşıyan dil tabanı. Dorsum lingua: Dil papillerini (papillae linguales) taşıyan dil sırtı. Margo lingua: Dilin dişlere değen yan kenarları. Apex lingua: Dil ucu. Tunica mucosa lingualis:

8

Şekil 1- 3 Dilin anatomik bölümleri

1.3.1.1.Dil Kasları (Musculi linguale)

XII. Kafa çifti olan N.hypoglossus tarafından innerve edilen sekiz adet dil kası. İntrinsik kaslar dilin içinde yer alır. ekstrinsik kaslar ise, dil kemiği (os hyoideum) dan başlayıp dilde sona ererler ve yine dilin hareketlerinden sorumludurlar.

Ekstrinsik (Dil dışında bulunan) dil kasları

1. M. genioglossus2. M. hyoglossus3. M.palataglossus4. M. styloglossus

İntrinsik (Dilin gövdesi içinde bulunan) dil kasları

1. M.longitidinalis superior2. M.longitidinalis inferior3. M. transversus linguale4. M.transversus enfilyoslam

Özellikleri

1. Fonasyon. Konuşma seslerinin diğer fonasyon organlarıyla birlikte oluşturmaya yardımcı olur.

2. Tat alma: İnsan dilinin her yeri farklı tatları hisseder. Dil ucu "tatlı" , ucun hemen arkası "tuzlu", dilin yanları "ekşi" ve arkası "acı" tatlarını hisseden algılayıcılar barındırır.

3. Besinleri ağızda çevirerek çiğnemeye yardımcı olur.4. Besinleri yutulmak üzere boğaza gönderir.

9

1.3.1.2.Dil papillaları

Şekil 1- 4 Dilin üst yüzeyinde bulunan papillaların mikroskopla hüzresel görünümü

Dile pürüzlü bir görünüm veren, dilin üst yüzeyinde ve yanlarında yer alan minik çıkıntılara verilen isimdir. İçlerinde tat tomurcukları bulundururlar. Bu tomurcuklar içerisinde ise tat hücreleri vardır.

1. Papillae filiformes: İpliksi papiller. Daha uzunca ve kalın olanına papillae conicae denir.

2. Papillae fungiformes: Mantar şeklindeki papil türü.3. Papillae vallatae: Kısa ve daha geniş fungiform (mantar şekilli) papilla4. Papillae lentiformes5. Papillae foliatae: Dilin arka yan kenarında bulunan, tat tomurcuklarını içeren paralel

yerleşimli çok sayıda yapraksı mukoza kıvrımı.

Tat tomurcuklar içerenler:

1. Dilin ön bölümlerinde bulunan mantarsı papillalar (Özellikle süt içtikten sonra daha da görünür hale gelirler)

2. Diğerlerine göre daha büyük ve daha az sayıda olan çanaksı papillala: Dilin arkasında ters bir V harfi biçiminde dizilmişlerdir.

3. Yapraksı papillalar: Dilin arka yanlarindadir. Mantarsı, çanaksı ve yapraksıdırlar.

Tat tomurcuğu içermeyenler:

1. Sayıca en çok olan ipliksi papilla (Papillae filiformes): Neredeyse dilin tüm yüzeyini kaplarlar ve dokunma duyusuyla ilgili olarak görev yaparlar.

Folliculi linguales: Dil kümeleri. Dil mukozasının altındaki tonsillaların meydana getirdiği tepemsi çıkıntılar. Ortalarında birer oyuk/kanal bulunur.

10

Resim 1- 5 Dilin yüzeyinde bulunan papillaların görünümü

1.4.Tat hücreleri

Tat hücreleri, vücut sıcaklığının oldukça üstünde veya altındaki gıdalarla, asitli besinlerle her gün muhatap olurlar; bu yönden güç ve çetin bir ortamda çalışan aletlere benzerler. Örneğin, sımsıcak bir çay, buzlu bir meyve suyu, koyu bir kahve veya eksi bir greyfurt suyu onları belli bir ölçüde yıpratır. Doğal olarak, tat hücrelerinin zaman içinde algılama yeteneğini kaybetmeleri ve tat duyusunun yok olması beklenilirdi. Ama böyle olmaz. Çünkü tat hücrelerindeki yenilenme mekanizmasıdır.

Tat hücreleri ortalama olarak her 10 günde bir değişirler. Yani su andaki tat hücreleriniz bundan 10 gün öncekilerden tamamen farklıdır. Tat tomurcuğundaki bazal hücreler olgunlaşır ve birkaç saat içinde eski tat hücrelerinizin yerini alırlar. Sizin farkına varmadığınız bu işlemler o kadar hızlı gerçekleşir ki bazen aksam yemeğinde kullandığınız tat hücreleri kahvaltıdakilerden farklıdır. Bu mükemmel mekanizma sayesinde, tat hücreleriniz her zaman güvenilir ve sağlam bir yapıda kalırlar. Siz de tatları alıştığınız gibi algılamaya, vücudunuz için zararlı olabilecek maddeleri tespit etmeye devam edersiniz.

Şekil 1- 5 (a) Tat hücrelerinin içyapısı

11

Şekil 1- 6 (b) Tat hücrelerinin içyapısı

1.5. Tat hücrelerinin karmaşık haberleşme sistemi

Profesör Joseph Brand tat duyusu üzerinde yaptığı çalışmalarla tanınmış bir bilim adamıdır. Brand'a göre, dilimizin üzerine konulan bir şeyin tadını algılamamız sadece 0.2-0.5 saniye sürmektedir.

Gözümüzü kapayıp açmamızdan daha kısa olan bu zaman zarfında nelerin gerçekleştiği yüzyıllardır araştırılmaktadır. Günümüzde ise tat alma işleminin ana hatları anlaşılabilmiş durumdadır.

Tat hücreleri birden fazla haberleşme yöntemine sahiptir. Hücrelerin bu özelliği sayesinde tatlı, ekşi, acı, tuzlu gibi farklı tatları algılayabiliriz.

Tat alma, yediğimiz besinlere ait tat bileşiklerinin tükürük içinde erimeleriyle başlar. Tuzlu gıdaların tadının daha hızlı alınmasının nedeni, tuzun tükürük içinde diğerlerine göre daha çabuk erimesidir. Hatta bazen besinlerin kokusunun alınmasıyla tükürük bezleri salgılamaya başlar ve dil tat almaya hazır hale gelir. Tat almadaki her detay gibi, bu aşama da önemlidir. Düşünün ki bu salgı olmasaydı, kuru besinlerin tadını alamayacaktık.

(Bu salgı, sindirim ve savunma sistemlerine yardımcı olan protein ve enzimler içermektedir. Tükürük salgısının özellikleri ve üstlendiği görevler hakkındaki araştırmalar devam etmektedir. Yapılan araştırmalar genellikle önemsiz görülen bu sıvının yapısının oldukça kompleks olduğunu ortaya koymaktadır.)

Yiyeceklerden gelen tat molekülleri ile dildeki tat hücreleri arasındaki haberleşme, hücrenin tepesindeki mikrovillus denilen tüy benzeri yapılarda kurulur. Mikrovilluslar (tat tüycükleri) tat gözeneği olarak isimlendirilen minik açıklıklardan dilin üzerini kaplayan

12

mukoza zarına çıkarlar. Tat hücrelerinin reseptörleri, tat tüycüklerinin üzerinde yer alırlar. Dikkat edin, tat gözeneğinin çapı ortalama olarak milimetrenin binde dördü kadardır.

Tat bileşikleri, aynı zamanda haberci moleküllerdir; görevleri, taşıdıkları mesajı, tat hücresinin zarının üzerindeki reseptörlere veya iyon kanallarına iletmektir. Bu aşamada, hücresel ve moleküler seviyede gelişen olaylar, Miami Üniversitesi'nden Profesör Stephen Roper'in belirttiği gibi, henüz araştırma safhasındadır. Pek çok farklı tat bileşiğine karşılık, farklı haberleşme yolları mevcuttur. Yani tatlı, ekşi, acı, tuzlu gibi farklı tatlar için değişik iletişim ağları kurulur. Diğer bir ifadeyle, tat hücreleri birden çok sayıda haberleşme yöntemine sahiptirler ve günümüzde bunların sadece bir kısmı kaba hatlarıyla anlaşılabilmiştir. 

Başka bir şaşırtıcı özellik de, tat alma mekanizmalarının, türler arasında önemli ölçüde farklılık göstermesidir. Bunlar, üzerinde durup düşünülmesi gereken olaylardır. Elbette akıl ve bilinçten yoksun moleküller ve hücreler, birbirleriyle haberleşmek için farklı farklı yöntemler geliştiremezler; buradaki iletişim sistemleri onları yaratan Rabbimizin sonsuz aklının ve ilminin göstergeleridir.

Tuzluluk ve ekşiliğe dair haber taşıyan tat molekülleri, doğrudan doğruya tat hücresinin zarındaki iyon kanallarıyla bağlantı kurarlar. Tatlı, acı ve umami tat molekülleri ise hücre zarındaki reseptörlere bağlanırlar. Ünlü araştırmacılar David Smith (Maryland Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden) ve Robert Margolskee (Mount Sinai Tıp Fakültesi'nden) molekül ile reseptör arasındaki bağlantıyı, koku almada olduğu gibi anahtar ile kilit ilişkisine benzetirler. 

Yani her kilidi belirli bir anahtarın açması gibi, her reseptörü harekete geçiren belirli bir molekül vardır. Milimetrenin yüz binde biri kalınlığında, yağ ve proteinlerden oluşan hücre zarının üzerinde hücreye giriş-çıkışı denetleyen kanallar ve haberleşme santrali gibi çalışan reseptörler vardır. Bunların milyonlarca farklı tat molekülünü, her defasında hatasız olarak tanımaları ve gereken işlemleri eksiksiz yapmaları ise insanı hayrete düşüren harikalardır.

Ekşi bir kivinin tadını alabilmemiz için, tat molekülleri tat hücrelerinin zarındaki iyon kanalları ile bağlantı kurarlar. 

Burada şunu da belirtmek yerinde olacaktır. Koku almada bine yakın farklı reseptörün var olduğundan söz etmiştik. Tat almada kaç değişik reseptör olduğu ise halen bilinmemektedir. 2000 yılında, bazı araştırmacılar ilk olarak "T2R/TRB" reseptörlerini bulmuşlardır. Profesör Linda Buck bu keşfin, tat duyusuna ilişkin muhtemelen uzun bir araştırmanın sadece başlangıcı olduğunu ifade etmektedir. Araştırmacı Profesör Charles Zukerda araştırma yapmadan, kaç değişik tat reseptörü çıkacağının tahmin edilemeyeceğini

13

belirtmektedir. Bu gerçekler şu anlama gelir: 21. yüzyılın teknolojisiyle bile tat hücrelerinin reseptörlerindeki yapıların çok küçük bir bölümü çözülebilmiştir. Bu durum da, bahsi geçen yapıların üstün bir yaratılışın eseri olduğunu bir kere daha göstermiştir.

Reseptörlerin uyarılmasıyla tat hücresi içinde bir dizi karmaşık işlem başlar. Bu aşamalarda birçok protein ve enzim, görevini aksatmaksızın yerine getirir. Örneğin, şeker veya suni tatlandırıcı molekülünün reseptöre bağlanmasıyla "gustducin" olarak adlandırılan protein kompleksi faaliyete geçer. Bu protein kompleksinden ayrılan parçacıklar özel bir enzimi aktif duruma geçirirler. Söz konusu enzim hücre içindeki bazı proteinleri "ikinci habercilere" dönüştürür. Bu haberciler de hücre zarındaki potasyum kanallarına kapanma emrini götürürler.

Aynı zamanda sodyum ve kalsiyum kanalları açılır; artı yüklü iyonlar hücre içine giriş yapmaya başlar. Böylece hücrenin başlangıçtaki eksi yüklü durumu ortadan kalkar, hücre nötr duruma geçer. Yine henüz tam olarak anlaşılamayan bazı karmaşık işlemler sonucunda hücre, "nörotransmitter" denilen kimyasal haberciler salgılamaya başlar. Bu kimyasal haberciler de yakınlarındaki nöronlara mesaj taşırlar. Henüz hangi nörotransmitterlerin, tat hücresi ile nöron arasında haber taşıdığı kesin olarak bilinmemektedir. Ancak seratonin, GABA, asetilkolin, adrenalin gibi kimyasal habercilerin, tat alma sisteminde rol oynadığı düşünülmektedir.

Aşağıdaki resmi incelerken şu iki noktanın da unutulmaması gerekir. Öncelikle, farklı uyarıcılara göre tat hücresinde meydana gelen değişimler, farklı hücre çizimleriyle gösterilmiştir; bunun nedeni, okuyucunun daha rahat anlamasına yardımcı olmaktır. Gerçekte tat hücreleri, daha önce de bahsettiğimiz gibi, sadece bir değil, birden fazla uyarıcıyla etkileşim içine girerler. Diğer nokta da, tat hücresindeki haberleşmenin şekilde sadece ana hatlarıyla gösterilmesidir.

1.6. Beyindeki tat alma duyusu

Şekil 1- 7 Beyindeki sinirlerin dil ile bağlantısı

14

 Vücudunuzdaki sinirler gelişmiş bir ülkenin posta sisteminden çok daha mükemmel çalışırlar. Doğduğunuzdan bu yana her gün hatta her an büyük oranlarda bilgiyi olağanüstü bir basarıyla tam tamına doğru adreslere taşırlar; hiçbir bilgiyi kaybetmezler. Beyninizde yaklaşık olarak yüz milyar sinir hücresi bulunur. Siz bir şeyler yediğiniz veya içtiğinizde de, üç tat siniriniz tat hücrelerinizden aldıkları mesajları yüz milyar adresten ilgili olanlarına taşırlar. Üstelik bunu yasadığınız süre boyunca kusursuz olarak yaparlar.

Tat sinirlerinin çapı 0.004 milimetreden daha azdır. Tat mesajları beyne, dilin öndeki üçte ikilik bölümünden "chorda tympani" siniriyle, arkadaki üçte birlik bölümünden ise "glossopharyngeal" siniriyle taşınır. "Vagus" siniri de ağzın arka taraflarından aldığı tat sinyallerini beyne iletir. Iste bu üç sinir, on binlerce tat hücresinden aldıkları haberleri beyin sapı denilen bölgeye götürürler. Tat bilgileri buradan da beynin korteks, hipotalamus ve amigdala bölgelerine giderler. Bir şeyler atıştırırken, adları geçen üç sinir beynin ilgili bölgelerine sürekli olarak haber ulaştırmakla meşguldür. Bunlardan ayrı olarak sıcaklık, dokunma, basınç ve ağrıya ilişkin bilgileri hücrelerden beyne taşıyan özel bir sinir ("V. kraniyal sinir") daha vardır.

Peki, söz konusu mesajlar nasıl olur da "enfes bir kestaneli kek" veya "leziz bir mantar çorbası" gibi yorumlara dönüşürler? Nasıl olur da yediğimizin, nefis mi, yavan mi ya da bozuk mu olduğunu anlarız? Nasıl olur da besinleri anında tanırız? Nasıl olur da gıdaları ayrıntılarıyla tasvir edecek şekilde analiz ederiz?

Beyinde, tat mesajlarının nasıl anlamlı algılara dönüştüğü henüz bilinmemektedir. Diğer deyişle, tat alma sistemindeki kodlama sistemi ve beynin bu şifreleri çözme mekanizması halen anlaşılamamıştır. Su anda bilinen, tat ayrımının belirli bir hücre modelinden kaynaklanmadığı ve tat hücrelerinden gelen bilgilerin beyinde toplu olarak değerlendirilmesiyle tat algısının oluştuğudur.

Elde edilen her yeni bilimsel bulgu, tat alma sistemindeki yaratılış gerçeğini bir kere daha gözler önüne serecektir.

15

BÖLÜM 2

2.1.Biyosensörlerin temel yapısı ve biyosensörlerin kimyasal olayları dönüştürme süreci

Şekil 2- 1 Biyosensörlerin içyapısı

Biyosensörlerin, biyolojik tanıma ajanının bulunduğu “tanıyıcı tabaka” dışında, en önemli ikinci kısmı da “Çevirici (Transducer)” bölümüdür.

Çeviriciler, biyoajan-analit etkileşmesi sonucu gerçekleşen fizikokimyasal sinyali elektrik sinyaline dönüştürerek, bu sinyalin daha sonraları güçlenerek okunabilir ve kaydedilebilir bir şekle girmesine öncülük ederler. Biyoajan-analit etkileşmesi sonucu olan değişimler, sadece tek bir değişkenle açıklanamaz. Örneğin, glikoz ölçümü için kullanılan glikoz sensöründe glikoz, oksijenin varlığında glikoz oksidaz enzimi tarafından glikonik aside ve hidrojen peroksite parçalanır.

Şekil 2- 2 Biyosensörlerin kimyasal olayları dönüştürme süreci

16

2.2.Elektronik dil

Dilimizdeki göz kamaştırıcı yapılar bazı bilim adamları için ilham kaynağı olmuştur. İnsan dilinin fonksiyonlarını taklit eden ve elektronik dil olarak isimlendirilen cihazlar geliştirilme safhasındadır. Bu cihaz, bayat besinleri tazelerinden ayırt etmek ve gıdalarda bakterilerin neden olduğu çürümeleri tespit etmek gibi amaçlar doğrultusunda geliştirilmektedir. Elektronik dil 100 kadar minik deliği bulunan elektronik bir devredir. Bu deliklerin her birisi yapay bir tat tomurcuğu şeklinde tasarlanmıştır. Devre üzerine damlatılan herhangi bir sıvı, delikler tarafından sünger gibi emilmektedir. Bunun ardından, suni tat tomurcukları sıvının kimyasal bileşimine göre renk değiştirmekte, sonuçlar da bir ekran üzerinde görünmektedir. Örneğin, pembe renk test edilen sıvının tatlı, açık sarı ise biraz ekşi olduğunu göstermektedir.

Şimdi iki dil modeli arasında bir karşılaştırma yapalım. Elektronik dili geliştiren araştırmacılardan birisi olan Eric Anslyn, tasarımlarının yaklaşık yüz farklı tadı tespit ettiğini ifade etmektedir. Yıllardır birçok bilim adamı ve mühendisin büyük bütçeli araştırma-geliştirme projeleri üzerinde çalışmasıyla gelinen nokta bundan ibarettir. İnsan diliyle kıyaslandığında, yapay dilin tat alma kapasitesi ve kalitesinin bir hayli ilkel olduğu ortadadır. Ayrıca tat duyusu, insanın yaratılışından bu yana mükemmel olarak işlevini yerine getirmektedir.

Resim 2- 1 Elektronik dil

Elektronik dilde kullanılan sensörler. Sensörler her ne kadar küçük görünseler de tat hücrelerindeki reseptörlere kıyasla oldukça büyüktürler.

Elbette ki aradaki fark açıktır. Elektronik dil bir tasarım, plan ve mühendislik ürünüdür. Bu cihazı oluşturan parçaların tümü bir masanın üzerine dizilse ve milyonlarca hatta milyarlarca yıl beklense, elektronik dilin tesadüfen oluşması mümkün değildir. Bunlar ister denize, ister volkanların kenarına, isterse uzaya bırakılsın, yine de sonuç değişmeyecek; parçaların akıbeti kullanılamaz hale gelip dağılmak olacaktır. Bu gerçek, elektronik dille kıyaslanmayacak kadar üstün olan insan dili ve tat alma sisteminin rastlantıların ardı ardına sıralanmasıyla gerçekleşemeyeceğini anlamak bakımından önemlidir. Bu üstün yapıya yaratılış dışında açıklama aramak boşuna bir arayış olacaktır. Her evrimci de bu gerçekleri veya evrim teorisine olan dogmatik bağlılığını kabul etmek durumundadır.

17

2.3.Tat alma duyusunun modellenmesi ve grafiksel test sonuçları

Bu resimde bazı besinlerin tat sensörleri sayesinde bilgisayar ortamına aktarılmış deneysel verilerin modellemesi bulunmaktadır.

Burada ki olay besinlerin tuzluluk , tatlılık , ekşilik , acılık gibi temel tatları biyolojik reseptörlerle algılayıp bilgisayar modellemesi yapmaktır.

Şekil 2- 3 Farklı besinlerin karıştırılmasıyla yeni tatların oluşumu

Burada farklı besinlerin birleşerek farklı tat oluşturması örneklenmiştir.

Örneğin ; Elma ile sütü aynı anda tadını aldığımızda biz bu tadı üzüm tadı olarak algılarız.Buradaki olay elma ile sütü aynı anda teste soktuğumuzda ortaya çıkan verilerde hata oluşmasına sebep olacaktır. Bu yüzden elektronik reseptör (sensör) ile bir algılama işlemi yapıldığında ölçüm yapılması istenen giriş verisi (tatlar) temel tatlara yakın olmalı , o zaman elde ettiğimiz veriler gerçek sonuçlara o kadar yakın olur.

18

Grafik 2- 1 Farklı besinlerin tat oranlarının grafiksel örneklendirilmesi

Şekil 2- 4 Bilgisayar modellemesi için kullanılan farklı tat sensörleri

Buradaki resim ise tatların modellemesinin yapılabilmesi için oluşturulan sensörün içinde bulunan farklı tatlar için örnek alacak reseptörlerin çeşitleri örneklenmiştir.

Bu işlem için;

Acılık , Tatlılık , Tuzluluk , Ekşilik (Burukluk) , Sertlik ve yeni keşfedilen temel tatlar kategorisine girmiş Umamilik derecelerini ölçen sensörler (elektronik reseptörler) kullanılmıştır.

Grafik 2- 2 Soya sosunun test sonucu Grafik 2- 3 Bitter çikolatanın test sonucu

Sol resimde tuzluluk derecesi yüksek olan soya sosunun modellemesi, sağ resimde ise acılık derecesi yüksek olan bitter çikolata üzerinde test edilmiştir.

Sourness=Ekşilik(Burukluk) derecesi Richness=Tatlılık derecesi Umami=Umamilik derecesi (Yeni temel tat kategorisine sonradan eklenmiştir) Saltiness=Tuzluluk derecesi Bitterness=Acılık derecesi

olarak görülmektedir.

19