Space Constant ın ve time constantın aksiyon potansiyelinin dağılımındaki etkisi nedir?

Sinir sistemimizdeki iletişim, sıradan kabloların içindeki bir elektrik akımı kadar düz bir mantıkla işlemez. Bazen mucizevi bulduğumuz o hızlı tepkilerin ardında, biyofiziğin çok net ama bir o kadar da zarif kuralları yatar. Aksiyon potansiyelinin bir akson boyunca nasıl ilerlediğini anlamak için, zihnin bu fiziksel altyapısında yer alan iki temel kavrama bakmamız gerekir: Uzamsal sabit (space constant) ve zamansal sabit (time constant).

Uzamsal sabit, bir nöronun zarında oluşan voltaj değişiminin, nöron boyunca ilerlerken ne kadar uzağa, zayıflamadan ulaşabileceğini gösterir. Bir nevi, fısıldanan bir cümlenin uzun bir koridorda ne kadar yankılanacağıyla ilgilidir. Bu sabit ne kadar büyükse, aksiyon potansiyelinin tetiklediği yerel elektrik akımları o kadar uzağa yayılır ve iletim hızı o derece artar. Bunun biyolojik karşılığı, nöronun içinin elektriksel direncinin düşük olması (örneğin akson çapının kalınlaşması) ve zarının yalıtkanlığının yüksek olmasıdır (zardan dışarı akım sızıntısının azalması). Nöroloji pratiğimizde sıkça karşımıza çıkan ve demiyelinizan hastalıklarda önemini acı bir şekilde anladığımız miyelin kılıfı, tam olarak bu işe yarar. Zardan sızıntıyı engeller ve uzamsal sabiti büyüterek sinyalin sıçrayarak, çok daha uzağa ve hızlı gitmesini sağlar.

Zamansal sabit ise, nöron zarının elektriksel bir uyarana ne kadar sürede tam tepki verebildiğinin, yani potansiyelini ne kadar çabuk değiştirebildiğinin bir ölçüsüdür. Bu sabitin küçük olması, hücrenin yeni bir elektriksel duruma çok daha hızlı adapte olup tepki vermesi, yani daha çabuk eşik değere ulaşıp depolarize olması demektir. Eğer bir nöronun zarı, elektrik yükünü üzerinde çok fazla depoluyorsa (yüksek kapasitans), zarın şarj olması zaman alacak ve iletim yavaşlayacaktır. Miyelin kılıfı burada bir kez daha devreye girerek zarın kapasitansını düşürür; böylece zamansal sabiti küçültür ve voltajın çok daha hızlı yükselmesine olanak tanır.

Toparlamak gerekirse, zihnimizin en verimli iletimi, uzamsal sabitin yüksek, zamansal sabitin ise düşük olduğu anatomik ve fizyolojik şartlarda gerçekleşir. Bir sinyali uzaklara, en az kayıpla ve en kısa sürede ulaştırmanın hücresel mimarisi budur. Sadece "zihnini daha fazla zorlamalısın" diyerek insanları yoran popüler kişisel gelişimcilerin yüzeysel söylemlerinin aksine, beynimiz kendini aşırı yorarak değil, yalıtımını ve altyapısındaki bu fiziksel sabitleri optimize ederek "akıllıca" çalışmayı öğrenmiştir.