Ana sayfa Bilim Gündemi Beyin neyi öğreneceğine nasıl karar verir?

Beyin neyi öğreneceğine nasıl karar verir?

4355
PAYLAŞ

Çeviren: Gökberk Alagöz

Sinirbilimciler beynimizin yeni şeyleri nasıl öğrendiği hakkında çok şey biliyorlar, fakat öğrenirken neye odaklanmamız gerektiğini nasıl seçtiğimiz konusu açık değil. Araştırmacılar bu becerinin izini sürdü ve beklenmeyen sonuçlar elde etti.

Bir hayvanın dünya hakkında bilgi edinmesi için, yalnızca etrafındakilere dikkat etmekten fazlasını yapması gerekir. Etrafındaki görüntülerden, seslerden ve duyumlardan hangilerinin önemli olduğunu öğrenmesi ve bu detayların önem sıralamasının zaman içerisinde nasıl değiştiğini takip etmesi de gerekir. Buna karşın, insanların ve diğer hayvanların bu detayları nasıl takip ettiği hâlâ bir gizem.

Stanford’dan biyologlar, 26 Ekim’de yayımlanan Science dergisinde hayvanların etraflarındaki detayların önemini neye göre sıraladıklarını anlamış olabileceklerini açıkladılar. Buna göre, beynimizin paraventriküler talamus (PVT) olarak adlandırılan bir bölgesi bekçi işlevi görerek herhangi bir olay sırasında beynin en önemli detayları tespit ve takip etmesini sağlıyor. Wu Tsai Sinirbilim Enstitüsü, araştırmayı kısmen fonluyor olsa da deneyler hâlâ sadece fareler üzerinde yapılabilmiş durumda. Araştırmanın birinci yazarı olan Xiaoke Chen, elde edilen sonuçların bir gün insanların nasıl öğrendiğini daha iyi anlamamızı, hatta uyuşturucu bağımlılığını tedavi etmemizi sağlayabileceğini söylüyor.

Chen’e göre sonuçlar oldukça şaşırtıcı ve bunun sebeplerinden biri talamusun bu kadar karmaşık bir göreve sahip olmasının hiç beklenmiyor oluşu. Stanford Bio-X ve Wu Tsai Sinirbilim Enstitüsü üyesi olan Chen şöyle diyor: “Dışarıdan gelen uyarıların takip edilmesinde talamik hücrelerin çok önemli bir role sahip olduğunu gösterdik, bu daha önce hiç kimsenin yapmadığı bir şey.”

Yrd. Doç. Dr. Xiaoke Chen (sağda), yeni makalesinin bir diğer yazarı olan araştırmacı Greg Nachtrab’la paraventriküler talamusun işlevlerini tartışıyor.

Neyi öğreneceğine karar vermek
En basit anlamıyla, öğrenmenin geri bildirimle ilişkili olduğu söylenebilir. Örneğin başınız ağrıyorsa ve bir ilaç alıyorsanız, ilacın baş ağrınızı geçireceğini düşündüğünüz açıktır. Eğer haklıysanız, bir sonraki baş ağrınızda yeniden ilaç alırsınız. Eğer yanılmışsanız, başka bir şey denersiniz. Psikologlar ve sinirbilimciler öğrenmenin bu yönünü derinlemesine incelediler, hatta beynin geri bildirim işlemini gerçekleştiren ve öğrenmeyi sağlayan bölümlerini tespit ettiler.

Chen’e göre, yine de öğrenmeye dair hâlâ bilinmeyenler var. Gerçek yaşam bir kenara, görece basit sayılabilecek laboratuvar deneylerinde bile insanların ve diğer hayvanların neyi öğreneceklerine, yani neyin geri bildirim neyin ise parazit olduğuna karar vermeleri gerekiyor. Bu gerekliliğin varlığı biliniyor olsa da psikologlar ve sinirbilimciler bu konuya çok ilgi göstermiş değiller.

Bu konuyu çözmek için, Chen ve ekip arkadaşları, farelere belirli kokuları iyi veya kötü geri bildirimlerle ilişkilendirmeyi öğrettiler. Örneğin, bir koku bir yudum suyun verileceğiyle, bir diğer kokuysa farenin suratına hava üfleneceğiyle ilişkilendirildi.

Araştırmacılar daha sonra hava üfleme geri bildirimini, farenin daha fazla dikkatini çeken bir geri bildirim olan küçük bir elektrik şokuyla değiştirdiler. Ekip, PVT’deki nöronların bu değişikliği fark ettiğini ortaya çıkardı. PVT’deki nöronların üçte ikisi her iki kokuya da yanıt verirken, nöronların geriye kalan yüzde 30’u yalnızca suyun geldiğini bildiren kokuya yanıt verdi. Yani, PVT hem iyi hem de kötü geri bildirimlere yanıt verdi, fakat iyi geri bildirime daha fazla nöron yanıt verdi.

Ancak, elektroşok evresinde bu denge bozuldu. Neredeyse bütün PVT nöronları elektrik şokuna yanıt verirken, nöronların yalnızca dörtte üçü hem iyi hem de kötü geri bildirimlere yanıt verdi.

Benzer bir denge değişikliği, farelere yeterince su verildiği zaman gerçekleşti. Bu koşul altında, su fareler için daha önemsiz olduğundan, PVT, suya değil hava üflemeye karşı daha fazla tepki verdi. Yani, PVT kötü geri bildirimlere iyi geri bildirimlere kıyasla daha fazla yanıt verdi. Sonuç olarak, PVT anlık olarak neyin en önemli olduğunu takip ediyor, iyi ve kötü geri bildirimlerin ağırlığına göre bir karar veriyordu.

İncelenecek yeni bir bölge
Chen’e göre, sonuçlar birkaç genel tespit yapmamıza imkân sağlıyor. Bunların belki de en önemlisi, artık araştırmacıların farklı detaylara dikkat etmenin hayvanların öğrenme sürecini nasıl etkilediğini araştırırken PVT bölgesine bakmaları gerektiği.

Sinirbilimcilerin öğrenmeyi kontrol etmek için yeni bir yöntemleri var, diyor Chen. Daha sonraları, genetik olarak değiştirilmiş fareler üzerinde yapılan deneylerde PVT bölgesinin etkinliğini ışıkla kontrol ederek öğrenme becerisini engelleyebildiklerini veya azaltabildiklerini fark ettiler. Örneğin, farelere bir kokunun artık suyla ilişkili olmadığını veya başka bir kokunun artık suyla değil elektrik şokuyla ilişkili olduğunu daha hızlı öğretebildiler.

Bu sonuçlar, tıpkı şu an farelerde olduğu gibi, PVT aktivitesini uygun bir şekilde artırarak veya azaltarak öğrenmeyi kontrol etmenin yeni yollarının bulunmasına yol açabilir. Bu yöntem uzun vadede ise uyuşturucu bağımlılarının uyuşturucu almaları ve uyuşturucunun etkisini hissetmeleri arasındaki ilişkiyi unutmalarını sağlayarak bağımlılık tedavilerinde de kullanılabilir, diyor Chen.

Kaynak: “How the brain decides what to learn”, Sciencedaily, 25 Ekim 2018.