Ana Sayfa Bilim Gündemi Beynin işleyişinde yeni örüntüler

Beynin işleyişinde yeni örüntüler

152
Beyindeki elektriksel aktivitelerin çoğu hiçbir uyarana karşı oluşan tepkilerle ilgili değil de daha çok “gürültü” gibi görünüyor. Bilim insanlarıysa bu “gürültüde” beyinde “dikkatini verme” durumunu gösterebilecek bir yapı olabileceğini keşfetti. Maymun görsel korteksindeki bu beyin aktivite modelinde, genel elektrik aktivite küçük alanlarda zamansal süreçte ölçüldü. Sarı ve turuncu alanlar yüksek aktivite, mavi alanlar ise düşük aktivite gösterirken bunlar bir nöron takımının “Açık” ve “Kapalı” durumları olarak işaretlenmiştir. Araştırmacılar, maymuna tüm bir görüş alanına denk gelecek bir görüntü gösterdiklerinde çoğumuzun da yapacağı gibi denek, bu alanın yalnızca küçük bir parçasına dikkat etti. Yakından incelendiğiyse araştırmacılar, işlev gören beyin dalgalarının tüm görsel korteks üzerinden geçtiğini ancak görsel alanın bulunduğu kısma denk gelen bölgede dalgaların daha hızlı ve yüksek olduğu belirlediler.

Uyurken, tüm beyin, sakin bir okyanustaki dalgalar gibi uzun, yavaş elektriksel aktivite dalgaları gösterir. Araştırmacılar bu bilinç durumuna “yavaş dalga(derin) uykusu” diyorlar. Uyanmayla birlikte beyindeki elektriksel aktivite modelini daha çok rastgele gürültüye benzeyen bir şeye dönüşür. Cold Spring Harbor Laboratuvarı (CSHL)’ından yardımcı doçent Tatiana Engel, doktora sonrası araştırma görevlisi Yianling Shi ve ekibi ise yaptıkları çalışmada, bu gürültüde belli örüntüler olduğunu belirlediler. Bir maymun beyninin görsel işleme bölgesine bakarak, büyük uyku dalgalarının daha küçük, daha hızlı, daha lokalize versiyonları olduğunu fark ettiler. Bu lokalize dalgaların şekilleri ve dinamikleri, beynin o bölümünün ne kadar dikkat yoğun bir durumda olduğuyla doğrudan ilgili gibi duruyordu. Araştırmacılar, dalga örüntülerinin uyku, anestezi ve dikkati anlamak için önemli bir ipucu sağladığını düşünüyorlar.

Beynin görsel verileri işlemeyle ilgili kısmı (görsel korteks), bir nokta veya bir televizyon ekranı gibidir. Her beyin pikseli (imge), birlikte hareket eden nöronlarla dolu bir sütundan oluşur. Uyarılmamış sütunlar, elektriksel olarak aktif ve uyaranlara duyarlı (“Açık”) veya pasif ve elektriksel aktiviteye dirençli (“Kapalı”) arasında titreşir. Görsel bilgi (bir uyaran) “Açık” olan bir görsel sütuna çarparsa, bilgi büyük bir elektrik çarpması olarak kaydedilir. Ancak, “Kapalı” olduğunda görsel bilgi bir sütuna çarparsa, o zaman hiç kaydedilmemiş olabilir.

Engel ve Shi, Stanford Üniversitesi profesörleri Kwabena Boahen ve Tirin Moore ve Washington Üniversitesi’nden yardımcı doçent Nicholas A. Steinmetz ile yaptıkları çalışmada, maymunların bir uyarana dikkat ettiğinde dalgaların kısaldığını ve keskinleştiğini buldular. Hayvanın dikkati başka yerde olduğunda, “Açık” ve “Kapalı” durumları, bu uyaran tarafından yönlendirilen görsel korteks sütunlarında, daha hızlı ve daha küçük bir alanda yanıp sönmekteydi. Ama neden uyanık ve dikkatli bir beyin sütunlarını devre dışı bırakıp bilgiyi kaçırmak istesin ki? Engel’in bu konudaki hipotezi: Nöronları her zaman “Açık” durumda tutmanın enerji açısından maliyetli olabileceği ya da bilgiye her zaman açık olunmasının beyni yoğunluktan bunalıma sokabileceği. Yani “Kapalı” durum, alakasız bilgilerin bastırılmasına yardımcı olabilir.

Elektriksel gürültünün farklı beyin durumlarıyla kalıpları değiştirdiği keşfi, araştırmacıların ilaçlara ve hastalığa verilen beyin tepkilerini anlamalarına yardımcı olabilir ve primat beyinleri görsel bilgiyi işlemede çok iyi olduğundan, makine öğrenimi araştırmacıları yapay beyinleri geliştirmek için akıllıca yapılandırılmış gürültü numaralarını ödünç alabilirler gibi görünüyor.

KAYNAK: EurakAlert

Önceki İçerikBaşka bir “Vezir Gambiti”
Sonraki İçerikDünya’nın yörüngesini paylaşan yeni bir “Truva asteroidi” keşfedildi