Beyin Neyi Öğreneceğine Nasıl Karar Veriyor?

Sinirbilimciler, beynin yeni şeyleri nasıl öğrenebildiği hakkında yeterince bilgi sahibiyken öğrenme sırasında beynin neye odaklanacağını nasıl seçtiği konusunda pek de bilgili değiller.

Dünya hakkında bilgi edinmek için, bir hayvanın çevresine dikkat etmekten daha fazlasını yapması gerekiyor. Ayrıca çevredeki hangi görüntü, ses ve hislerin önemli olduğunu öğrenmeli ve bu detayların öneminin zamanla nasıl değiştiğini gözlemlemelidir. Yine de insanların ve diğer hayvanların bu ayrıntıları nasıl izlediği bir sır olarak kalmadı.

Stanford Üniversitesi‘nden biyologlar, 26 Ekim’de Science dergisinde yayınladıkları rapora göre hayvanların detayları nasıl sıraladığını anladıklarını düşünüyorlar. Buna göre; beynin paraventriküler talamus -ya da PVT- olarak adlandırılan kısmı, bir durumun göze en çok çarpan ayrıntılarını belirleyerek ve izleyerek beyinde bekçi görevi görmekte.

Bir kısmı Wu Tsai Sinirbilimleri Enstitüsü’nün Neurochoice Initiative birimi tarafından finanse edilen araştırma şimdilik farelerle sınırlı olsa da, makalenin yazarlarından ve biyoloji bölümünde yardımcı profesör olan Xiaoke Chen’e göre sonuçlar, bir gün araştırmacıların insanların nasıl öğrendiklerini daha iyi anlayabilmelerine ve hatta madde bağımlılığı tedavisine bile yardımcı olabilir.

Chen’in söylediğine göre sonuçlar bir bakıma sürprizdi çünkü çok az kişi talamusun bu kadar karmaşık bir görev yapabileceğini düşünüyordu. Hem Stanford Bio-X hem de Wu Tsai Sinirbilimleri Enstitüsü üyesi olan Chen şöyle ekliyor: “Talamik hücrelerin, uyaranların davranışsal önemini takip etmede çok önemli bir rol oynadığını gösterdik, ki bu daha önce kimse tarafından yapılmamış bir şeydi.”

Neyi Öğreneceğine Karar Verme

En temel haliyle öğrenme geribildirim yoluyla edinilir. Örneğin; başınız ağrıdığında ilaç içer ve ilacın baş ağrınızı geçirmesini beklersiniz. Eğer haklıysanız bir dahaki sefere başınız ağrıdığında da ilaç içersiniz. Ama yanılıyorsanız o zaman ilaç içmek dışında başka bir şey denersiniz. Psikologlar ve sinirbilimciler, öğrenmenin bu yönünü kapsamlı bir şekilde incelediler ve hatta bunu beyinde geribildirimi işleyen ve öğrenmeyi yönlendiren belirli bölgelere kadar takip ettiler.

“Yine de öğrenme resminin bir parçası eksik” diyor Chen. Gerçek dünyayı bırakın, görece daha az karmaşık olan laboratuvar deneylerinde bile insan ve hayvanların neyi öğreneceklerine karar vermeleri gerekir -özellikle neyin gürültü (işe yaramaz bilgi) neyin geribildirim olduğu konusunda. Bu gerekliliğe rağmen bu, psikolog ve sinirbilimcilerin çok fazla ilgi göstermediği bir konu.

Bunu çözmeye başlamak için Chen ve meslektaşları, farelere belirli kokuları iyi ve kötü sonuçlarla ilişkilendirmeyi öğrettiler. Bir koku, bir yudum suyun geleceğine işaret ederken, bir diğeri ise farenin yüzüne hava püskürtüleceği hakkında uyarı veriyordu.

Daha sonra, araştırmacılar hava püskürmesini muhtemelen biraz daha fazla dikkat çekecek hafif bir elektrik şoku ile değiştirdiler. Ekip, PVT’deki nöronların bu değişimi izlediğini tespit etti. Hava-püskürtme fazı sırasında, %30’luk bir ilave sadece su sinyali veren koku tarafından aktive edilirken PVT nöronlarının üçte ikisi her iki kokuya da yanıt veriyordu. Diğer bir deyişle, bu aşamada PVT hem iyi hem de kötü sonuçlara cevap vermiş ancak iyi duruma daha büyük bir tepki vermiştir.

Fakat elektrik şoku fazında denge değişti. PVT nöronlarının yaklaşık dörtte üçü hem iyi hem de kötü sonuçlara yanıt verirken neredeyse tüm PVT nöronları elektrik şokuna tepki vermiştir.

Benzer bir değişim fareler suya doyduklarında oldu. Bu sırada su fareler için daha az önem arz ettiğinden PVT suya daha az tepki, hava püskürtmesine daha çok tepki veriyordu yani kötü sonuçlara daha çok, iyi sonuçlara daha az tepki veriyordu. Birlikte ele alındığında sonuçlar, PVT’nin o anda en önemli olanı izlediğini gösterdi.

Bakılacak ve Ayarlanacak Yeni Bir Yer

Chen, bulguların daha geniş çıkarımlara işaret ettiğini söylüyor. Belki de en önemlisi diğer araştırmacılar, hayvanların farklı detaylara dikkat etmesinin nasıl ve neyi öğrendiklerini ne şekilde etkilediğini anlamak istedikleri zaman artık bakacakları bir yer – PVT- var.

Chen’e göre “Şimdi sinirbilimciler için de öğrenmeyi kontrol etmenin yeni bir yolu var.” Ek olarak genetiği değiştirilmiş farelerle yapılan deneylerde ekip, ışık ile PVT aktivitesini kontrol edebildi; böylece araştırmacılar öğrenmeyi engelleyebileceklerini veya geliştirebildiklerini keşfettiler. Örneğin, araştırmacılar farelere belirli bir kokuda uyarı verilen güvenilir suyun artık gelmeyeceğini veya uyarı verilen suyun elektrik şokuna dönüşeceğini daha hızlı bir şekilde öğretebildiler.

Bu sonuçlar, -şu an için farelerde- PVT aktivitesini uygun şekilde uyararak veya bastırarak öğrenmeyi modüle etmenin yeni yollarını gösterebilir. Chen sonuçların uzun vadede, bağımlılara madde alma ve sonrasında iyi hissetme arasındaki ilişkiyi unutturma konusunda yardım ederek madde bağımlılığını tedavi etme yollarına da işaret edebileceğini belirtti.

Kaynaklar ve ileri okuma:

Haber Stanford News

Orijinal makale  Science

Görsel Freepik

Carl Sagan: Medeniyet Serebral Korteksin Ürünüdür

Anasayfamızdan daha fazla sinirbilim yazısına ulaşabilir, podcast ve videolarımıza erişebilirsiniz.