Yenilikler

Araştırma, beyindeki ‘zaman hücrelerinin’ karmaşık öğrenme için kritik öneme sahip olduğunu gösteriyor

Zaman duygusu, dünyayı nasıl anladığımız, hatırladığımız ve onunla nasıl etkileşime girdiğimiz konusunda temeldir. Bir sohbeti sürdürmekten araba kullanmaya kadar çeşitli görevler, işlerin ne kadar sürdüğünü hatırlamamızı ve algılamamızı gerektirir; karmaşık ama büyük ölçüde bilinçsiz bir hesaplama, sürekli olarak düşüncelerimizin yüzeyinin altında çalışır.

Utah Sağlık Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, farelerde zamanlamanın kritik olduğu karmaşık davranışları öğrenmek için belirli bir “zaman hücreleri” popülasyonunun gerekli olduğunu buldu. Bir saatin saniye ibresi gibi, zaman hücreleri de kısa zaman dilimlerini haritalandırmak için sırayla ateşlenir.

Ancak araştırmacılar, zaman hücrelerinin sadece basit bir saat olmadığını, hayvanlar farklı zamanlanmış olaylar arasında ayrım yapmayı öğrendikçe, zaman hücresi aktivitesinin modelinin, her olay modelini farklı şekilde temsil edecek şekilde değiştiğini buldu. Bu keşif, Alzheimer gibi zaman duygusunu etkileyen nörodejeneratif hastalıkların erken tespitine yardımcı olabilir.

Yeni çalışma şu adreste yayınlandı: Doğa Sinir Bilimi.

Fare kodu

Karmaşık bir zamana dayalı öğrenme görevini gelişmiş beyin görüntülemeyle birleştiren araştırmacılar, fareler öğrendikçe zaman hücresi aktivitesi kalıplarının daha karmaşık hale geldiğini izleyebildiler. Araştırmacılar ilk olarak olayların zamanlamasındaki farklılıkları öğrenmenin kritik olduğu bir deneme düzenlediler. Bir ödül almak için farelerin, sanki Mors alfabesinin çok basit bir biçimini öğreniyormuşçasına, değişken zamanlamaya sahip bir koku uyaranının kalıplarını ayırt etmeyi öğrenmesi gerekiyordu.

Fareler öğrenmeden önce ve sonra, araştırmacılar bireysel zaman hücrelerinin ateşlenmesini gerçek zamanlı olarak izlemek için son teknoloji mikroskopiyi kullandılar. İlk başta, zaman hücreleri her türlü koku uyaranına aynı şekilde tepki verdi. Ancak farklı zamanlanmış uyarı modellerini öğrendikçe fareler, her olay modeli için farklı zaman hücresi aktivitesi modelleri geliştirdi.

Özellikle, farelerin yanlış yaptığı denemeler sırasında araştırmacılar, zaman hücrelerinin sıklıkla yanlış sırada ateşlendiğini görebildiler; bu da, zaman hücresi aktivitesinin doğru sırasının, zamana dayalı görevleri gerçekleştirmek için kritik öneme sahip olduğunu ortaya koydu. Utah Üniversitesi Spencer Fox Eccles Tıp Fakültesi’nde nörobiyoloji alanında doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarlarından Hyunwoo Lee, “Zaman hücrelerinin deneme sırasında belirli anlarda aktif olması gerekiyor” dedi. “Fakat fareler hata yaptığında bu seçici aktivite karmaşık hale geldi.”

Sadece bir kronometre değil

Nörobiyoloji alanında yüksek lisans araştırma asistanı ve araştırmanın ortak yazarlarından Erin Bigus, şaşırtıcı bir şekilde, zaman hücrelerinin sadece zamanı takip etmekten daha karmaşık bir rol oynadığını söyledi. Araştırmacılar, zaman hücrelerini içeren beyin bölgesi olan medial entorhinal korteksin (MEC) aktivitesini geçici olarak bloke ettiğinde, fareler hala olayların zamanlamasını algılayabiliyor ve hatta tahmin edebiliyordu. Ancak zamanla ilgili karmaşık görevleri sıfırdan öğrenemediler. Bigus, “MEC, herhangi bir basit durumda zamanı izlemek için gerekli olan gerçekten basit bir kronometre gibi davranmıyor” dedi. “Rolü aslında bu daha karmaşık zamansal ilişkileri öğrenmek gibi görünüyor.”

Şaşırtıcı bir şekilde, MEC üzerine yapılan önceki araştırmalar onun aynı zamanda mekansal bilginin öğrenilmesi ve “zihinsel haritalar” oluşturulmasında da rol oynadığını ortaya çıkardı. Yeni çalışmada araştırmacılar, zamana dayalı görevleri öğrenirken ortaya çıkan beyin aktivitesi kalıplarının, mekansal öğrenmeyle ilgili daha önce gözlemlenen kalıplarla bazı benzerlikler gösterdiğini fark ettiler; Her iki modelin yönleri, hayvan aktif olarak öğrenmediğinde bile devam eder.

Araştırmacılara göre daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulsa da bu sonuçlar beynin uzay ve zamanı temelde benzer şekillerde işleyebileceğini gösteriyor. Nörobiyoloji alanında yardımcı doçent ve çalışmanın kıdemli yazarı James Heys, “Entorhinal korteksin hem mesafeyi izlemek için bir kilometre sayacı hem de geçen zamanı izlemek için bir saat olarak hareket ederek ikili bir amaca hizmet edebileceğine inanıyoruz” dedi.

Araştırmacılar, beynin zamanı nasıl işlediğini öğrenmenin sonuçta Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıkların saptanmasına yardımcı olabileceğini söylüyor. MEC, Alzheimer’ın beyinde etkilediği ilk alanlardan biri; bu da karmaşık zamanlama görevlerinin potansiyel olarak hastalığı erken yakalamanın bir yolu olabileceğine işaret ediyor.

Destek Whitehall Vakfı, Beyin ve Davranış Araştırma Vakfı, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından sağlandı.

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240619143644.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu