Haberler

Araştırmacılar, beyinlerin yer işaretleri olmadan navigasyon sistemlerini ayarlayabildiğini buldu

Johns Hopkins’in araştırması, memelilerin hareket ederken konumlarını ve yönlerini nasıl takip ettiklerine yeni bir ışık tutuyor ve görsel hareket ipuçlarının tek başına beynin sabit görsel işaretlerin yokluğunda bile iç haritasını ayarlamasına ve yeniden kalibre etmesine izin verdiğini ortaya koyuyor.

Sonuçları şu şekilde yayınlanmıştır: Doğa Nörobilimi.

Çalışmanın eş lideri, makine mühendisliği profesörü Noah Cowan, “Uzayda hareket ettiğinizde, size nerede olduğunuzu ve ne kadar hızlı gittiğinizi söyleyen birçok birbiriyle yarışan duyusal bilgiye sahip olursunuz ve beyninizin bunu anlamlandırması gerekir” dedi. Whiting Mühendislik Okulu’nda ve Mekanik ve Biyolojik Sistemlerde Hareket (LIMBS) Laboratuvarı’nın yöneticisi.

“Çalışma sonuçlarımız, şaşırtıcı bir şekilde, beynin pozisyonumuzu bize söyleyecek belirgin dış işaretlere sahip olmadan bu sürekli yeniden ayarlamayı gerçekleştirebileceğini gösteriyor. Beyin, uzaysal haritası aracılığıyla, yalnızca optik akıştan gelen ipuçlarından, yani bireylerin uzayda hareket ederken algıladıkları görsel hareket kalıplarından iç hız hissini ayarlayabilir.”

Cowan, projede Krieger Sanat ve Bilim Okulu’nun Zanvyl Krieger Zihin/Beyin Enstitüsü ve Johns Hopkins’deki Kavli Nörobilim Keşif Enstitüsü’nde nörobilim profesörü olan James Knierim ile işbirliği yaptı.

Araştırmacılar, örneğin bir kişinin işaretlerle kaplı bir tünelde yürüdüğünde, beyninin işaretlerin geçtiği hızı algıladığını ve bu sayede kat edilen mesafeyi ve uzaydaki göreceli konumunu tahmin etmesine yardımcı olduğunu biliyorlardı.

Ekip, yürüyenin yanından geçerken işaretlerin hızını değiştirmenin veya işaretleri kaldırmanın beynin tepkisini önemli ölçüde etkileyip etkilemeyeceğini belirlemek için yola çıktı.

Cowan, “Beynimizin yalnızca hız bilgisinden ‘kat edilen mesafeyi’ nasıl hesapladığının mekanizmalarına ulaşmak istedik,” dedi. “Hipokampüsümüzdeki nöronlar telefonunuzdaki mavi GPS noktası gibi ‘aydınlanır’. Optik akış ile ‘mavi noktayı güncelleme’ arasındaki ilişkinin VR’da yeniden kalibre edilebileceğini varsaydık ve bunun mümkün olduğunu gördük.”

Knierim, araştırmacıların sanal gerçeklik sisteminde laboratuvar farelerinin aldığı optik akış miktarını yapay olarak değiştirerek bilişsel haritasındaki konum duygusunu güvenilir bir şekilde kontrol edip edemeyeceklerini belirlemeyi amaçladıklarını açıkladı.

Knierim, “Kontrol teorisi prensiplerini kullanarak, bilişsel haritayı yalnızca optik akış ipuçlarını kullanarak hassas bir şekilde kontrol edebileceğimizi bulduk. Bu da uzun zamandır varsayılan girdinin gerçekten de sıçanın yol bütünleştirme sistemi tarafından kullanıldığını gösteriyor” dedi.

Ekip bir sanal gerçeklik kubbesi inşa etti ve duvarlarına ışıklı şeritler yansıttı. Fareler, çikolatalı süt damlalarıyla kubbenin etrafında dolaşmaya ikna edildi. Şeritlerin, kemirgenlerin hızına ve uzaydaki genel konumlarına dair bilinçaltı bir ipucu olarak hizmet etmesi amaçlanmıştı.

Ekip, şeritleri fareler adım attığında ters yönde dönecek şekilde ayarladığında, hayvanların hipokampal tepkisi, iki kat daha hızlı hareket ettiklerini düşündüklerini ve konum hislerinin çarpık olduğunu gösterdi.

Bir süre sonra şeritler kapatıldığında araştırmacılar, farelerin kendilerini hâlâ gerçekte olduklarından daha hızlı hareket ediyor olarak algıladıklarını keşfettiler.

Cowan, memelilerin beyinlerinin konumu belirlemek ve yaklaşık hızı kalibre etmek için yer işaretlerinin birbirine göre konumlarını kullandığının zaten bilindiğini söyledi. Bilinmeyen şey ise, bir memelinin beyninin herhangi bir yer işaretinin yokluğunda zihinsel haritası aracılığıyla hızını yeniden ayarlayıp ayarlayamayacağıydı.

“Belirtilerin yokluğunda beyninizin bu yeniden kalibrasyonu nasıl yaptığı ve bunu yaptığı gerçeği daha önce bilinmiyordu ve bunu bu araştırmada gösteriyoruz” dedi.

Araştırma sonuçları iki temel alan hakkında değerli bilgiler sağlıyor. Birincisi, Alzheimer hastalığı ve diğer demansla ilgili bir beyin bölgesi olan memeli hipokampusunun işleyişine ışık tutuyorlar ve ikinci olarak araştırma, hayvanların dünyada nasıl gezindiğine ilişkin temel biyolojiye ilişkin uzun süredir devam eden bir soruyu yanıtlıyor.

Knierim, “Navigasyon sistemi beynin hafıza sistemine çok yakından bağlı olduğundan, bu bilişsel haritaları nasıl oluşturduğunu anlamanın, yaşlanma ve demans sırasında hafızanın nasıl zayıfladığına dair fikir sağlayacağını umuyoruz.” dedi.

Ancak sonuçların robotik açısından da sonuçları var. Cowan, bu bulgunun, görsel bilgiyi uzay temsilleriyle bütünleştirmek için tasarlanmış yapay zeka ve makine öğrenimi algoritmalarının geliştirilmesine de bilgi verebileceğini ve sonuçta somutlaşmış bilişsel sistemlerin önünü açabileceğini belirtti.



Kaynak ve İleri Okuma: https://medicalxpress.com/news/2024-06-brains-tune-landmarks.html

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu