Aynı Filmi Tekrar İzleyen Farelerde Aynı Beyin Bölgeleri Aktive Olmuyor!

St. Louis'teki Washington Üniversitesi'nden yapılan yeni araştırma, beynin görsel uyaranları işleyen parçası olan görsel korteksteki nöronların, zaman içinde aynı uyarana tepkilerini değiştirdiğini ortaya koydu.

Diğer çalışmalar, beynin koku ve uzamsal bellekle ilişkili bölümlerindeki nöronlarda "temsili sürüklenmeyi" belgelemiş olsa da, bu sonuç şaşırtıcı; çünkü birincil görsel korteksteki nöral aktivitenin nispeten stabil olduğu düşünülüyordu.

Nature Communications'da yayınlanan çalışma, fizik profesörü Ralf Wessel'in laboratuvarından yeni mezun olan Ji Xia tarafından yönetildi.^[1] Xia, şimdi Columbia Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacıdır. Xia şöyle diyor:

Beynin esnek bir yapı olduğunu biliyoruz, çünkü beyindeki nöral aktivitenin, öğrendiğimizde veya deneyim kazandığımız günlerde -hatta yetişkinlerde bile- değişmesini bekliyoruz. Beklenmedik olan şey ise, öğrenme olmadığında veya hiçbir deneyim değişikliği olmadığında bile sinirsel aktivitenin farklı beyin bölgelerinde günler içinde değişmesidir.

Wessel'in grubundaki araştırmacılar, beyindeki duyusal bilgi işlemeyi araştırıyorlar ve beynin görsel korteksinin nöral devrelerindeki hesaplamayla ilgili dinamik soruları cevaplayabilmek için yeni veri analizi yöntemleri kullanıyorlar.

Santa Barbara'daki California Üniversitesi'ndeki Nörobilim Araştırma Enstitüsü'nden kıdemli ortak yazar Michael J. Goard, bir kısa film klibi döngü halinde farelere gösterdi. Araştırma için, Orson Welles'in klasik bir siyah-beyaz filminin, günümüzde farelerde görme yetisi araştırmalarında yaygın olarak kullanılan kullanılan açılış kısmından bir bölüm kullandılar.

fare filmi izlerken, araştırmacılar iki fotonlu kalsiyum görüntüleme kullanarak birincil görsel kortekste birkaç yüz nöronda eşzamanlı aktivite kaydettiler. Bilim insanları, aynı 30 saniyelik film klibini izlerken aynı farelerdeki aynı nöronların aktivitesini kaydederek, görüntüleme seanslarını yedi haftaya kadar haftalık olarak tekrarladılar.

Daha sonra Washington Üniversitesi'ndeki fizikçiler, zaman içinde nöronal popülasyon aktivitesindeki değişiklikleri analiz etmek için yeni hesaplama yaklaşımları kullanarak, film izleyen farelerden gelen verileri ayrıştırdı.

Araştırmacılar, doğal filmlere verilen tek nöron tepkilerinin haftalar boyunca kararsız olduğunu keşfettiler. Başka bir deyişle, fare filmi bir hafta izlediğinde, başka bir haftayla karşılaştırıldığında, tek tek nöronlar görsel uyaranlara (filmde tam olarak aynı anda ekranda olana) aynı şekilde tepki vermedi. Xia, bu araştırma bulgusunun ortakları tarafından aynı dergi sayısında yayınlanan bir diğer çalışma ile de tutarlı olduğunu söylüyor.

Ancak, bu çalışmada, Washington Üniversitesi fizikçileri, belirli bir fare için izlenen tüm nöronların popülasyon aktivitesini hesaba katarlarsa, görsel uyaranlara verilen yanıtı haftalar boyunca çözmenin bir yolunu geliştirebildiler. Sadece tek tek nöronları kullanarak bunu yapamadılar.

Xia, popülasyon aktivitesini kullanarak film klibinin tutarlı bir temsilini çıkarmasına rağmen, bilim insanları, birincil görsel korteksten gelen bu temsilin, aşağı akış beyin alanlarının gerçekte okuduğu şey olup olmadığını hala bilmiyorlar.

Son 10 yılda sinirbilimciler, beynin farklı bölgelerindeki sinirsel aktivitedeki bu "temsili kaymanın" benzer örneklerini giderek artan sıklıkta belgelemeyi başardılar. Örneğin bu alandaki ilk çalışmalar hipokampus ve posterior parietal korteksteki nöronların aktivitesinde kayma olduğunu bildirdi.

Ancak Xia, bu çalışmalar halihazırda yayınlanmış olmalarına rağmen, birçok bilim insanının beynin diğer alanlarında da kayma olabileceği olasılığını kabullenmeye hazır olmadığını söyledi. Xia şöyle diyor:

İnsanlar hala bu tür bir kaymanın birincil görsel korteksten gelmesini beklemiyorlar. Genel kanı, bu birincil duyusal kortekslerin çok güvenilir olması gerektiğidir, çünkü onlardan duyusal uyaranlardan gelen bilgileri sadık bir şekilde kodlamaları beklenir.