Beyinde Öğrenme Süreci Nasıl İşliyor?

Stanford Üniversitesindeki bir grup biyolog, hayvanların kendi çevrelerindeki detayları öğrenme süreçlerine ilişkin yeni bir çalışma yaptılar.

Bir hayvanın dünya hakkında bilgi sahibi olması için kendi çevresinde bulunan şeylerden daha fazlasına dikkat etmesi elzemdir. Bu hayvanın ayrıca kendi çevresinde gördüğü, duyduğu ve hissettiği şeylerden hangilerinin önem taşıdığını öğrenmesi, bu şeylerin zaman içerisinde önemlerini yitirip yitirmediklerine dair gözlemler yapması gerekir. Ancak insanların ve diğer hayvanların bu gibi detayları nasıl takip ettikleri bilinmemektedir.

Stanford Üniversitesindeki biyologlar, bu sürecin tam olarak nasıl işlediğini öğrenmek için yeni bir araştırma yaptılar. Beyinde paraventriküler talamus (kısaca PVT) adı verilen bir bölge, bir canlının içinde bulunduğu duruma ilişkin detayları fark etmesini sağlıyor ve bu bağlamda bir bekçi işlevi görüyor. Wu Tsai Sinirbilim Enstitüsüne bağlı Neurochoice Initiative tarafından fonlanan bu araştırma şu an için yalnızca fareleri kapsıyor olsa da bu araştırmadan elde edilen sonuçlar, zaman içerisinde insanlardaki öğrenme sürecini anlamak için de kullanılabilir. Hatta biyoloji bölümünde doçentlik yapan Xiaoke Chen tarafından yapılan açıklamalara göre, insanlarda görülen uyuşturucu bağımlılığının tedavisinde dahi kullanılabilir.

Chen'in açıklamalarına göre araştırmanın sonuçları biraz şaşırtıcı çünkü bir kesim araştırmacı talamusun bu kadar işlevli olabileceğini düşünmüyordu. Bilindiği üzere, dışarıdan gelen uyarıcılar, canlıların davranışlarını önemli ölçüde etkilemektedir. Chen'e göre fareler üzerinde yapılan bu araştırmayla birlikte, uyarıcıların davranışa olan etkisinde talamik hücrelerin de rol oynadığı öğrenilmiş oldu.

Öğrenmede Seçicilik

Öğrenme denilen şey aslında alınan geri bildirimlerden (dönütlerden) ibarettir. Mesela başınız ağrıdığında bir ilaç alıyorsanız bu ilacın sizi iyileştirmesini beklersiniz. Eğer ilaç etkisini gösterirse başınız tekrar ağrıdığı zaman yine aynı ilacı alırsınız. Ama eğer ilaç etkisini göstermezse bir sonraki sefer başka bir çözüm aramaya başlarsınız. Psikologlar ve sinirbilimciler, öğrenme sürecinin bu yanını oldukça detaylı bir şekilde araştırdılar ve geri bildirimlerin beyinde tam olarak hangi bölümlere iletildiğini dahi öğrendiler.

Öğrenim sürecine ilişkin hâlâ yanıtlanmamış sorular bulunmaktadır. Gerçek dünya şöyle dursun, insanlar ve diğer hayvanlar kısmen basit yapılı ve sınırlı laboratuvar deneylerinde bile neyi öğrenmeleri gerektiğini (diğer bir deyişle, hangi bilginin önemli ya da gereksiz olduğunu )bulmakta zorlanmaktadırlar. Ancak şu ana dek öğrenme süreci ile ilgili bu konu üzerinde psikologlar ve sinirbilimciler gerektiği kadar durmamışlardır.

İşte Chen ve diğer araştırmacılar, öğrenme süreciyle ilgili cevapsız kalan sorulara yanıt bulabilmek için fareler üstünde bir çalışma yaptılar. Bu araştırmada fareler bazı kokuları iyi, bazı kokuları ise kötü şeylerle ilişkilendirecek şekilde koşullandırıldı. Mesela kokulardan biri kısa bir süre sonra su verileceğinin göstergesiyken, bir başka koku bir süre sonra farenin yüzüne hava üfleneceğinin göstergesiydi.

Araştırmacılar daha sonra hava üflemeyi bırakıp farelere (onların daha fazla dikkat kesilmesinin beklendiği) oldukça hafif bir elektroşok uygulamaya başladılar. Araştırmacılar, PVT'deki nöronların bu değişimi izlediğini fark ettiler. Hava üflenmesi esnasında PVT nöronlarının üçte ikisi her iki kokuya da tepki veriyor ancak yüzde 30 civarındaki ekstra nöron sadece su verileceğinin habercisi olan koku tarafından ateşleniyordu. Diğer bir ifadeyle farelerdeki PVT nöronları, her iki kokuya da tepki veriyor ancak 'iyi' ile bağdaştırılan kokuya daha yoğun bir tepki veriyordu.

Farelere hava üflemek yerine elektroşok verilmeye başlandığında ise PVT'deki etkinliklerde bir değişim gözlemlendi. Çünkü fareler, elektroşoku temsil eden kokuyu aldıkları zaman beyinlerindeki PVT nöronlarının neredeyse tamamı harekete geçiyordu (%75'lik bir nöron kesimi ise hem iyi hem kötü sonuca tepki veriyordu).

Buna benzer bir değişim, farelere su verildiği zaman da gözlemlendi. Fareler bir süre sonra hava üfleneceğinin göstergesi olan kokuya, su geleceğinin göstergesi olan kokudan daha fazla tepki göstermeye başladılar çünkü onlar için artık suyun bir önemi kalmamıştı. (Diğer bir deyişle, PVT'leri hava üfleyecek olan kokuya daha hassas hale gelmişti.) Bu araştırma PVT'nin, bir canlı için o anda en önemli olan şey ne ise onu takip ettiğini ortaya koymaktadır. Fareler eğer 'iyi' şey, 'kötü' şeyden çok daha önemliyse 'iyi'ye; tam tersi durumda ise 'kötü'ye daha yoğun bir tepki vermektedir.

Araştırmanın Önemi

Chen'in açıklamalarına göre yapılan bu gözlemler birkaç önemli noktanın altını çizmektedir. Çünkü bu araştırmalar sayesinde hayvanların neyi, ne şekilde öğrendiklerini öğrenmek isteyen araştırmacılar artık araştırmalarına PVT'leri inceleyerek başlayabilirler.

Dahası, sinirbilimciler de öğrenim sürecini kontrol edebilirler. Bu amaçla araştırmacılar, ışığı kullanarak PVT faaliyetlerini kontrol etmek için genetiği değiştirilmiş fareler üstünde de bir çalışma yürüttüler ve bu çalışma sonucunda öğrenme sürecinde bir gelişim olduğunu fark ettiler. Mesela fareler, artık belli bir kokunun 'su'yu temsil etmediğini veya 'su'yu temsil eden bir kokunun artık 'elektroşok'u temsil ettiğini çok daha hızlı bir şekilde öğrendiler.

Sonuçlar, PVT faaliyetlerinin düzenlenerek (en azından şimdilik farelerde) yeni öğrenim metotlarının geliştirilebileceğini ve ayrıca, uzun vadede, uyuşturucu bağımlılığı gibi şeyleri tedavi etmek için de kullanılabileceğini göstermektedir. Uyuşturucu bağımlılarının uyuşturucu almak ile ardından beliren keyif hali arasındaki bağlantıyı unutması sağlanarak bağımlılıkları tedavi etmek mümkün olabilir.