Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Bilim İnsanları, Kızılötesi Işığı Görebilen Fareler Yarattılar!

Bilim İnsanları, Kızılötesi Işığı Görebilen Fareler Yarattılar!
Reklamı Kapat

Bu yazı, SingularityHub isimli kaynaktan birebir çevrilmiştir. Çevirmen tarafından, metin içerisinde (varsa) açıkça belirtilen kısımlar haricinde, herhangi bir ekleme, çıkarma veya değişiklik yapılmamıştır. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Beyin, harika bir bilgi işlemcisidir ancak bilginin nereden geldiğini önemsemez. Görme, koku alma, tatma, duyma ve dokunma; beynimizle iletişim halinde olan bizim biricik duyularımız, basit elektrik sinyallerine dönüşür. Her ne kadar dünyayı ışık hüzmeleri ve ses dalgaları halinde algılıyor olsak da bunların hepsi tek bir tonda işlenir: elektriksel ton. Kısacası, bütün duyularımız beynimiz için aynıdır. Bu tuhaf görüş, çok daha tuhaf olan "duyusal ikame" deneylerine öncülük etmiştir.

1969 yılında, nöroplastisite öncüsü Dr.Paul Bach-y-Rita, 1950’lerin bilim kurgu ustası Isaac Asimov’un aklından çıkmış gibi görünen bir görme ikame düzeneği (vision replacement setup) tasarladı. Korkutucu dişçi koltuğunun arkasına sıra sıra monte edilmiş, toplamda 400 tane titreşimli ince uç (needle) düşünün. Görme engelli denekler bu koltuğa uzanıp sırtlarındaki hassas derilerini bu titreşim matrisine (vibration matrix) yaslıyorlar. Koltuğun koluna yakın yere yerleştirilmiş basit bir kamera, koltuğun önündeki nesnelerin siyah beyaz görüntülerini yakalıyor. Kameradaki görüntü, titreşimli uçlar yardımıyla 400 piksellik bir “görüntü”ye (bir tür basınç haritasına) dönüştürülüyor. Her kamera pikseli, titreşim matrisindeki bir uca karşılık geliyor; siyah pikseller karşılık geldiği uç tarafından güçlü dürtü oluştururken beyaz pikseller hafif bir dokunuş sergiliyor. Bu düzenek her ne kadar büyük, aksak ve yavaş olsa da işe yaradı.

Eğitimden sonra görme engelli denekler karalama, şekil ve yüzleri ayırt etmekle kalmayıp üçten fazla insanı ve kısmen belirsiz hatlı nesneleri içeren karmaşık görsel resimleri de sadece derileriyle analiz edebildiler. Ancak esas olay şu: Titreşimler deneğin duyu korteksinde değil de görsel korteksinde işlendi. Bir şekilde deneğin işlevsiz görsel prosesi, dokunma duyusunu sanki kendininmiş gibi sahiplendi. Pekiyi, bunun sonucunda ne oldu? Denekler derileriyle "gördüler".

O zamandan beri duyu ikamesi, görme engellilerin müzik yardımıyla görmesini, sesler yardımıyla okumasını ve motor hareketleri engelli olanların ilgili bilgileri dilleriyle algılamasını sağlamıştır. Yine de bu deneyler hep bir ya da birden fazla duyusu hasarlı olan hastalarda uygulandı. Duke'teki sinirmühendisleri Dr. Eric Thomson ve Dr. Miguel Nicolelis bunun üzerine şunu sordular: Pekiyi, ya biz bu deneyleri sağlıklı bir beyne yapsak? İlave duyular "programlayabilir" miyiz?

"Ne olacaksa olsun!" diye düşündü Thomson, "Hadi, şu farelere kızılötesi görüş verelim."

(Kızılötesi) Işık Olsun!

Thomson, sadece birkaç milimetre genişliğindeki çift modüllü küçük implantlar tasarlayarak deneyine başladı. İmplant, kafaya bağlı kızılötesi detektörün çıktısını; farenin özellikle bıyıklarca algılanan dokunma sinyallerine cevap veren, duyu korteksine yerleştirilmiş elektrikli mikrostimülatörün mikrodizisine iletti. Daha sonra, susuz bırakılmış fareleri, yuvarlak alandaki üç su ağızlığını birbirinden ayırt edecek şekilde eğitti. Her ağızlık rastgele bir düzende ışık yayıyordu; su ödülünü almak için farelerin yapması gereken tek şey, ışık yanan ağızlığa gitmeleriydi. Fareler oyunun kurallarını öğrendiğinde Thomson ışıkları kızılötesiyle değiştirdi.

Farenin kafasının üstüne yerleştirilmiş detektör tarafından algılanan farklı şiddetteki kızılötesi ışıklar farklı bir değer alıyor ve farklı bir elektriksel simülasyon modeline dönüştürülüyordu. Sonrasında bu modeller, istenen akım darbelerini gerçek zamanda duyu korteksine ileten mikrostimülatöre gönderiliyordu. Thomson şöyle diyor:

"Hayvanların, ikili açık-kapalıdan ziyade kademeli kızılötesi şiddetini işleyebilmesini istedik. Sonuçta görülebilir ışık da ya hep ya hiçten ibaret değil."

İlk başta farelerin kafası karıştı, uyartıya karşılık olarak kızılötesi kaynağına gideceklerine oturup sanki dışarıdan bir şey dokunmuş gibi bıyıklarını temizlemeye başladılar; aslında duyu korteksleri akımla uyarıldığı için dışarıdan bir şey bıyıklarına dokunmuş gibi hissetmeleri normaldi. Aşağı yukarı bir aylık eğitimin ardından altı hayvanın hepsi kızılötesi başlıklarına alışmış, kızılötesiyle yemek aramayı öğrenmişlerdi. Thomson şöyle diyor:

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Farelerin kızılötesi dalgaların nereden geldiğini daha iyi algılamak için kafalarını sağa sola uzattıklarını görebiliyorduk. Bu durum, %70'i aşkın seferde su dolu ağızlıklardan doğru olanı seçmelerini sağladı.

Daha sonraki testler, farelerin bıyıklarına “dokunulma bilgisi”ni gayet iyi bir biçimde algılayabildiklerini, yeni kızılötesi "duyu"larının eski duyularını köreltmediğini doğruladı. 2013 yılında Nature Communications'da yayınladıkları çalışma raporunda Thomson şunları yazdı:

"Bilebildiğimiz kadarıyla bizler, türlerin algı dağarcığını yakın kızılötesi elektromanyetik spektrumu içerecek şekilde genişletebilen ilk kortikal nöroprotezi yapmış olduk."

Şimşek Hızında Duyu Birleşmesi

Çalışma baştan beri mükemmel olsa da Thomson bununla yetinmedi. Bir kere, farelerde yalnızca bir adet kızılötesi detektör vardı, bu da derinlik algısını oldukça kısıtlıyordu. Diğeri de fareler teknik olarak kızılötesini "görmüyor", "hissediyor"lardı çünkü bütün işi yapan duyu korteksleriydi.

Chicago'daki 2015 Society for Neuroscience'ın yıllık konferansında bildirdiği üzere Thomson yeni deney serisinde, farelerin beynine 360 derecelik panoramik kızılötesi algı sağlayan üç ilave elektrot yerleştirdi.

Bu ilaveyle birlikte hayvanların kızılötesine adapte olmalarında neredeyse 10 katlık artış görüldü. Su arama deneyi yeniden uygulandığında farelerin düzeneği öğrenmesi ilk deneydeki tek implantlıların 40 günlük sürecine kıyasla yalnızca 4 gün sürdü. Thomson, Science News'a şunları söyledi:

Doğrusu bu şaşırtıcıydı. Beyinlerinin yalnızca bir bölgesinde değil de her yerinde birçok uyartı olmasının farelerin kafasını karıştıracağını düşünmüştüm.

Ama en çok şaşılacak an, implantları farelerin görsel korteksine yeniden yerleştirdiği zaman yaşandı: Bu sefer, hayvanların su deneyini öğrenmesi yalnızca bir gün sürdü. 

Kızılötesi trafiğin görsel kortekslere yeniden yönlendirilmesi neden öğrenmeyi hızlandırdı? Thomson tam olarak emin değil ama bu olanların kızılötesi ışığın doğasıyla ilgili olduğunu düşünüyor. Nihayetinde, görsel korteksimiz, dalga boyuna baktığımızda kızılötesine çok benzer olan görünür ışığı algılamaya elverişlidir. Belki de görsel korteksimiz, duyu korteksimize nazaran kızılötesini algılamakta "özelleşmiş”tir. Thomson diyor ki:

Daha derine inmeden ve görsel sistemin farklı seviyelerindeki plastisitenin değişimlerine bakmadan kesin bir şey söyleyemeyiz. Yine de şunu biliyoruz ki görsel korteks hem görünür ışığı hem de kızılötesini aynı anda algılayabiliyor.

Her ne kadar biyo-sanalkorsanlar (biohacker) insanların görünür ışık spektrumunu yakın kızılötesine çıkarmakla uğraşsa da duyuları artırmak şu an için hayvanlarla sınırlı. Thomson'ın çalışması, "kızılötesi göz" donanımının işe yaraması durumunda beynimizin buna çabucak adapte olacağını gösteriyor. Thomson şöyle diyor:

Doğrusu ben hala hayretler içerisindeyim. Beyin, her daim yeni bilgi kaynaklarına aç ama tamamıyla yabancı olan bu türleri çok kısa zamanda absorbe edebilir ki bu durum nöroprotez ve artırma (augmentation) alanları için inanılmaz büyük bir nimet. Çalışmamız, duyu kortikal protezlerin normal nörolojik fonksiyonları yeniden kazandırmasına ilaveten memelilerdeki doğal algı kabiliyetini arttırmak için de kullanılabileceğini öne sürüyor. İşte ben bu nedenle çok heyecanlıyım.
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 0
  • Tebrikler! 0
  • Bilim Budur! 0
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: SingularityHub | Arşiv Bağlantısı

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 29/09/2020 03:08:34 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/4197

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Alkol
İmmünoloji
Enfeksiyon
İklim Değişimi
Uzay Görevleri
Çiftleşme
Kalıtım
Gerçek
Ay Ve Dünya
Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işıması (Cmb)
Etimoloji
Anne
Sinir Hücresi
Video
Balıkçılık
Ölümden Sonra Yaşam
Sars Virüsü
Yılan
Kanser Tedavisi
Bakteriler
Pandemi
Evrimsel Tarih
Hastalıkların Tedavisi
Ölüm
Taksonomi
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Sadece eğitimli olanlar özgürdür.”
Epictetus
Geri Bildirim Gönder