Beynimizin uzay haritası: Beynimizin bilgiyi nasıl temsil ettiğine dair yeni bir keşif.

Kudüs İbrani Üniversitesi'ne bağlı Edmond ve Lily Safra Beyin Bilimleri Merkezi ve Racah Fizik Enstitüsü'nden Prof. Yoram Burak liderliğinde yürütülen yeni bir çalışma, hipokampüsteki "yer hücrelerinin" farklı türler ve ortamlarda mekansal bilgileri nasıl kodladığını açıklayan birleştirici bir matematiksel çerçeve ortaya koyuyor.Yer hücreleri, hayvanların çevrelerindeki konumları kodlayan ateşleme desenleri oluşturarak hayvanların gezinmesine yardımcı olan hipokampüsteki uzmanlaşmış nöronlardır. Geleneksel olarak, bu hücrelerin stereotipik simetrik bir şekle sahip tek, kompakt uzay bölgelerinde ateşlendiği düşünülüyordu.

Ancak son araştırmalar, daha geniş ortamlarda bu hücrelerin çok daha karmaşık ve düzensiz aktivite kalıpları sergilediğini, farklı şekil ve boyutlarda birden fazla noktada ateşlendiğini ortaya koydu.Prof. Burak'ın ekibi, büyük ortamlardaki yer hücrelerinin düzensiz ateşleme desenlerini açıklayan, dikkate değer derecede basit ama güçlü bir matematiksel model buldu. Model, kozmolojiden oşinografiye kadar çeşitli doğal olaylarda önemli bir rol oynayan bir rastgele fonksiyon sınıfı olan "Gauss Süreçleri" kavramına dayanmaktadır.

Modelde, yer hücrelerinin ateşleme bölgeleri, rastgele bir Gauss işleminin belirli bir eşiği geçtiği uzay bölgelerini işaretleyerek ortaya çıkar. Bu basit modeli kullanarak araştırmacılar, yarasa ve kemirgenlerdeki yer hücrelerinin 1B, 2B ve 3B uzaylardaki aktivitesinin evrensel prensipleri takip ettiğini gösterdi.Bu bulgular, bu desenlerin büyük ölçüde hipokampüse gelen rastgele girdilerden kaynaklandığını ima ederek, beynin mekansal haritası için kesin bir organizasyona dayandığı fikrini çürütüyor.

Çalışmanın yazarlarından biri olan İbrani Üniversitesi öğrencisi Nischal Mainali, "Bulgularımız, hipokampüsteki CA1 nöronlarına gelen girdilerin sinaptik organizasyonunu belirli bir tasarımdan ziyade rastgeleliğin yönettiğini gösteriyor" şeklinde açıklıyor.

Bu bakış açısı, sinir devrelerinin yapısı hakkındaki uzun süredir var olan varsayımları sorguluyor ve mekansal bilişi anlamak için yeni yollar açıyor.Model ayrıca , yer hücresi ateşleme alanlarının düzenlemeleri ve geometrileri hakkında kesin test edilebilir tahminlerde bulunuyor; bu tahminler, farklı ortamlarda gezinen yarasalar, fareler ve sıçanlardan önceki deneylerde toplanan yer hücresi aktivitesi kayıtlarının yeniden incelenmesiyle doğrulandı.Bu bilgiler yalnızca mekansal navigasyonun sinirsel mekanizmalarına ışık tutmakla kalmıyor, aynı zamanda beynin bilgiyi nasıl kodladığını keşfetmek için de bir temel sağlıyor.

Prof. Burak şöyle açıklıyor: "Büyük ortamlardaki yer hücrelerinin görünüşte rastgele ateşleme desenleri, uzaydaki farklı konumlara benzersiz bir şekilde atanan 'kod sözcükleri' oluşturur. Beynin, bu rastgele kod sözcüklerinin istatistiklerini, büyük ortamlardaki konumların çok verimli bir temsilini oluşturmak için ayarladığına inanıyoruz".

^[1]