Senkronize Beyin Dalgaları Hızlı ve Çabuk Öğrenmeyi Sağlıyor

İnsan zihni bir düşünceden diğer düşünceye geçtiği için, yeni bilgiyi hızlı ve çabuk bir şekilde özümseyip, analiz edebilir. MIT nörobilimcilerinin yeni yaptığı bir çalışmada, bu çabuk değişen beyin hallerinin, belki de beynin farklı bölgelerinin senkronizasyonun kodlanmasından kaynaklandığı açıklanmakta.

Araştırmacılar, farklı noktasal kalıpları kategorize etmeyi öğrenmeye maymunların beyinlerinin iki bölgesi (prefrontal korteks ve striyatum) dahil olduğunu  ve beyin dalgalarını yeni iletişim devreleri oluşturmak için senkronize ettiğini açıklıyorlar.

MIT’de Nörobilim profesörü olan ve bu araştırmanın neticelerini de 12 Haziran 2014 sayılı Neuron dergisine yazan baş yazar Earl Miller şunu ifade ediyor: “Öğrenme sırasında bu iki sistemin etkileşiminin direk kanıtını gördük ki, bu daha önceleri görülmemiş bir şeydi. Kategorileyerek öğrenme bu iki kısım arasında yeni fonksiyonel devrelere yol açıyor ve bu fonksiyonel devreler de ritm-tabanlı devrelerdir ki, işte bunlar anahtarbir  rol oynuyor, çünkü nörobilim sisteminde bu nispeten yeni bir kavram.”

Her biri kendi elektrik sinyalini üreten beyinde milyonlarca nöron var. Bu kombine sinyaller, elektroansefalografi (EEG) tarafından ölçülebilen beyin dalgaları diye bilinen salınımlar yaratıyor. Araştırma ekibi, prefrontal korteks (beynin ana komuta merkezi) ve striyatumdan(alışkanlık oluşumunu kontrol eden bölüm) gelen EEG kalıpları üzerine odaklandılar.

Miller açıklamasına şöyle devam ediyor: “Beyin-dalga senkronizasyonu fenomeni, sinapslar arasında ya da nöronlar arasındaki bağlantılardaki değişimlere muhtemelen öncü olmaktadır.” Bu işlem “sinaptik plastisite” olarak bilinir ve Miller, bu sinaptik plastistenin de insan zihninin esnekliğinin sebebi olduğunu düşünmek için çok zaman harcanması gerektiğini düşünmekte.

DUYURU

MIT’in Piscow Öğrenme ve Hafıza Ensitüsü’nde çalışan Miller: “An ve an düşüncelerinizi değiştirebiliyorsanız, bunu sürekli olarak yeni bağlantılar oluşturup,ve beyininizde onları ayrı kısımlara ayırarak yapıyor olamazsınız.Plastisite o tarz bir zaman ölçeğinde gerçekleşmiyor. Şu anda sahip olduğumuz düşüncelere denk düşmesi ve uyumlu olması için devrelerin dinamik  bir şekilde ayarlanmasının bir yolu olmalı ve eğer bir sonraki anda fikrimizi değiştirirsek, o devreler bir şekilde ayrılıyor olmalılardı. Biz, beynin belki de  senkronize olmuş beyin dalgaları ile bunu yaptığını düşünüyoruz. ”

Beraber uğuldama

Miller’ın laboratuvarında yapılan daha önceki çalışmada;kategorisel öğrenme sırasında, striyatumdaki nöronların daha önce aktif olduğu ve bunu prefrontal korteksteki daha yavaş nöron aktivitesinin takip ettiği tespit edilmişti. Miller: “ Striyatum basit şeyleri çok çabuk bir şekilde öğreniyor ve ondan sonra da onun çıktısı  daha büyük resmi kademe kademe kavraması için prefrontal korteksi çalıştırıyor. Striyatum, bulmacanın parçalarını öğreniyor, sonra da prefrontal korteks bulmacanın parçalarını biraraya getiriyor.”

Bu yeni çalışmada, araştırmacılar bu aktivite kalıbının gerçekten de prefrontal korteks ile striyatum arasındaki letişimi yansıtıp yansıtmadığını ya da her bir kısmın bağımsız çalışıp çalışmadığını incelemek istediler. Bu inceleme için, maymunlar nokta kalıplarını iki kategoriden bir tanesine işaretlemeyi öğrenirken, araştırmacılar onların EEG sinyallerini ölçtüler.

İlk önce, hayvanlara her iki kategoriden sadece 2 farklı örnek ya da sembol gösterildi. Bu örnekler ya da semboller gösterildikten sonra her seferinde semboller katlanarak eklendi. İlk  başlarda, hayvanlar hangi sembolin hangi kategoriye ait olduğunu basitçe ezberleyebiliyorlardı. Ancak, semboller hayvanların ezberlemesi için çok fazla bir sayıda gösterilince, onlar her bir kategoriyi niteleyen, karakterize eden genel özellikleri de öğrenmeye başladılar.

Deneyin sonunda, 256 adet değişik sembol gösterdiklerinde, maymunlar bunları doğru bir şekilde kategorize etmeyi başardılar.

Maymunlar ezberden kategorileri öğrenmeye geçtiklerinde, araştırmacılar onların EEG kalıplarında uyuşumlu, eş bir değişim gözlemlediler.Miller bunun üzerine şunları ifade eder: “Prefrontal korteks ve striyatum tarafından  bağımsız olarak üretilen “Beta bantı” olarak bilinen beyin dalgaları, birbiri ile senkronize olmaya başladı.Bu da bize bu iki kısım arasında iletişim devresinin oluştuğunu anlatmaktadır.”

Bir süre sonra,hayvan iki kategoriye çakılıp kaldığı için, prefrontal korteks ve striyatum arasında iki ayrı devre oluştu ve her biri de iki kategoriden bir tanesi ile uyumluydu.

Almanya’daki Hamburg-Eppendorf Tıp Merkezi Üniversitesi’nden fizyoloji prof. Andreas Engel bu konuda şunları ifade ediyor. “Bu çalışma, prefrontal korteks ve striyatum arasındaki eşleşmenin kategori oluşmasında anahtar rol oynadığını açıklayan dataya sahip olması açısından bir ilk.”

 “Bilginizin Genişlemesi”

Daha önceki çalışmalarda, bilişsel iş gerektiren işlem sırasında, frontal korteks ve görsel korteks arasında artan bir senkronizsayon olduğu açıklanmaktaydı. Ancak, Miller ve ekibin çalışması belirli senkronize-eşzamanlı kalıpların  belirli düşüncelere bağlı olduğunu göstemesi açısından bir ilk.

Miller ve  Antzoulatos ayrıca, prefrontal korteks bu kategorileri bir kere öğrenip de striyatuma gönderdiğinde, yeni bilgi girdiği için ve  daha geniş bir öğrenme oluşması için  daha ileri modifkasyona, değişime  uğradığını  göstemişlerdir. Bu iterasyon-yineleme tekrar tekrar oluşur.

Miller: “İşte bu açık-uçlu/ucu açık insan düşüncesini nasıl elde ettiğimizi gösterir.Her an bilginizi genişletmektesiniz.Prefrontal korteksin kategorileri öğrenmesi oyunun sonu değil.Korteks bu yeni kategorileri öğreniyor ve ondan sonra da sanki beyin için genişleyeceği  yepyeni bir materyal gibi, striyatuma doğru yollayacağı kategorilerin devrelerini  oluşturuyor.”

Bunu takip eden çalışmalarda, araştırmacılar şimdi beynin daha soyut kategorileri nasıl öğrendiğine ve bu tip soyutlukta prefrotal korteks ve striyatumun aktiviteleri nasıl yansıyacağını incelemekteler.

Bu araştırma Ulusal Zihin Sağlığı Merkezi tarafından finanse edilmiştir.

Çeviri : AylinER
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140612121354.htm?utm_source=feedburner&utm_
medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencedaily%2Ftop_news%2Ftop
_science+%28ScienceDaily%3A+Top+Science+News%29