Beyin anıları “ritmik” olarak oluşturmakta!

Beyin, uyarıya cevaben snapslardaki güç değişimi—nöronlar arasında bağlantı— yolu ile öğrenir. Kaliforniya Üniversitesi’nde nörofizikçiler snaptik güç değişimi için optimal-en iyi, uygun beyin ritmi ya da frekansı olduğunu keşfettiler ve daha ötesi,radyo kadranındaki istasyonlar gibi, her bir snapsın da öğrenme için farklı bir optimal frekansa ayarlı olduğunu tespit ettiler.

Beyinde öğrenmenin altında yatan herşeyin teorisinin mekanizmalarını içeren bu bulgular, öğrenme bozukluklarını tedavide yeni terapilere imkan sağlayabilir. Bu çalışma, “Frontiers in Computational Neuroscience” adlı  derginin son sayısında yer almaktadır.

UCLA, nöroloji, nörobiyoloji, fizik ve astronomi departmanlarında yardımcı profesörlük yapan ve bu makalenin uzman yazarı  Mayank R. Metha, bu çalışma neticesinde öğrenme ve hafıza bozukluklarının snapsların doğru frekansa ayarlı olmamasından kaynaklı olduğunu tespit ettiklerini dile getirmektedir.

Bir uyarıya karşı oluşan  snapstaki güç değişimi (bu snaptik plasitise olarak bilinmekte) tetiklenmekte,“ani vurum katarı” diye adlandıralan  değişken frekans ve zamanlama ile meydana gelen seri nöral sinyal yolu ile başlatılmaktadır.

Daha önceki deneyler, yüksek frekanstaki (saniyede 100 spayk-çıkış) uyarıcı nöronların, snapsların bağlantılarını güçlendirirken,düşük frekans simulasyonu (örneğin saniyede bir spayk-vuruş-çıkış) snaptik gücü zayıflatmakta olduğunu göstermektedir.
Önceki deneylerde, plastisiteyi uyarmak, başlatmak için  çok yüksek frekans aralığında yüzlerce ardışık sapyk(çıkış)kullanıldı.Ancak beyin gerçek-yaşam davranışsal işler süresince aktive edildiğinde, nöronlar birkaç yüz değil yaklaşık 10 adet ardışık spayk ateşliyor ve bunu da oldukça daha düşük frekansta (tipik olarak saniyede 50 spayk-çıkış)  yapıyor.

Martin Metha şöyle devam ediyor açıklamaya: “Bir başka deyişle, spayk-çıkış frekansı spaykların-çıkışların ne kadar hızla geldiğine işaret eder.10 spayk-çıkış, saniyede
100 sapyk-çıkış frekansı ile iletilir ya da saniyede bir spayk-çıkış  frekansı ile.”

Şimdiye kadar,araştırmacılar, daha doğal oluşum seviyelerini simule eden deneyleri yürütmeyi başaramamışlardı. Fakat Metha ve laboratuvarında daha önceleri doktora sonrası görev yapan, yardımcı yazar Arvind Kumar, ilk defa geliştirdikleri ve deneysel data ile de doğruladıkları gelişmiş bir matematiksel model ile bu ölçümleri elde etmeyi başardılar.

Doğal oluşum yollarıyla oluşan spayk kalıplarıyla snapsların uyarılmasına gelince, daha önceleri farz edilenin tersine, Metha ve Kumar, nöronların yüksek frekansta uyarılmasının snaptik gücün artırılmasındaki en iyi yol olmadığını buldular.

Örneğin, saniyede 30 spayk-çıkışlı bir frekansta sadece 10 spayk-çıkış ile uyarılan bir snaps, saniyede 100 defa 10 spayklı uyarılan bir snapstan, güçte daha fazlaca artışa neden olur.

“Daha önceki çalışmalara dayalı beklenti; bir snapsı daha yüksek bir frekansa yöneltirsen, snaptik güçlenme ya da öğrenmenin üzerindeki etkisi, belki de en azından, hemen hemen,daha iyi olmasa da daha düşük frekansta meydan geleceği idi.” diyor Metha ve ekliyor: “Halbuki biz, optimal frekasın ötesinde,frekanslar yükseldikçe aslında snaptik güçlenmenin azaldığını tespit ettik.”

Azami öğrenme için tercih edilmiş frekansa sahip bir snaps bilgisi, araştırmacıları, bir snapsın nöron üzerindeki lokasyonuna dayalı optimal frekansları karşılaştırmaya yöneltmekte. Nöronlar ağaç  şeklindedirler ve çekirdekleri de ağaçların kökünü oluşturur.Dendritler, uzantılı dallara ve snapslar da bu dallardaki yapraklara benzerler.

Metha ve Kamur snaptik öğrenmeyi, snapsların dendrit dallarında nerede konuşlandıklarına göre karşılaştırma yaptılar.Buldukları anlamlıydı: Snaptik öğrenmeyi tetiklenmesi için gerekli olan  optimal frekans, snapsın nereye yerleştiğine göre değişmekteydi. Bir snaps nöronun hücre vücudundan ne kadar fazla uzak olursa, optimal frekansı da o kadar yüksek oluyordu.

Metha açıklamaya şöyle devam ediyor:“ İnanılmaz bir şekilde, iş öğrenmeye geldiğinde, nöron, azami öğrenme için değişik frekanslara ayarlı farklı dallara sahip dendritleri ile tıpkı devasa bir anten gibi davranıyor.”

Araştırmacılar,her bir snapsın optimal öğrenmeyi gerçekleştirmek için tercih edilen frekansa sahip olmadığını ayrıca, en iyi etki için, frekansın mükemmel bir şekilde ritmik (tam aralıklı zamanlamalı) olması gerektiğini,hatta optimal frekansta bile, eğer ritm bozulursa, snaptik öğrenmenin büyük ölçüde azaldığını tespit ettiler.

Metha ve Kamur’un araştırmaları ayrıca göstermekte ki; bir kere öğrenen snapsın optimal frekansı da değişir. Bir başka deyişle,eğer naif snaps(henüz bir şey öğrenmemiş snaps)optimal frekansı  diyelim ki saniyede 30 spayksa, öğrendikten sonra aynı snaps ideal olarak 24 spayk gibi daha düşük bir frekansla öğrenecektir.Ayrıca, öğrenmenin kendisi her bir snaps için optimal frekansı değiştirmekte.

Araştırmacılar,bu öğrenmenin tetiklediği “ayarbozan” işleyiş, unutmaya dayalı bozuklukların mesela post-travmatik stress bozukluklarının tedavisi için önemli içeriklere sahip oldğunu dile getirmektedir.
Çok daha fazla araştırma gerekmesine rağmen, bulgular,öğrenme ve hafıza bozukluklarına sahip insanların beyin ritmini “yeniden ayarlamak” için ilaçların geliştirilebilmesi ya da pek çoğumuzun eğer optimal beyin ritmi her bir snapsa iletilirse, bir Einstein ya da Mozart olabilme olasığını ortaya çıkarmaktadır.

Son olarak Metha şunu dile getirmekte: “ Beyin ritmini düzeltip, geliştirecek bazı ilaçlar ve elektriksel uyarıcıların  mevcut olduğunu zaten biliyoruz. Bizim buluşlarımız, bu araçları öğrenmeyi geliştirmede hedeflenmiş bağlantılara optimal beyin ritmini iletmek için kullanabileceğimizi göstermekte.”

Çeviri ; AylinER
Kaynak ; http://www.sciencedaily.com/releases/2011/10/111003161935.htm