Belleğin Beyinde Nasıl Çalıştığının Hücre Bazında Açıklanması.

     Farz edelim eski bir arkadaşınızla tren istasyonunda karşılaştınız. Arkadaşınız yaklaşık bir metre ötenizde duruyor ve tam sağınızda bir tren istasyona varıyor. Arkadaşınızın arkasında bir fırın olduğunu görüyorsunuz… Bizler genelde böylesi sahneleri ayrıntılı hatırlarız. Ancak bunu zihinsel imgeler oluşturarak tam olarak nasıl yaptığımız uzun zamandır bir gizem olarak kalmıştır.

     Birçok araştırmacı, kişinin kendi hayatından bir parça hatırlamasını (anısal bellek) orijinal olayı tekrar deneyimlemeye benzetir. Burada net olmayan ise bu sürecin hücresel seviyede,beyinde nasıl fark edilebileceğidir. eLife ‘da yayınlanan yeni çalışma, konuya bir öneri getiriyor.

     Tek tek beyin hücrelerinin aktivitesini ölçmek mümkün. Kemirgenler ile yapılan deneyler, çevrelerinde belirli bir yere konulduklarında bazı hücrelerin aktif hale geldiklerini göstermiştir. Bunlara ‘’konum hücreleri’’ (place cells) denir ve  bulunduğu çevre içinde hayvanın konumunu temsil ederler.

     Benzer şekilde, diğer beyin hücreleri de belirli bir uzaklık ve konumdaki çevresel bir engelle karşılaştıklarında -bir odanın duvarları gibi- harekete geçer. Bunun gibi bulgular bize uzamsal bağıntıların beyinde nasıl temsil edildiğine dair ipuçları verir. Siz tren istasyonunda arkadaşınızı gördüğünüz sırada, beyninizde tren istasyonundaki konumunuza ilişkin hücreler aktif olmalıdır. Aynı şekilde diğer hücreler orada bulunan‘’obje’’ lerin (arkadaşınız, fırın ya da tren gibi) varlığını işaret edecektir. Hatta başka hücreler de bunların kimliklerine dair sinyaller verecektir. Ancak bütün bu hücrelerin algı, hatırlama ve hatta yaşanılan olayların tasavvur edilmesinde birlik içinde nasıl çalıştıkları bilinmiyor.

     Daha soyut bir düzeyde, bütün bu unsurlar -arkadaşınız, fırın ve tren- ve onların uzamsal dizilişleri, kollektif bir biçimde psikologların ‘’görüntü’’ dedikleri şeye karşılık gelir. ‘Görüntü yapılandırılması’’ terimi algılama, hatırlama ve tasavvur etme gibi zihinsel süreçlerin tümünü tanımlar. Bu yüzden farklı hücrelerin birlikte nasıl çalıştığını bilmek, bu kavramların hücresel düzeyde anlaşılmasını mümkün kılar.

     Beyinde hipokampüs olarak adlandırılan bölge, bellek için önemiyle bilinir. Ancak, hipokampal hasarı olan hastalar aynı zamanda uygun uzamsal görüntüleri hayal etmekte zorluk çekmekten de muzdariptirler – bu uzamsal deneyimlerin hayal edilmesinin bellekle alakalı olduğunu gösterir. Peşi sıra, beyin taramaları da yeni deneyimleri hayal etmenin  ve hatırlamanın aynı alanlarda meydana geldiğini  göstermiştir.

Activity in the hippocampus. Author provided

     Öte yandan beyin görüntüleme teknikleri, genel anlamda milyonlarca hücreden oluşan beyin bölgelerinin birçok bireysel ağ içerdiğini ve farklı bilgileri temsil ettiğini tespit eder. Bu yüzden beyin taramalarına bakarak hücrelerin tek tek oluşturduğu ağlar hakkında bir şey söylemek zordur.

Modelleme Çalışması

     Bizim amacımız tüm bulguları tek tek  hücre düzeyinde bir araya toplayıp, anlam içeren (istasyonda arkadaşınızı görmeniz gibi) olayları kodlama ve hatırlamada kullanmaktı. Bunu yapmak için fazla sayıda mekansal/konumsal anlamda seçilmiş hücreye,  model ile sinaptik bağlar kurduracak belirli görevler verdik.

     Mekansal olarak seçilmiş beyin hücrelerinin bellekle ilişkisi daha önce çalışılmıştı ama bunları deneyimlerimize nakletmek ortaya  ilginç bir  farklılık çıkardı. Bu seçkin hücreler olaya dair unsurları görüntünün kendisine göre temsil ediyorlardı.Yani bu hücreler  konumumuza göre  ve görüntü öğelerinin yerlerini de “dünya merkezli” terimlerle kodluyor.

     Ancak özünde bir olayı algılayışımızdaki direkt uzamsal deneyimlerimiz benmerkezlidir. Yani treni kendi sağımızda, arkadaşımızı kendimizin önünde algılarız. Öyleyse nasıl oluyor da biz bir olayı hatırlarken  hipokampüsteki ve çevresindeki nöronlar biraraya gelip çevresel sınırlamaları ve nesneleri dünya merkezli bir formatta temsil edebiliyorlar?

     Bir görüntünün örüntüsünü dünya merkezli şekliyle – yani daha az subjektif haliyle- hatırlamanın, bilgiyi bir haliyle akılda tutmak gibi bir artı yönü vardır – örneğin trenin, bizim bulunduğumuz yerden bağımsız olarak, fırının güneydoğusunda yer alması-  (diğer yandan -’’ben’’i merkez alırsak- bizim durduğumuz tarafa göre trenin sağımızda ya da solumuzda kalıyor oluşu değişiklik gösterebilir)

Sinirsel Temsillerin Dönüştürülmesi

     Modelimiz gösteriyor ki, dönüşüm (ben merkezden dünya merkezliye) uzamsal anlamda seçilmiş başka hücreler tarafından da yapılabilir. Benmerkezci açıdan objelerin konumunu temsil eden hücreler (sağ, sol, ön), dünya merkezli temsiliyetten sorumlu hücreleri etkileyerek onları da bu dönüşüm ağına katabilir. Ağa katılan bu hücrelerin bağlarını güçlendirerek de bellek de uzun süreli depolanması sağlanabilir.

Images reproduced from Barry C, Bush D. From A to Z: a potential role for grid cells in spatial navigation. Neural systems & circuits. 2012 Dec;2(1):6., CC BY

     Bu dönüşüm tam tersi bir formda da gerçekleşebilir (uzun süreli belleği kodlayan hücreler, benmerkezdeki objeleri tekrar aktif hale getirebilir.) Diğer bir deyişle, orijinal olay daha sonrasında tekrar deneyimlenebilir. O halde bellek modeli, algılanan orijinal olayın yeniden aktif edilmesine dayanan çeşitli imgeler barındırır. Burada önemli nokta  tekrar yapılandırma imgelerin içeriklerine bağlıdır.

     Bu model, insan ve kemirgenlerin hasarlı beyinlerini uyararak farklı çeşitlerdeki amnezilerin araştırılmasını sağladı. Örneğin, dönüşüm ağında yaratılan bir lezyon, bir anıyı hatırlayamamaya yol açabiliyor. Ancak ilginçtir ki, verilerin gösterdiğine göre, anı teknik olarak hipokampüste var olmaya devam ediyor ama hatırlamaya çalışan kişi, hatırlamak istediği şeyin zihinsel görüntüsünü tekrar yapılandıramıyor.

     Alzheimer gibi belli rahatsızlıkları uyarmak ve uyarımla sonuç almak için hala çok erken görünse de, bu model beyin hasarlarının bilişsel yetiyi nasıl etkileyebileceğini göstermesi açısından iyi bir başlangıç noktası olarak ele alınabilir.

Çeviri: Esra Kardelen Yöyen

Kaynak : The Conversation

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*