Beynimiz Çok Zayıf Sinyallerin Doğrulamasını Nasıl Yapıyor?

Duyularımız sürekli olarak zayıf sinyaller alır ve bu durum da bizi olayı anlamlandırmak için meraka sürükler.

John Hopkins University’den sinirbilimci Daniel O’Connor; algıladıklarımızın her zaman dış dünyada aslında gerçekleşen şeyler olmayabileceğini söylüyor. Algılarımız içinde bulunduğumuz kontekse bağlı olarak değişkenlik gösterebilir.

Örneğin dokunma duyumuzu ele alalım.Bilim insanları yapılan deneyler neticesinde; eğer hayvanlara çok küçük bir dokunuşta bulunursanız, bazen bunu fark ettiklerini bazen de fark etmediklerini ortaya koymuşlardı. Söz konusu dokunuş ölçülmüş ve şiddeti daima sabit tutulmuştur, bu yüzden deri reseptörlerinden sinir sisteminin kalan kısmı boyunca gerçekleşen yolculuğun bir noktasında bir şey meydana gelmiş olmalı ve bu durum duyusal bilginin beyin tarafından algılanmasını ya da belirli biçimlerde karşılık bulmasına olanak tanımıştır.

Nature Neuroscience ‘da 7 Aralık’ta yayımlanan çalışma; bu müdahalenin ilk etapta dokunuşu kaydeden deri sensörlerinde meydana gelmediğini, ancak serebral korteksteki bütün yol boyunca oluştuğunu ortaya koydu. Şaşırtıcı bir biçimde, beynin duyusal bilgiyi işleyen ve hissettiğimiz şeyin ne olduğuna karar veren bölgesi bütün dokunuşların hepsini algılamıyor ama daha üst bir bölge tarafından yönlendiriliyor.

O’Connor; belirsiz bir uyaran aldığımızda, daha üst bir beyin bölgesinden gelen sinyallerin farelerin –bizde de aynı çıkarım yapılıyor– ne algıladıklarını belirlediğini söylüyor.

Beynimizin zayıf sinyalleri nasıl işlediğini araştırmak için, O’Connor ve ekibi; fareleri bıyıklarına hafifçe dokunulduğunu hissettilerinde bir emziği yalamaları için eğittiler. Emzik yalnızca araştırmacılar kemirgenlerin bıyıklarını hafifçe çektiğinde bir damla su bırakıyor.

Daha sornasında araştırmacılar farelerin bıyıklarına çok çok hafif biçimde dokunarak deneyi tekrarladılar. Fareler bazen dokunuşu fark ettiler ve emziği yaladılar, bazen de bu dokunuşları hiç fark etmediler. Bıyık dokunulmasına tepki verdikçe ya da vermedikçe, araştırma ekibi bıyıktan başlayarak yansımaları ve bıyığın mekanik sapmalarını kaydederek farelerin nöron aktivitelerini okudular. O’Connor bu bölgelerin duyusal işleme zincirinin ilk nöronları olduklarını söylüyor.

Bu nöronlardaki aktiviteler dalgalı değildi; yani aktivite, fare bıyığında bir dokunuş hissetse de hissetmese de aynıydı. Bu da demek oluyor ki; algı (bıyık dokunuşu) için önemli olan şey; girdideki rahatsızlık değil.

Sonrasında ekip; sinyallerin beynin kalan kısmındaki nöronlardaki seyahatini takip ettiler. Duyusal bilgiyi beynin diğer parçalarına aktaran talamustaki aktivite bile hayvanın bıyığında bir dokunuş olup olmadığına dair bir karar veremedi.

Duyusal sinyal serebral kortekse ulaşıncaya kadar beyin aktivitesinde değişim gözlenmedi. Farenin bıyığına dokunulduğunu duyumsadığı ve emzikten su akıtıldığı sırada, araştırmacılar beynin birincil bedensel-duyusal korteks denilen bir bölgesinde daha fazla aktivite gözlemlediler.

Ve ortaya şu çıktı; birincil bedensel-duyusal korteksteki fazla aktivite, aslında bir başka bölge olan ikincil bedensel-duyusal korteksteki nöronları tetikliyor. İsminden de anlaşıldığı üzere bu bölge işlem zincirinde birincil bedensel-duyusal korteksten sonra geliyor.

Öte yandan, farenin bıyık dokunuşunun farkında olduğu durumlarda ise; bu bölgeden gelen mesajlar birincil bedensel-duyusal korteks tarafından ifade edilen algıyı şekillendirmek için geri gidiyordu. Yani, mesajlar daha üst bir beyin bölgesinden daha önceki bir beyin bölgesine gidiyor. 

Şimdi de bilim insanlarının; aynı belli-belirsiz sinyale cevap olarak, ikincil bedensel-duyusal korteksteki nöronlarda ateşlemeye ya da tepki oluşturmamaya sebep olan faktörleri ortaya çıkarmaları gerekiyor. İhtimallerden birisi şu; dokunuşun hissedilip hissedilmeyeceğini belirleyen, bıyık dokunuşundan hemen önce beynin içerisinde bulunduğu ilk hal. Tıpkı oldukça düşük frekanslı bir “bip” sesinin bulunulan ortamdaki gürültüye bağlı olarak duyulup duyulmadığını belirlemesi gibi.

Ekip sonraki çalışmalarında; aynı uyaranın neden farklı algılar oluşturabileceğini araştırmak yer alıyor. O’Connor; nöral aktiviteyi manipüle ederek, bu çeşitliliğin kaynağını anlamaya çalışacaklarını söylüyor.

Kaynak
*Bilimfili - "Beynimiz Çok Zayıf Sinyallerin Doğrulamasını Nasıl Yapıyor?"
http://bilimfili.com/sesi-duydun-mu-beynimiz-cok-zayif-sinyallerin-dogrulamasini-nasil-yapiyor/