Beynimiz Geleceği Nasıl Tahmin Ediyor?
Yeni bir çalışma, serebral korteksin yeni uyaranları tespit ederek ve “yankı” adı verilen kısa süreli bellek izleri oluşturarak geleceği tahmin ettiğini gösteriyor. Sinir ağı modellemesi yoluyla doğrulanan bu mekanizma, algılama ve öğrenmede kilit bir rol oynuyor.
Serebral korteks bir memelinin beyninin en büyük bölümüdür ve çeşitli bilişsel işlevlerde çok önemli bir rol oynar. İnsanlarda algı, düşünce, hafıza depolama ve karar verme süreçlerinden sorumludur. Bir hipotez, korteksin birincil işlevinin yeni duyusal bilgileri işleyerek ve önceki beklentilerle karşılaştırarak gelecekteki olayları tahmin etmek olduğunu öne sürüyor.
Neuron’da yeni yayınlanan bir çalışma bu hipotezi destekleyen önemli kanıtlar sunuyor. Profesör Rafael Yuste’nin laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Yuriy Shymkiv tarafından yürütülen araştırma, korteksin öngörücü rolünün anlaşılmasında önemli bir adımdır.
Shymkiv, “Korteksin bir hafıza makinesi gibi hareket ettiğini, yeni deneyimleri kodladığını ve çok yakın geleceği tahmin ettiğini bulduk” dedi.
“Bu çalışma serebral korteksin rolü ve korteksin işlevsiz göründüğü şizofreni gibi hastalıklar hakkında büyük ölçüde fikir veriyor” diyen Yuste, normal beyindeki önemli süreçleri netleştirmeye de yardımcı olduğunu belirtti. “Yenilik, gerçekleşeceğini tahmin ettiğiniz şey ile gerçekte meydana gelen şey arasındaki farktır. Bu araştırma, serebral korteksin geleceğe ilişkin tahminlerini değiştirmek ve geliştirmek için sürekli olarak yeni uyaranları tespit ettiğini gösteriyor. Yenilik algılama, insanlar ve diğer hayvanlar için kritik bir işlevdir.”
Beyin Yeniliğe Nasıl Tepki Verir?
Ekip, farelerin tanıdık ve yeni duyusal uyaranların bir karışımına nasıl tepki verdiğini belirlemek için bir çalışma tasarlayarak araştırmalarına başladı. Deneydeki uyaranlar farklı perdelerde çalınan seslerdi. Serebral korteksin sesi işleyen bir bölümü olan farelerin işitsel korteksini görüntüledikten sonra, nöron gruplarının yalnızca hangi sesin çalındığına değil, aynı zamanda ne kadar yeni olduğuna da yanıt verdiğini buldular.
Resim, seslerin beyin korteksinde nasıl kodlandığını, nöronların (sağda) beynin geleceğe dair tahminlerini değiştirmek ve iyileştirmek için işitsel uyaranları takip etmek üzere “yankılanma” aktivitesini kullandığını göstermektedir. Kredi: Yuriy Shymkiv
İlginç bir şekilde, her sesin “yankı” olarak adlandırdıkları, zaman içinde duyusal girdileri takip eden ve son girdilerin kısa vadeli anılarını oluşturan bir nöronal aktivite izi bıraktığını buldular. Bu aktivite yankıları sadece gelen her uyaranın benzersiz bir tepkiye yol açmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yeni olan uyaranların seçilmesine de hizmet ederek bu tepkilerin çok daha güçlü hale gelmesine neden olur.
Beynin Tahmin Yeteneklerinin Modellenmesi
Ekip, bu bulgulara ilişkin anlayışlarını derinleştirmek için işitsel korteksin bir sinir ağı modelini oluşturdu ve bunu yeni uyaranları tespit etmek üzere eğitti. Farelerde gördüklerini tekrarlayarak, nöron ağlarının da çevrenin bir modelini depolamak için aktivite “yankılarını” kullandığını ve bunu değişimi tespit etmek için kullandığını gösterdi. Korteksin, birbirine bağlı nöronlardan oluşan döngülerle bağlanma şeklinin, yenilik tespitini ağın otomatik olarak ortaya çıkan bir özelliği haline getirdiği sonucuna vardılar.
Yuste, Shymkiv’in oluşturduğu modelin, geçen yıl sinir ağı modelleri oluşturarak yapay zekaya öncülük ettiği için Nobel Ödülü kazanan John Hopfield’in fikirleri üzerine inşa edildiğini belirterek, “Bu, beynin yeniliği tespit etmede nasıl bu kadar iyi bir iş çıkardığını anlamada ileriye doğru bir adımdır” dedi.
Araştırma ayrıca serebral korteksin şizofrenide oynadığı birincil rol hakkında yeni bilgiler sunuyor. Klinisyenler uzun yıllardır şizofreni hastalarının yeni bilgileri eski bilgilerden ayırt etme konusunda becerikli olmadıklarını biliyorlardı. Bilim insanları bu bulguları tek tek nöronların davranışlarını yorumlayarak açıklamaya çalıştılar ancak zorluklarla karşılaştılar. Bu makalenin temel içgörülerinden biri, yenilik tespitinin tek nöronların değil sinir ağlarının işi olduğunu keşfetmesidir.
Yuste, “Bu bulguların beynin bu önemli bölümüne ilişkin anlayışımızı derinleştirebileceği ve aynı zamanda bu işlevlerin yanlış gittiği durumlar ve bunu düzeltmenin yolları hakkında potansiyel olarak önemli bilgiler sunabileceği için çok heyecanlıyız” dedi.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Bilim İnsanları, Robotların Geleceği Tahmin Edebilmesi İçin Uğraşıyor