Beynimizin “Kozmosun Kurallarına” Göre Geliştiği Ortaya Çıktı
Beyin evren gibi çalışır. Küçük çocuklar bazen Ay’ın kendilerini takip ettiğine ya da uzanıp ona dokunabileceklerine inanırlar. Ay, gerçek uzaklığına oranla çok daha yakınmış gibi görünür.
Günlük hayatımızda hareket ederken, uzayda doğrusal bir şekilde gezindiğimizi düşünme eğilimindeyiz. Ancak Salk bilim insanları, bir çevreyi keşfetmek için harcanan zamanın nöral temsillerin şaşırtıcı şekillerde büyümesine neden olduğunu keşfettiler.
Nature Neuroscience’da 29 Aralık 2022’de yayınlanan bulgular, hipokampüsteki uzaysal navigasyon, hafıza ve planlama için gerekli olan nöronların, uzayı doğrusal olmayan bir hiperbolik geometriye uygun bir şekilde temsil ettiğini gösteriyor. Bu, dışa doğru katlanarak büyüyen üç boyutlu bir genişlik. (Başka bir deyişle, genişleyen bir kum saatinin içi gibi şekilleniyor.)
Araştırmacılar ayrıca bu alanın boyutunun bir yerde geçirilen zamanla birlikte büyüdüğünü buldular. Ve bu boyut, beyin tarafından işlenen bilgideki olası maksimum artışla eşleşen logaritmik bir şekilde artıyor. Bu keşif, Alzheimer hastalığı gibi öğrenme ve hafızayı içeren nörobilişsel bozukluklara ilişkin verilerin analizinde değerli yöntemler sunmaktadır.
Araştırmayı yöneten Salk Profesörü Tatyana Sharpee, “Çalışmamız beynin her zaman doğrusal bir şekilde hareket etmediğini gösteriyor. Bunun yerine, sinir ağları hiperbolik geometri ve bilgi teorisi kullanılarak analiz edilebilen ve anlaşılabilen genişleyen bir eğri boyunca işlev görmektedir” diyor.
“Beynin bu bölgesindeki nöral tepkilerin, belirli bir yerde geçirilen süreye bağlı olarak deneyimle genişleyen bir harita oluşturduğunu görmek heyecan verici. Bu etki, [denek] hayvan çevrede daha yavaş ya da daha hızlı koştuğunda, zamandaki küçük sapmalar için bile geçerliydi.” diye belirtiyor.
Mevcut çalışmada, bilim insanları hiperbolik geometrinin nöral tepkileri de yönlendirdiğini buldular. Duyusal moleküllerin ve olayların hiperbolik haritaları, hiperbolik nöral haritalarla algılanıyor. Uzay temsilleri, farenin her bir ortamı keşfetmek için harcadığı süreyle ilişkili olarak dinamik bir şekilde genişledi. Ve bir sıçan bir ortamda daha yavaş hareket ettiğinde, alan hakkında daha fazla bilgi edindi, bu da sinirsel temsillerin daha da büyümesine neden oldu.
Sharpee’nin laboratuvarından Huanqiu Zhang, “Bulgular, nöral temsillerin deneyimle nasıl değiştirilebileceğine dair yeni bir bakış açısı sağlıyor” diyor. “Çalışmamızda tanımlanan geometrik ilkeler, çeşitli beyin sistemlerindeki nöral aktiviteyi anlamaya yönelik gelecekteki çabalara da rehberlik edebilir.”
Sharpee, “Hiperbolik geometrinin yalnızca kozmik ölçekte geçerli olduğunu düşünürsünüz, ancak bu doğru değil” diyor. “Beyinlerimiz ışık hızından çok daha yavaş çalışıyor, bu da hiperbolik etkilerin astronomik alanlar yerine kavranabilir alanlarda gözlemlenmesinin bir nedeni olabilir. Bundan sonra, beyindeki bu dinamik hiperbolik temsillerin nasıl büyüdüğü, etkileşime girdiği ve birbirleriyle nasıl iletişim kurduğu hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyoruz.” diye ekliyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Beynimizin “Kozmosun Kurallarına” Göre Geliştiği Ortaya Çıktı