Sıçanlar ve GPSleri
İçinde bulunduğumuz ortama göre nerede durduğumuzu ve etrafımızda nelerin olduğunu
öğrenmek ve hatırlamak ve bir sonraki adımda nereye gideceğimize karar vermek, yani
diğer adıyla navigasyon, kuskusuz ki organizmanın hayatta kalabilmesi için değişilmez
bir bilişsel yetenektir. Çoğu zaman bu türden kararlar verirken küresel
konumlanma sistemleri yani GPS’e (Global Positioning Systems) başvurmaktan kaçınmayız.
Nature dergisinin 18 Nisan 2013 tarihli sayısında çıkan makalelerinde Johns
Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi sinirbilimcileri, Brad Pfeiffer ve David
Foster, bu tür bir donanımın hâlihazırda beynimizde yer aldığını gösterdi. Peki, beyinde yer alan bu GPS nasıl çalışmakta?
Kuşkusuz mental bir GPS öncelikle mental bi haritaya gereksinim duyacaktır.
Son yüzyılda sıçanlarda ve insanlara yapılan birçok deneyin sonucu bu türden
mental bir haritaya sahip olduğumuza işaret ediyor. Örneğin, 1940’li yıllarda ünlü davranışçı
psikolog Edward Tolman sıçanların yönlerini bilişsel bir harita aracılığıyla bulduğunu
gösterdi. Tolman’a göre sıçanlar bir labirente bırakıldıklarında sadece sağa
sola koşturmanın ötesinde etraftaki ipuçlarını (labirentin bulunduğu odanın kapısı,
penceresi vb.) kullanarak o labirentin mental bir haritasını da çıkarmakla uğraşmaktaydılar.
Bu yorumu doğrulayan Tolman ve ekibinin deney sonuçları göstermiştir ki daha önce
labirentte gezinmiş ve dolayısıyla labirentin mental haritasını çıkarmış sıçanlar
bir ödülün (örneğin bir parça peynirin) yerini bu labirenti daha önce hiç görmemiş
“naif” sıçanlara göre çok daha hızlı öğrenmiştir. Sonraki yıllarda O’Keefe ve
Nadel (1978) adlı iki sinirbilimci bu tur bir mental haritanın beynin hippokampus
bölgesinde temsil edildiğini göstermişlerdir. Buna göre hippokampuste bulunan “yer
nöronları”(place cells) mental haritada ayrı ayrı yerleri temsil ederler. Böylelikle sıçan içinde bulunduğu ortamın
belli bir yerinde durduğunda bu lokasyona karşılık gelen hippokampal yer nöronu
aktive olur (bknz. Figür 1).
Figür 1 |
Ancak yukarıda da belirttiğimiz gibi Nature dergisinin Nisan 2013’te çıkan sayısında
yer alan Pfeiffer ve Foster’in makalesine göre(deneyin haberi için bknz.
Schmidt ve Redish, 2013) hippokampus canlıya
sadece bulunduğu yerin diğer yerlere göre göreceli konumunu bildirmekten daha fazlasını
yaptığını ortaya koyuyor. Pfeiffer ve Foster’ın deneyinde sıçanlar bir arenanın
farklı noktalarına yemek kırıntılarını toplamaları için bırakılmıştır (bknz. Figür
2). Sıçanlar bu lokasyonları öğrendikten sonra beyinlerine hippokampus bölgesinden
elektriksel değişiklikleri kaydedecek şekilde elektrotlar yerleştirilmiştir. Böylelikle araştırmacılar öncelikle sıçanlar
hareket ederken arenanın hangi bölgelerinde hangi yer nöronlarının aktive olduğunu
saptamışlardır. Deneyin test kısmında ise sıçanlar arenaya tekrar döndürülmüş
ve arenada farklı yemek lokasyonlarını ararken yer nöronlarının nasıl davrandığı
kaydedilmiştir. İşte tam burada deneyin en ilginç bulgusu yer almakta. Sonuçlara
göre deneyin her hangi bir anında sıçanın bulunduğu lokasyona karşılık gelen
yer nöronu aktive olmakla kalmamış bununla birlikte yemek kırıntılarına ulaşmak
için geçeceği yerlere karşılık gelen nöronlar da aktive olmuştur. Kısacası
hippokampal yer nöronları test sırasında bir GPS gibi sıçana gitmesi gereken
yerleri de göstermektedir.
Figür 2 |
Bu deney açıkça gösteriyor ki beynimiz sadece nerede olduğumuzla ilgili bir
farkındalık yaratmanın yanında daha önce öğrendiğimiz mental haritaları
kullanarak bir GPS görevi de üstlenmekte. Böylelikle beynimiz de GPS aletleri gibi
mental harita öğrenildikten sonra cevrede bulunan ipuçlarına bakarak ortamdaki yerimizi
saptamanın ötesinde amaçladığımız yere giden en kısa ve belki de en güvenli ya
da en kolay yolun haritasını da çıkarıyor. Bu türden mental bir GPSi nasıl daha
etkili kullanabileceğimiz ise önümüzdeki yılların araştırmalarına konu olacak
gibi.
Münir Güneş Kutlu
Kaynakça
O'Keefe, J.,
& Nadel, L. (1978). The hippocampus as a cognitive map (Vol. 3, pp.
483-484). Oxford: Clarendon Press.
Pfeiffer, B.E.,
& Foster, D.J. (2013). Hippocampal place-cell sequences depict future paths
to remembered goals. Nature; advance online publication.
Schmidt, B. &
Redish, A.D. (2013). Neuroscience: Navigation with a cognitive map. Nature;
advance online publication.
Tolman, E.C., Gleitman,
H. (1949). Studies in spatial learning; place and response learning under
different degrees of motivation. Journal of experimental psychology, 39 (5): 653–9.
2 yorum:
Bu konuda taksi şöförleriyle yapılmış, fMRI kullanılan güzel çalışmalar da var. Hala neden sıçanlarla çalışılıyor anlamıyorum..
Yorumun icin tessekkur ederiz. Genel anlamda fMRI yerine hayvanlarda lezyon, local ingusion, ya da elektrofizyoloji calismalarinin tercih edilmesinin nedeni bireysel noronlari, norotransmitterleri, belli beyin bolgelerini hedef alarak nedensel iliski kurabilmek... Bahsettiginiz fMRI calismasi ile ilgili kisa bir yazi yazarak bize yollamak isterseniz onu da blogumuzda yayinlamak isteriz.
Yorum Gönder