Nöro-mühendisler, insan beynindeki her bir nöronun hatırlama sırasında belirli hatıraları hedeflediğine dair ilk kanıtı buldular. Beyinlerine elektrot yerleştirilmiş beyin cerrahisi hastalarının kayıtlarını incelediler ve hastaların beyin sinyallerinin, sanal gerçeklikle oluşturulan bir mekânsal bellek görevini yerine getirirken davranışlarına nasıl karşılık geldiğini araştırdılar. Araştırmacılar aktiviteleri, mekânsal olarak öznelerin belirli nesnelerle karşılaştıklarını hatırladıkları konuma ayarlanmış olan “hafıza izleme hücreleri”ni belirlediler. Çalışma Nature Neuroscience’ın bu ayki sayısında yayınlandı.
İnsan hafızasının önemli bir yönü, belirli anları, herhangi bir ortamda meydana gelen geniş deneyimler dizisinden bir araya getirme yeteneğimizdir. Örneğin, birçok kez ziyaret ettiğiniz bir şehir için bir gezi güzergâhı önermek istenirse, beyniniz bir şekilde, belirli anıları seçici bir şekilde hatırlamanızı ve farklı seyahatlerinizdeki yanıtları ayırt etmenizi sağlar.
Araştırmalar, sözelleştirilebilen/sözle ifade edilebilen belleğin (declerative memory) – ev adresiniz veya annenizin adı gibi bilinçli olarak hatırlayabileceğiniz bir hafıza türü – hipokampus ve entorinal korteks (EC) de dâhil olmak üzere beyindeki medial temporal lob yapılarına dayandığını göstermiştir (bknz: https://noropsikoloji.org/sinirbilim-bakis-acisiyla-bellek/). Bu bölgeler mekânsal biliş için de önemlidir ve bu bölgelerdeki “yer hücreleri” ve “ızgara hücreleri” -gezinme sırasında ortamdaki belirli yerleri temsil etmek için aktive olan ve bir GPS’e benzer nöronlar- Nobel ödüllü bir keşif ile gösterilmiştir (bknz: https://noropsikoloji.org/2014-nobel-tip-odulu-psikologlara-gitti/). Bununla birlikte, beyindeki bu “mekânsal haritanın” bir kişinin, o konumlardaki olayların hafızası ile ilgili olup olmadığı ve bu bölgelerdeki nöronal aktivitenin ilgili deneyimler arasında geri kazanım için belirli bir hafızayı hedeflememize nasıl olanak sağladığı açık değildir.
Nöro-mühendisler, insan beynindeki her bir nöronun hatırlama sırasında belirli hatıraları hedeflediğine dair ilk kanıtı buldular. Beyinlerine elektrot yerleştirilmiş beyin cerrahisi hastalarının kayıtlarını incelediler ve hastaların beyin sinyallerinin, sanal gerçeklikle oluşturulan bir mekânsal bellek görevini yerine getirirken davranışlarına nasıl karşılık geldiğini araştırdılar. Araştırmacılar aktiviteleri, mekânsal olarak öznelerin belirli nesnelerle karşılaştıklarını hatırladıkları konuma ayarlanmış olan “hafıza izleme hücreleri”ni belirlediler. Çalışma Nature Neuroscience’ın bu ayki çalışmasında yayınlandı.
Bu video, uzamsal hafıza görevine ait örnek denemeleri göstermektedir.
Araştırmayı yöneten biyomedikal mühendisliği profesörü Joshua Jacobs, “Bu ‘hafıza izleme nöronlarını’, öncelikle, Alzheimer hastalığının başlangıcında etkilenmiş ilk beyin bölgelerinden biri olan entorinal kortekste (EC) bulduk,” diyor. “Bu nöronların aktivitesi, bir insanın hatırlamaya çalıştığı şeyle yakından ilişkili olduğu için, aktivitelerinin Alzheimer gibi hastalıklar tarafından bozulması, hafıza bozulmalarına yol açması mümkündür. Bulgularımız, entorinal kortekste ve medial temporal lobdaki nöral aktivitenin, hatırlama için geçmiş olayları hedeflememize ve daha genel olarak beyindeki alan ve hafızanın örtüşmesine nasıl yardımcı olduğu konusunda yeni araştırma yolları açmalıdır. ”
Ekip, nadir görülen bir fırsattan yararlanarak tek nöronların aktivitesini ölçebildi: Columbia Üniversitesi Irving Tıp Merkezi de dâhil olmak üzere birçok hastaneden 19 beyin cerrahisi hastasının beyninden invazif kayıt. Hastalar ilaca dirençli epilepsiye sahipti ve bu nedenle klinik tedavileri için beyinlerine implante edilmiş kayıt elektrotları vardı. Araştırmacılar deneyleri ilgi çekici ve sürükleyici VR (sanal gerçeklik) bilgisayar oyunları olarak tasarladılar ve yatalak hastalar sanal ortamlarda dolaşmak için dizüstü bilgisayarları ve el kumandalarını kullandılar. Görevi gerçekleştirirken denekler, dört benzersiz nesnenin konumlarını öğrenmek için önce çevreyi gezdiler. Daha sonra araştırmacılar nesneleri çıkardılar ve hastalardan çevreyi dolaşmalarını ve her bir denemede belirli bir nesnenin yerini işaretlemelerini istedi.
Ekip, hastalar çevrede ilerledikçe ve hafıza hedeflerini işaretlerken nöronların aktivitesini ölçtüler. Başlangıçta, deneklerin hafıza hedefi ne olursa olsun, hastalar belirli yerlerden geçtiğinde her zaman aktive olan “yer hücrelerine” benzer şekilde, tamamen mekânsal olarak ayarlanmış nöronları belirlediler. Jacobs ‘un doktora öğrencisi ve çalışmanın başyazarı Salman E. Qasim, “Bu nöronlar, tam bir GPS gibi yalnızca kişinin mekânsal konumunu umursuyor gibi görünüyordu” diyor.
Ancak araştırmacılar, diğer nöronların yalnızca hastanın bu denemede hatırladığı hafıza ile ilgili yerlerde aktive olduğunu da fark ettiler (ne zaman hastalara hatırlama için farklı bir hafıza hedeflemeleri istense, bu nöronlar etkinliklerini yeni hedefin hatırlandığı yerle eşleşecek şekilde değiştirdiler). Jacobs ve Qasim’i özellikle heyecanlandıran şey, bir hastanın bu nöronların aktivitesine dayanarak hedeflediği spesifik belleği çözümleyebilmeyi gerçekten başarabilmeleri.
“Çalışmamız insan beynindeki nöronların bilinçli bir şekilde hatırladığımız deneyimleri takip ettiğini ve etkinlik kalıplarını, hatıralar arasında farklılık gösterebilecek şekilde değiştirebildiğini gösteriyor. Qasim, tıpkı Google haritanızdaki önemli etkinlikler için hatırladığınız yerleri işaretleyen işaretçilere benziyor “diyor. “Bu keşif, geçmişten gelen farklı deneyimleri seçici bir şekilde çağırma yeteneğimiz için potansiyel bir mekanizma sağlayabilir ve bu hatıraların beynimizin mekânsal haritasını nasıl etkileyebileceğini vurgulayabilir.”
Jacobs ve Qasim, bu nöronların, hafıza fonksiyonlarındaki rollerini daha iyi karakterize etmek için mekânsal olmayan bağlamlardaki anıları temsil ettiğini gösteren kanıtları aramayı planlıyor. “Artık nöronların anılarımızın nerede gerçekleştiğini umursadıklarını biliyoruz ve şimdi bu nöronların bu anların diğer özellikleriyle ilgilenip ilgilenmediklerini görmek istedik” diyor Qasim.
Kaynak Haber: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191112095740.htm
Kaynak Makale: Salman E. Qasim, Jonathan Miller, Cory S. Inman, Robert E. Gross, Jon T. Willie, Bradley Lega, Jui-Jui Lin, Ashwini Sharan, Chengyuan Wu, Michael R. Sperling, Sameer A. Sheth, Guy M. McKhann, Elliot H. Smith, Catherine Schevon, Joel M. Stein, Joshua Jacobs. Memory retrieval modulates spatial tuning of single neurons in the human entorhinal cortex. Nature Neuroscience, 2019; DOI: 10.1038/s41593-019-0523-z
