Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda çalışan Profesör Adam Kepecs, Nature bülteninde yayımlanan makalesinde zihinsel algıların beynin hangi alanında hangi nöronlar tarafından kodlandığı sorusunu kısmen yanıtlıyor.
İnsanların davranışlarını genelde elle tutulmayan motivasyon, merak, öfke ve güven gibi duyguların etkilediğini biliyoruz.
Burada bilinmeyen ise bu zihinsel algıların beynin hangi alanında hangi nöronlar tarafından kodlandığıydı. Cold Spring Harbor Laboratory’den Profesör Adam Kepecs, Nature bülteninde yayımlanan makalesinde bu soruyu kısmen yanıtlıyor. Bulguları sayesinde obsesif kompulsif bozukluk, kumar alışkanlığı ve diğer psikiyatrik bozukluklar için daha etkin tedaviler geliştirmek mümkün olabilir. Çalışmada, insanlarda ve hayvanlarda karar verme mekanizmasının yer aldığı düşünülen orbitofrontal kortekse yoğunlaşılmış. Beynin bu bölgesi hasar görürse, insanlardaki karar alma mekanizması bozuluyor. Bu alanda en ünlü örnek, bir demiryolu çalışanı olan Phineas Gage. Bir patlama sonucu kafatası delinen ve beyninin bu bölgesi zedelenen Gage, hayatta kalmış ancak karar alma yeteneği yok olmuş.
Kepecs ve laboratuvarındaki ekibi orbitofrontal korteksteki nöronların motivasyon ve kendine güven gibi değişkenleri nasıl kodladığını araştırmışlar.
Kepecs “Nöronların bu gizemli duyguları nasıl kodladığını, arkasında yatan mantığı ve orbitofrontal korteksin mimarisini anlamak istedik” diyor. Karmaşık kararlar alan farelerin beyinlerindeki nöron aktivitesini izleyen ekip, orbitofrontal korteksin fonksiyonel organizasyonunda yeni ve daha önce belirlenmemiş bir yapı keşfetmiş. Araştırmacılar bu tür bir nöron aktivitesinin ne tür mesajları simgelediğini belirlemeye çalışıyorlar. Standart yaklaşım, bir nöronun dünyanın hangi özelliğini umursadığını (hangisinin aktivitesini artırdığını) ve hangi özelliğine kayıtsız kaldığını belirlemek üzerine. Örneğin görsel korteksteki nöronlar nesnelerin köşelerine odaklanıyor ve her nöronun farklı bir köşeden etkilendiği görülüyor. Kepecs, “Zihinsel değişkenlerle uğraşırken sorduğumuz soru bu değişkenleri nasıl tanımlamamız gerektiği” diyor. “Hangisinin kendine güveni simgelediğini nasıl anlayacağız?
Burada anahtar yaklaşım seçim yaparken matematiksel modeller kullanarak “seçimden emin olma” oranını hesaplamak. Bu yaklaşım kendine güvenin nasıl temsil edildiğine ve zorlu bir seçim karşısında neler yaşandığını ölçümlüyor. Araştırma sonucunda çoğu orbitofrontal nöronun bu çıkarımları yaparken tutarlı davrandığı ortaya çıkmış. Aktiviteleri, önceden tanımlanmış seçimleri yaparken belirgin bir şekilde artıyor veya azalıyor.
Orbitofrontal korteks üzerindeki daha önceki çalışmalarda da benzer zihinsel değişkenler belirlenmiş, ancak beynin görsel korteks gibi alanlarının aksine, buradaki tepkiler düzenli değilmiş ve çok karmaşık bir kodlama söz konusuymuş. Tüm kariyerini seçim yaparken nöronlara ne olduğunu anlama üzerine kuran Kepecs, “Araştırma sonucunda bulunan şey karmakarışık bir sonuçtu” diyor.
Bu karmaşıklıktan bir anlam çıkartmaya çalışan Kepecs, diğerlerinden farklı bir yaklaşım geliştirmiş. Kyoto’daki Doshisha Üniversitesi’nden Profesör Junya Hirokawa, orbitofrontal korteks nöronlarının geniş kapsamlı bir kaydını gerçekleştirmiş ve gelişmiş makine öğrenme teknikleri kullanarak aktivite kalıplarını ortaya çıkartmaya çalışmış. Ekip, nöronların belirgin fonksiyonel gruplara ayrıldığını tespit etmiş. Her nöron grubu farklı zihinsel değişkenler için kodlanmış. Kepecs daha sonra bu fonksiyonel grupların özel anatomik yapılarla desteklenip desteklenmediğini araştırmış. Bunu yapmak için özel olarak hazırlanan virüslerle, beyinde bir seçimin değerini tekrar değerlendiren bölgesindeki belli bir grup nöronu hedeflemiş. Bu nöronların aktivitesini izlediklerinde ödül değeri için kodlanmış nöronların elde edilen ödül beklenenden değersizse aktivitelerini artırdığı ortaya çıkmış. Kepecs, “Bu sonuçlar bize, bu fonksiyonel mantığın bir parçası da anatomik bir mantık olmalı mesajını veriyor” diyor.
Nöronların farklı görevler sırasında nasıl çalıştığı ile beyindeki fiziksel yapıları arasındaki mantık bağlantısını çözmek; depresyon, psikolojik rahatsızlıklar, Parkinson ve benzeri hastalıkların tedavisinde yardımcı olabilir.
