Beynimizi Keşfetmenin Yeni Bir Yolu: Nöronları Kaydetmek

0
1549
Shou Wang ve arkadaşları hastaların gözbebeği hareketlerini ve pre-SMA bölgesindeki tekil nöronların davranışlarını kaydettiler

Resimdeki fili bulabilir misiniz?

Dağınık bir odada anahtar aramak veya samanlıkta iğne aramak gibi görsel, hedefe yönelik davranışlar beynimizin frontal bölgesindeki bir alanı harekete geçiriyor. Bazılarımız bu işlerde gayet başarılı olabilirken diğerlerimiz zorlanabiliyor. West Virginia Üniversitesi kimyasal ve biyomedikal mühendislik bölümü araştırmacılarından Shou Wang, bu tür etkinliklerde beynimizin neden özellikle pre-SMA (ön ek motor alan) adı verilen bu bölgesinin çalıştığını
ve tam olarak ne yaptığını bulmak için epilepsi hastalarına yerleştirilen elektrodları kullanarak tekil nöronları kaydetti.

Araştırma bulguları ilginç: Bazı nöronlar, görsel olarak yapılan bir arama sırasında, aranan şey bulununca bir sinyal gönderiyor, bulunmadığında ise hastanın ne kadar uzun zamandır aradığını bildiriyor. Buna göre preSMA alanı, hedefin algılandığı anı ve arama süresini bildirerek hedefe yönelik davranışlara katkıda bulunuyor. Wang, pre-SMA bölgesinde arama hedefleri ile ilgili nöronların varlığının bilim insanları tarafından belki de ilk kez gözlemlenmiş olabileceğini belirtiyor.

Bu bulgular, Parkinson, şizofreni gibi rahatsızlıkların, pre-SMA bölgesinin işlev bozukluklarından kaynaklanan bilişsel kısımlarını daha iyi anlamak açısından fayda sağlayacak. Benzer şekilde pre-SMA alanındaki aşırı aktivitenin, otizmli kişilerde sıklıkla gözlendiği biliniyor.

Wang ve arkadaşlarının araştırması, Brain dergisinde yayınlandı. Makalenin diğer yazarları ise Cedars-Sinai Tıp Merkezinden Ueli Rutishauser ve Adam Mamelak, ayrıca California Teknoloji Enstitüsünden Ralph Adolphs.

“Beyinde doksan milyar civarında nöron bulunuyor. İnsandaki tek bir nöronun aktivitesini izlemeyi başarabilecek teknoloji yalnızca birkaç laboratuvarda mevcut. Bellek açısından önemli alanlar olan Hippokampus ve amigdala bölgeleri üzerinde de benzer kayıtlar daha önce yapılmıştı. Ancak pre-SMA bölgesine dair çalışmaların sayısı oldukça az. Bizim çalışmamız da insan pre-SMA bölgesini bu teknikle inceleyen birkaç araştırmadan biri” diyor Wang.

Seçilen 5 sinir hücresinin davranışı. Kırmızı çizgiler ve noktalar, hastaların gözleri hedeflenen nesneye odaklandığında, mavi çizgiler ise yanıltıcı nesnelere odaklanıldığında nöronların ateşlenme oranını gösteriyor (Wang ve diğ., 2018)

Deneyde yer alan kişiler, Los Angeles’ta bulunan Cedars-Sinai Tıp
Merkezinde beyin içine yerleştirilmiş elektrodlarla sürekli takip edilen epilepsi hastaları. Wang ve arkadaşları, bellek güdümlü görsel arama testi sırasında (hastalar gözleri ile belirli objeleri ararlarken) onların göz hareketlerini ve tekil nöronları kaydettiler ve 9 hastada 182 nöron kaydetmeyi başardılar.

Mamelak, çalışmanın yöntemini şöyle anlatıyor: “Klinik prosedürü sondan başa doğru takip ettik. Hastalar, izleme biriminde epilepsi krizinin başlamasını beklerken biz de hastalara yerleştirilen modifiye edilmiş derin elektrotları kullanarak tekil elektronların aktivitesini kaydettik ve test sırasında onların davranışlarını izledik. İnsanlarda tekil nöronların aktivitesini izlemenin tek yolu şimdilik bu.

Hastaların gerçekleştirdikleri hedefe yönelik görsel görevlerde hastalardan ekranda gördükleri diğer şeyler arasında belirli bir nesne veya yüz aramaları isteniyor. Bu görev sırasında araştırmacılar, nöronların %40’ının, gözlerin odaklandığı nesnenin aranan şey olup olmadığına dair sinyal verdiğini ortaya çıkardılar.

Wang ve arkadaşları ayrıca şu iki sorunun da cevabını aradı: 1. pre-SMA nöronları da bu şekilde mi sinyal veriyor, yoksa düğmeye basma sürecinde mi devreye giriyorlar? (deneyin bir bölümünde hastalardan aradıklarını
bulduklarında bir düğmeye basmaları istendi) 2. pre-SMA nöronları, belirlenen şekil ne olursa olsun aranan hedefin bulunduğunu bildiriyor mu?

Rutishauser, “Aynı nöronları 3 görevde de analiz ettik ve hedef tepkinin, motor çıktıdan, aramanın şeklinden ve aramaya başlama komutundan tamamen bağımsız olduğunu gözlemledik. Bu da bize bu sinyallerin soyut bir bilişsel yapıya sahip olduğunu gösteriyor” diyor.

Wang ise “Veriler, preSMA alanındaki işlev bozukluğunun, -dağınık bir odada aradığınızı bulmak gibi- hedefe yönelik davranışlarda daha düşük başarı olarak ortaya çıkabileceği görüşünü destekliyor” yorumunu yapıyor. Bu çalışmanın, pre-SMA bozuklukları bulunan hastalarda bilişsel işlevlerin iyileştirilmesi için geliştirilecek stratejilerde önemli bir kaynak olması bekleniyor.

Fili hâlâ bulamadınız mı?

John Dahlia/WVU. Derleyen: Tan Bodur.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here