Beyinin Derin Merkezindeki Küme, Görüntü ve Dokunmadan Önce Hazırlanıyor: Araştırma

Bilim insanları, küçük bir orta beyin yapısının görsel ve fiziksel duyuları ortaya çıkmadan önce öngördüğünü keşfetti; bu da beynin sadece giren duyusal bilgiyi beklemediği, ancak yakında olacak şeyi tahmin ettiği fikriyle örtüşüyor.

Mit ve Northeastern Üniversitesi’nden Nature Neuroscience’da yayımlanan yeni bir çalışma, duyusal bilgileri işleyen beyin bölgelerinin bu gelen uyarıcılara hazırlanmasına da yardımcı olduğunu öne sürüyor.

Araştırmacıların Medical Xpress’e “beyinsinin en iyi incelenmiş yapılarından biri” olarak tanımladığı superior colliculus, insanlar bir görüntü görmeden veya fiziksel baskı hissetmeden önce belirgin aktivite desenleri gösteriyor.

Araştırmacılar projenin nörolojide bilinen bir fikir olan öngörücü işlemden (predictive processing) doğduğunu açıkladı. Beyin, sadece giren bilgiyi beklemek yerine sürekli olarak tahminde bulunur ve hazırlanır; en azından “olay olduktan sonra tepki vermek maliyetli olduğu için,” araştırmacılar belirtti.

Beyin taramaları öngörücü aktiviteyi ortaya çıkarıyor

Araştırmacılar, ultra yüksek alanlı 7-Tesla fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemesi (fMRI) kullanarak 80 yetişkini inceledi. Bu teknolojiyi kullanarak superior colliculus’taki aktiviteyi yaklaşık 1 milimetrekare çözünürlükte gözlemledi.

Katılımcıların yarısı görüntüler gördü. Diğer yarısının sol başparmaklarına mekanik baskı uygulandı.

Araştırmacılar Medical Xpress’e bu yöntemleri yönlendiren iki sorunun olduğunu söyledi: “İki soruyu yanıtlamak istedik. İlk olarak, insan superior colliculus’u hayvan çalışmalarının öne sürdüğü şekilde mi organize olmuş; yani görme üst tabakalarda, dokunma ise daha derin tabaklarda mı konsantre? İkinci olarak, duyusal uyarıcı gelmeden önce, o uyarıcının beklendiği durumda nasıl tepki veriyor?”

Başlımdan önce bu katılımcılar şekle dayalı bir karar verme görevi yerine getirdi. Araştırmacılar ardından iki aktivite durumu arasında meydana gelen değişiklikleri karşılaştırdı. Görsel uyarılar superior colliculus’un yüzeysel tabakalarında daha fazla aktivite üretti. Dokunma ise daha derin tabaklarda daha fazla aktivite sağladı.

“Daha da önemlisi, aynı tabaka-spesifik desen, insanlar sadece bir görüntü veya dokunmayı beklerken bile uyarıcı gelmeden önce ortaya çıktı,” according to Medical Xpress.

Çalışma, öngörülen duyusal deneyimin niteliğinin bu aktivite desenlerini superior colliculus’ta farklı şekillerde etkilediğini belirtti.

Tahmin, korteksin ötesine uzanıyor

Araştırmacılar makine öğrenimini kullanarak beyin aktivite desenlerinin görsel ve dokunsal deneyimler arasında ayrım yapabip yapamayacağını belirledi. Bekleme sırasında ve gerçek uyarılma sırasında benzer desenler gözlemlediler; bu da ilk beyin taramalarından elde edilen bulguları destekliyor.

Araştırmacılar ayrıca bu öngörücü tepkileri talamus’un iki duyusal işleme bölgesinde de tespit etti; bu da beklemenin korteksin altında birden fazla yapının dahil olduğu bir süreci içerdiğini gösteriyor.

Bu çalışma, nörolojideki geleneksel anlayışı zorluyor. Genellikle tahmin, Medical Xpress‘e göre kortekste gerçekleşen “üst düzey bir işlev” olarak kabul edilir.

Ancak çalışma, bilgiyi korteks’e ileten daha derin beyin yapılarının, giren bilgilize hazırlanmak için tasarlanmış daha geniş bir ağıın parçası olduğunu öne sürüyor.

Araştırmacılar, tarama sırasında göz hareketi kayıtlarının eksikliği ve belirsizlik gibi sınırlamaları kabul etti. Gözlemlenen aktivitenin bazıları basitçe deneyin kendisiyle ilgili genel bir bekleme olabilir.

Buna rağmen bulgular, superior colliculus’un sadece giren bilgiye tepki vermek yerine öngörücü işleme katıldığını gösteriyor.

“Summarize, mevcut çalışma, subkortikal çekirdeklerin duyusal girdinin pasif alıcıları olmadığı, aksine hem dış dünyadan gelen duyusal girdiye tepki verip hem de onu öngördüğü ortaya koyuyor,” araştırmacılar çalışmada sonuçlandırdı.