Kaynak
Bu rehber yardımcı oldu mu?
DoktorClub’da Keşfet
Anıları Zaman İçinde Organize Etmek için Temel Beyin Mekanizmaları
Irvine, California Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bilimsel bir ilkle, beynin hipokampus bölgesinin anıları diziler halinde düzenlediği temel mekanizmaları ve bunun gelecekteki davranışları planlamak için nasıl…
Irvine, California Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bilimsel bir ilkle, beynin hipokampus bölgesinin anıları diziler halinde düzenlediği temel mekanizmaları ve bunun gelecekteki davranışları planlamak için nasıl kullanılabileceğini keşfettiler. Bulgu, Alzheimer hastalığı ve diğer demans türleri gibi bilişsel bozukluklardaki bellek başarısızlıklarını anlamak için kritik bir erken adım olabilir.
UCI araştırmacıları, kemirgenlerde elektrofizyolojik kayıt tekniklerini devasa veri yığınlarının istatistiksel makine öğrenimi analiziyle birleştirerek, hipokampal ağın karar vermeye yardımcı olmak için deneyimlerin ilerlemelerini kodladığını ve koruduğunu öne süren kanıtları ortaya çıkardı. Ekibin çalışması, Nature Communications'da yakın zamanda yayınlanan bir makalenin konusu.
UCI nörobiyoloji ve davranış doçenti, yazar Norbert Fortin,“Beynimiz, belirli deneyimler veya olaylar meydana geldiğinde oldukça iyi bir kayıt tutar. Bu yetenek, günlük hayatımızda işlev görmemize yardımcı olur, ancak bu çalışmadan önce, bu süreçlerin arkasındaki nöronal mekanizmalar hakkında net bir fikrimiz yoktu. Herkesle bağlantı kurduğu yer yaş aldıkça, bu tür hafızanın güçlü bir şekilde bozulduğu yerdir, bu yüzden bu beyin fonksiyonunun nasıl çalıştığını gerçekten bilmemiz gerekiyor.” dedi.
Tamamlanması üç yıldan fazla süren proje, deneysel ve veri analizi aşamalarını içeriyordu. Araştırmacılar, bir dizi koku tanımlama testinden geçerken farelerin beyinlerindeki nöronların ateşlenmesini izlediler. Bilim insanları, çeşitli dizilerde beş farklı koku sunarak, hayvanların doğru diziye ilişkin hafızasını ölçebildi ve beyinlerinin bu ardışık ilişkileri nasıl yakaladığını tespit edebildi.
Fortin ayrıca şunları söyledi: “Düşüneceğim analoji bilgisayardır. Beyninize elektrotlar yerleştirecek olsaydım - yapamayız; bu yüzden fareler kullanıyoruz - herhangi bir anda hangi hücrelerin ateşlendiğini ve hangilerinin ateşlenmediğini görebiliyordum. Bu bize nasıl olduğuna dair bir fikir veriyor. Beyin bilgiyi temsil eder ve hesaplar. Bir yapıdaki aktivite kalıplarını kaydettiğimizde, bilgisayarda sıfırlar ve birler görüyor gibiyiz.”
Birkaç dakika boyunca milisaniye aralıklarla elde edilen nöronal aktivite ve hareketsizlik ölçümleri, beynin işleyişinin dinamik bir resmini sundu. Fortin, kendisinin ve meslektaşlarının, bir şekilde, hücrelerin "kodlamalarını" (hangilerinin ateşlenip hangilerinin yanmadığını) hızlı bir şekilde görüntüleyerek deneklerinin "zihinlerini okuyabildiklerini" söyledi. “Bir şey hakkında düşündüğünüzde, hızlı hareket eder. Bu hafızaya uzun süre takılıp kalmıyorsunuz. Şu anda o temsil ediliyor, ancak bunun nasıl çok hızlı değiştiğini görebiliyoruz.” diye ekledi.
Fortin, hipokampal aktivite okumalarının muazzam miktarda ham veriyle sonuçlanacağını erkenden biliyordu. Projenin başlangıç aşamalarından itibaren Donald Bren Bilgi ve Bilgisayar Bilimleri Okulu'ndaki istatistikçilerin katılımını sağladı.
UCI Şansölyesi Üyesi ve istatistik profesörü kıdemli ortak yazar Babak Shahbaba, “Bu ortaya çıkan sinirbilim çalışmaları, verilerinin karmaşıklığı nedeniyle veri bilimi yöntemlerine güveniyor. Beyin faaliyetleri milisaniye ölçeğinde kaydediliyor ve bu deneyler bir saatten fazla sürüyor, böylece veri miktarının ne kadar hızlı büyüdüğünü hayal edebilirsiniz. Öyle bir noktaya geliyor ki, sinirbilimcilerin hayal ettikleri ama yapamadıkları şeyi gerçekleştirmek için daha gelişmiş tekniklere ihtiyaçları var.” dedi.
UCI araştırmacıları, kemirgenlerde elektrofizyolojik kayıt tekniklerini devasa veri yığınlarının istatistiksel makine öğrenimi analiziyle birleştirerek, hipokampal ağın karar vermeye yardımcı olmak için deneyimlerin ilerlemelerini kodladığını ve koruduğunu öne süren kanıtları ortaya çıkardı. Ekibin çalışması, Nature Communications'da yakın zamanda yayınlanan bir makalenin konusu.
UCI nörobiyoloji ve davranış doçenti, yazar Norbert Fortin,“Beynimiz, belirli deneyimler veya olaylar meydana geldiğinde oldukça iyi bir kayıt tutar. Bu yetenek, günlük hayatımızda işlev görmemize yardımcı olur, ancak bu çalışmadan önce, bu süreçlerin arkasındaki nöronal mekanizmalar hakkında net bir fikrimiz yoktu. Herkesle bağlantı kurduğu yer yaş aldıkça, bu tür hafızanın güçlü bir şekilde bozulduğu yerdir, bu yüzden bu beyin fonksiyonunun nasıl çalıştığını gerçekten bilmemiz gerekiyor.” dedi.
Tamamlanması üç yıldan fazla süren proje, deneysel ve veri analizi aşamalarını içeriyordu. Araştırmacılar, bir dizi koku tanımlama testinden geçerken farelerin beyinlerindeki nöronların ateşlenmesini izlediler. Bilim insanları, çeşitli dizilerde beş farklı koku sunarak, hayvanların doğru diziye ilişkin hafızasını ölçebildi ve beyinlerinin bu ardışık ilişkileri nasıl yakaladığını tespit edebildi.
Fortin ayrıca şunları söyledi: “Düşüneceğim analoji bilgisayardır. Beyninize elektrotlar yerleştirecek olsaydım - yapamayız; bu yüzden fareler kullanıyoruz - herhangi bir anda hangi hücrelerin ateşlendiğini ve hangilerinin ateşlenmediğini görebiliyordum. Bu bize nasıl olduğuna dair bir fikir veriyor. Beyin bilgiyi temsil eder ve hesaplar. Bir yapıdaki aktivite kalıplarını kaydettiğimizde, bilgisayarda sıfırlar ve birler görüyor gibiyiz.”
Birkaç dakika boyunca milisaniye aralıklarla elde edilen nöronal aktivite ve hareketsizlik ölçümleri, beynin işleyişinin dinamik bir resmini sundu. Fortin, kendisinin ve meslektaşlarının, bir şekilde, hücrelerin "kodlamalarını" (hangilerinin ateşlenip hangilerinin yanmadığını) hızlı bir şekilde görüntüleyerek deneklerinin "zihinlerini okuyabildiklerini" söyledi. “Bir şey hakkında düşündüğünüzde, hızlı hareket eder. Bu hafızaya uzun süre takılıp kalmıyorsunuz. Şu anda o temsil ediliyor, ancak bunun nasıl çok hızlı değiştiğini görebiliyoruz.” diye ekledi.
Fortin, hipokampal aktivite okumalarının muazzam miktarda ham veriyle sonuçlanacağını erkenden biliyordu. Projenin başlangıç aşamalarından itibaren Donald Bren Bilgi ve Bilgisayar Bilimleri Okulu'ndaki istatistikçilerin katılımını sağladı.
UCI Şansölyesi Üyesi ve istatistik profesörü kıdemli ortak yazar Babak Shahbaba, “Bu ortaya çıkan sinirbilim çalışmaları, verilerinin karmaşıklığı nedeniyle veri bilimi yöntemlerine güveniyor. Beyin faaliyetleri milisaniye ölçeğinde kaydediliyor ve bu deneyler bir saatten fazla sürüyor, böylece veri miktarının ne kadar hızlı büyüdüğünü hayal edebilirsiniz. Öyle bir noktaya geliyor ki, sinirbilimcilerin hayal ettikleri ama yapamadıkları şeyi gerçekleştirmek için daha gelişmiş tekniklere ihtiyaçları var.” dedi.