Beyin, İçinde Bulunulan Duruma Göre Nasıl Karar Veriliyor?

Yolda karşıya geçerken başınızı ilk hangi yöne çevirirsiniz? Bu karar, sizin nerede olduğunuza göre değişir. ABD'deki bir yaya sola bakarken İngiltere'deki yaya başını sağ tarafa çevirir. Columbia Zuckermann Enstitüsü''nde görev yapan bir grup araştırmacı farelerin karar verirken bulundukları bağlamı nasıl kullandığını inceledi. Elde ettikleri bulgular ise beyinde bu işlem için yeni bir bölgeye işaret ediyor: Anterior lateral motor korteks (ALM). Bu bölge daha önce hareketleri planlamada ön plana çıkmaktaydı.

"Neuron" dergisinde yayınlanan bu keşif, beynin karar verme sürecine yeni bir bakış açısı sunuyor. Esnek karar verme, çevremizi anlamlandırmak için kritik bir araçtır; bağlamı dikkate alarak aynı bilgilere farklı tepkiler vermemizi sağlar.

Makalenin yazarlarından nörobilimci Michael Shadlen, "Bağlama bağlı karar verme"nin insanın üst düzey bilişsel işlevlerinin temel yapı taşı olduğundan bahsediyor: "Çalışmada bu fonksiyonu fare beyninin motor alanında gözlemlemek bizi beyin hücrelerini ve nöral ağları anlamaya biraz daha yaklaştırıyor."

Diğer bir yazar Zheng Wu ise konuyla alakalı şöyle bir değerlendirmede bulunuyor: "Eğer bir kişi ıssız bir sokakta bana rahatsız edici bir şekilde yakın duruyorsa o an kaçmayı düşünebilirim. Ancak bu durum kalabalık bir sokakta yaşanırsa kendimi tehlikede hissetmem. Harekete geçmek veya geçmemek bulunduğum bağlama göre belirleniyor. Yani seçimlerimin arkasında sebepler yer alıyor."

Beynin bağlama bağlı esnekliğe nasıl ulaştığını açıklamak için araştırmacılar, duyusal bilgileri işlemede ve entegre etmede görev alan beyin bölgelerini incelediler. Ancak kritik alan motor korteksteki ALM bölgesiydi. Önceki çalışmalara bakıldığında ALM'nin görevi nispeten basitti: Farenin dil ve yüz kaslarının kontrolünü sağlamak.

Eldeki bilgilere dayanarak araştırmacılar, farenin dilini ve koku alma sistemlerini kullanarak esnek kararlar verebileceği yeni bir deney tasarladılar. Buna göre fare ilk olarak tek bir kokuya maruz bırakıldı. Fare bu kokuyu hatırlamak zorundaydı çünkü araştırmacılar ona ikinci bir kokuyu üfledi. Eğer her iki koku da aynıysa fare soldaki tüpten su almak zorundaydı. Farklıysa da sağ taraftaki tüpe yönelmesi gerekiyordu.

Bu tarz "gecikmeli eşleştirme" görevlerini içeren önceki çalışmalar, farenin gideceği yönü, kokudan sorumlu beyin bölgelerinin rehberliğinde belirleyeceğine işaret etmektedir. Çalışmada elde edilen beyin aktivitesi kayıtları da bu mekanizmayı doğruluyordu. Konuyla alakalı olarak Dr. Shadlen fare ikinci kokuyu aldığında beynin ilgili bölgelerinin, onun nereye gideceği sorusunun cevabına sahip olduğunu söylüyor: "Tek yapmanız gereken farenin sola mı yoksa sağa mı gideceği sorusunun cevabını beynin motor bölgelerinden daha önce verebilmek."

Eğer böyle olsaydı ikinci kokuyu alana kadar motor bölgeler herhangi bir rol almazdı ve fare iki kokunun aynı mı yoksa farklı mı olduğunun kararını verebilirdi. Dr. Wu bu tahmini ölçmek için güzel bir test kurguladı. Farelerin ALM bölgesini ikinci kokunun hemen öncesine kadar devre dışı bırakıp tam zamanında aktif hale getirerecekti.

Standart görüşe göre koku bölgesine müdahale edilmediği sürece farenin bu manipülasyondan etkilenmemesi gerekiyordu. Ancak biz bunun yerine görev sırasında müdahalede bulunduk.

Dr. Shadlen

Sonuçlarımız, ALM'nin iki kokunun eşleşip eşleşmediği sorusunu çözmesi ve daha sonra hangi yöne gideceğine karar vermesi için beynin ne yaptığını önemli ölçüde yeniden düşünmemiz gerektiğini gösteriyor.

Dr. Wu

ALM koku algısıyla alakalı olarak bilinen bir bölgeydi. Dr. Wu bu bölgedeki hücreleri yakından incelerken ilk korkuya tepki veren ve beyin yüzeyine yakın bulunan yeni bir hücre keşfetti. Bu hücre ikinci kokuyu alana kadar bilgileri elde tutuyordu. Bu beklenmedik sonuç karşısında araştırma ekibi, ALM'nin rolünü açıklayabilecek çeşitli potansiyel mekanizmaları araştırmak için teorik sinirbilimci Ashok Litwin-Kumar'a başvurdu:

Geleneksel görüşe göre, hayvanların kokuyla alakalı beyin bölgesinin önce koku bilgisini işleyip daha sonra ALM'ye bilgi vermesi gerekiyordu. Ama veriler bize farklı bir hikaye anlattı; ilk koku, bağlamsal bir ipucu görevi gördü ve ALM'nin ikinci kokuya yanıt olarak farenin hangi tarafa gideceğine karar vermesini sağladı. 

Bugünün bulguları, ALM'ye odaklanırken bilim insanlarının bir bütün olarak beyin fonksiyonu hakkında daha geniş bir anlayışa sahip olabilmeleri açısından önem taşımaktadır.

En nihayetinde, basit davranışları açıklayan temel prensipleri açığa çıkarmak istiyoruz. Ancak bu önemli sonuçlar bize daha üst düzey bilişsel işlevler hakkında fikir veriyor. Bu amaca yönelik önemli adım, biyoloji ve matematik dillerini kullanarak nöronlar, devreler ve davranışlar hakkındaki bilgileri bir araya getirerek atılabilir. Yapılan çalışma bu stratejinin vaadini vurguluyor

Dr. Shadlen