Belirlenen nöronların tek görevi hata yaptığınızı tespit etmek!

Beyin hata yaptığımız zaman bize haber veriyor çünkü bu tür olaylarda duymayı beklediğimiz seslerden farklı bir ses çıkıyor. Nöronlarımızın bu hataları saptadığı uzun süredir bilinse de sadece tek bir iş yapan beyin hücrelerinin bulunup bulunmadığı şimdiye kadar bilinmiyordu.

Bu hücrelerin işi, bir sesin beklenmedik olduğunu işaret etmek.

Populer Science Türkçe'nin aktardığı çalışmada New York Üniversitesinde (NYU) çalışan bir sinirbilim takımı, genelde seslere tepki vermeyen ve sadece sesler beklentileri karşılamadığı zaman yanıt veren, böylelikle bir hatanın yapıldığı mesajını ileten yeni bir nöron sınıfı belirledi. Bilim insanları bu nöronları “tahmin hatası nöronları” şeklinde adlandırıyor.

NYU Sinirsel Bilim Merkezinde çalışan yardımcı profesör ve JNerosci bülteninde yayınlanan çalışmanın kıdemli yazarı David Schneider şu şekilde açıklıyor: “Beyinlerimiz dünyada olan şeyleri tespit etmede fevkalade fakat yaşanan bir olayın beklenen ya da beklenmeyen bir şey olduğunu söylemede çok daha iyiler. Beyinde size ne olduğunu söylemeyen ancak neyin yanlış gittiğini söyleyen belli nöronlar olduğunu keşfettik.”

Makalenin yazarları, elde edilen bu sonuçların öğrenme sürecini daha iyi aydınlatmaya, belli problemlerin ardındaki sebepleri belirlemeye ve sesle ilgili yetenekleri saptamaya yardımcı olabileceği görüşünde.

NYU Sinirsel Bilim Merkezinde çalışan doktora sonrası araştırma görevlisi ve makalenin baş yazarı Nicholas Audette, “Bu gibi nöronlar, konuşmayı veya bir müzik enstrümanı çalmayı öğrenmede çok önemli olabilir” diyor. “Bu davranışların her ikisi de çok sayıda deneme yanılma, çok miktarda hata ve hatalardan fazla miktarda öğrenme içeriyor. Uzman müzisyenlerin tahmin hatası nöronları yeni müzisyenlere göre daha mı iyi? Ayrıca konuşmanın yeterince gelişmediği hastalıklarda, tahmin hatası nöronları doğru çalışmıyor mu?”

Davranışların çoğu zaman tahmin edilebilir algısal sonuçları oluyor. Örneğin bir arabanın kapısını kapattığımızda, kol hareketimizin belirli bir aşamasında “tak” sesi duymayı bekleriz. Üstelik bu davranışlar insanlarla da sınırlı değil; maymunlar, sıçanlar ve diğer hayvanlar, bir hareketin sonucunda hangi sesin ortaya çıkacağını ve bu sesin ne zaman duyulacağını tahmin etmeyi öğrenebiliyor.

Önceki araştırmalarda, insanların ve diğer hayvanların beyinlerinde, bir sesin hayvanın beklentilerini karşılamadığı zaman kayda değer yanıtlar ürettiği ve ses beklentiyi karşıladığında bu yanıtların daha zayıf olduğu gösterildi. Fakat sadece tek bir işi olan (bir ses beklenmediği zaman sinyal veren) nöronların bulunup bulunmadığı belli değildi.

Schneider ve Audette, bu soruyu ele almak üzere daha önce yürüttükleri ve beynin “doğru” ve “yanlış” sesler arasında nasıl ayrım yaptığını ortaya çıkaran çalışmanın üzerine yeni bulgular ekliyorlar. JNeurosci bülteninde yayımlanan yeni çalışmada araştırmacılar, bir dizi deneyle ve nöronsal faaliyetleri izole ederek sıçanlarda görülen yanıtları incelediler.

Bu deneylerde sıçanlar, bir kaldıraca bastıktan sonra belli bir ses duydu. Bu işlem, sıçanlar bu sesi basmayla ilişkilendirene kadar tekrar edildi. Bilim insanları daha sonra sıçanların ardışık şekilde bastığı zaman duydukları sesleri değiştirdiler. Söz konusu yöntem, insanların hata yaptığı zaman duyduğu beklenmedik sesleri taklit etmek için tasarlandı.

Bilim insanları, sıçanların nöronlarının pek çoğunun (“tahmin hatası nöronları”) sessiz olduğunu keşfetmişler (yani bu nöronlar, beynin diğer kısımlarının kullandığı sinyaller üretmediler); fakat sıçanlar bir hareket yapıp beklenmedik bir şey duyduğu zaman hariç.

Bilim insanları sıçanların işitsel korteksindeki tekil tahmin hatası nöronlarının bir şey yanlış gittiğinde sinyal vermekle kalmayıp, neyin yanlış gittiğini de haber verdiklerini keşfetti.

Örneğin ses ne zaman çok düşük olsa, bir grup tahmin hatası nöronu faaliyete geçmiş. Fakat ses beklenen seviyede olup çok geç geldiğinde, tamamen farklı bir grup tahmin hatası nöronu faaliyet sergiledi.

Schneider şöyle açıklıyor: “Bir hareket sonucunda beklenmedik bir ses çıktığında, beklentilerimiz çok farklı şekillerde boşa çıkabilir. Bir hareket sonucunda çok düşük bir ses çıktığında farklı nöronlar etkinleşiyor, hareket yanlış ses çıkardığında ise diğer nöronlar.”