Beynin zamanı tek bir merkezden yönetmediği ortaya çıktı

Tokyo Bilim Enstitüsü'nde yapılan son araştırma, farelerin beyinlerinde zamanın geçişini takip eden iki ayrı iç saat bulunduğunu ortaya çıkardı. Bilim insanları, bu iki beyin bölgesinin bazen uyum içinde hareket ettiğini, bazen de birbirinden bağımsız şekilde zamanı takip ettiğini belirledi. Çalışmada, beyin bölgeleri anın gereksinimlerine göre paylaşılan bir zaman algısı ile ayrı zaman algıları arasında geçiş yapabiliyor. Elde edilen bulgular, nörobilimcilerin beyin koordinasyonuna dair bakış açısını kökten değiştiriyor ve zaman algısının sadece tek bir merkezden değil, birden fazla bölgeden yönetildiğini gösteriyor.

Tokyo Bilim Enstitüsü: Farelerde iki beyin bölgesi zamanı eşzamanlı izledi

Tokyo Bilim Enstitüsü'nden doçent Riichiro Hira ve ekibi, beş fare üzerinde yürüttükleri deneyde, hayvanları 6 ila 12 saniye arasında değişen aralıklarla su damlası beklemeye şartlandırdı. Fareler, ödülün zamanlamasını öğrendikten sonra, her aralıkta doğru zamanda su damlasını almak için beklemeye başladı. Araştırmacılar, bu süreçte farelerin beyinlerinin iki farklı bölgesinde binlerce nöronun aktivitesini aynı anda kaydetti. Bu bölgelerden biri hareket planlamasıyla ilişkili motor korteksin ön kısmında, diğeri ise duyusal bilgi ve hafızadan sorumlu posterior pariyetal kortekste yer alıyor. Her iki bölgede de nöronlar ardışık şekilde ateşlenerek, geçen zamanı farklı anlarda zirveye ulaşan aktiviteyle kodladı. Araştırmanın en dikkat çekici bulgusu, bu iki bölgenin saniye saniye zaman algısını hem ortaklaşa hem de ayrı ayrı yönetebilmesiydi. Bu durum, beyin zamanı kavramının çok daha karmaşık ve esnek bir yapıda olduğunu gösteriyor.

Riichiro Hira: 'Beyin bölgeleri arasında denge bozulursa nörolojik hastalıklar ortaya çıkabilir'

Çalışmada, beyin bölgelerinin zaman algısında yaptığı hatalar da detaylı şekilde incelendi. Bazen sadece bir beyin bölgesi zamanı yanlış değerlendirirken, bazen de her iki bölge aynı anda aynı hatayı yaptı. Bilim insanları bu farklı hata tiplerine "bağımsız" ve "uyumlu" hatalar adını verdi. Bağımsız hatalar, uyumlu hatalardan yaklaşık iki kat daha fazla ortaya çıktı ve bu oran her farede sabit kaldı. Bu istikrar, beyin bölgelerinin tamamen senkronize olmadığı, ancak rastgele de davranmadığı anlamına geliyor. İki bölge arasında sürekli bir denge bulunuyor ve bu denge, sağlıklı beyin fonksiyonları için kritik önem taşıyor. Hira, bu dengenin bozulmasının bazı nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların temelinde yer alabileceğini vurguladı. Özellikle, beyin bölgeleri arasındaki koordinasyonun kaybolması, çeşitli bilişsel bozuklukların ortaya çıkmasına yol açabiliyor. Araştırma, beyin zamanı kavramının anlaşılmasıyla birlikte, nörolojik hastalıkların tedavisinde de yeni yaklaşımlar geliştirilmesine katkı sunabilir.

Bilgisayar modelleriyle beyin zamanı yeniden oluşturuldu

Tokyo Bilim Enstitüsü ekibi, farelerde gözlemledikleri dengeyi açıklayabilmek için sinir ağları üzerinde bilgisayar modelleri geliştirdi. Her iki beyin bölgesi için ayrı devreler oluşturan araştırmacılar, bu devreleri sadece birkaç bağlantı ile birbirine bağladı ve her iki devreye de aynı yavaş, dalgalanan arka plan aktivitesini uyguladı. Modelde, seyrek bağlantıların iki devrenin uyumlu kalmasına yardımcı olduğu, ancak paylaşılan arka plan aktivitesinin onları tamamen özdeş hale getirmediği görüldü. Böylece, hem bağımsız hem de uyumlu hataların doğal olarak ortaya çıkabildiği bir sistem simüle edildi. Hira, bu bulgunun, beynin farklı bölgelerinin hem birlikte hem de ayrı çalışabilmesini sağlayan temel mekanizmayı ortaya koyduğunu belirtti. Ayrıca, bu esnek ve dengeli yapı, mühendislikte robotlar ve yapay zeka sistemleri için de ilham kaynağı olabilir. Katı bir koordinasyon yerine, esnek ve istikrarlı bir denge sağlanması, karmaşık sistemlerin daha dayanıklı ve uyumlu olmasına yardımcı olabilir.