Beyin Yeni Becerileri Nasıl Öğrenir?

İnsan beyni “esnek” tir: tanıdık becerilerle ilgili yeni şeyler öğrenirken, çoğu zaman daha kolay adapte olabilir ve kendini yapılandırabilir. Örneğin, profesyonel bir tenisçi için badminton oynamayı öğrenmek, futbol oynamayı öğrenmekten daha kolaydır.

Beynin plastisitesine ilişkin temel sınırları keşfetmeye çalışan Caltech’de yapılan yeni bir çalışma, önceden var olan nöronal yapının bir kimsenin ne öğrenebileceğini kısıtlamasından dolayı, zaten var olan becerilerle ilgili olduğunda öğrenmenin gerçekten daha kolay olduğunu keşfetti. Başka bir deyişle, hâlihazırda geliştirdiğimiz becerilerin kısa sürede kolayca öğrenebileceklerimizi kısıtlaması muhtemeldir.

Caltech Nörobilim Enstitüsünde profesör olan Richard Andersen “İnsanların nasıl öğrendiğini ve beyinde bu öğrenmenin nerede gerçekleştiğini anlamak istiyoruz. Bu hala temel bilim olsa da, bu araştırma bir gün potansiyel olarak inme veya beyin travması geçirmiş kişilere rehabilitasyon sürecinde yardımcı olabilir.” dedi.

Çalışmada beyin içi anterior intraparietal korteks veya AIP denilen bir bölge üzerinde duruldu. Bu bölge, bir insanın niyetlerini, özellikle de hareket etme niyetini yönetir. Örneğin, bir nesneyi almak için elinizi uzattığınızda, AIP’niz önce hareket etme niyetinizi kodlar ve ardından kasların, tendonların vb. hareketlerini kontrol eden beyin bölgelerine sinyaller gönderir.

Doktora sonrası araştırmacı Sofia Sakellaridi ve bilim araştırmacısı Vassilios Christopoulos liderliğindeki araştırmacılar, beyin-makine arayüzü (BMI) sistemini kontrol etmek için AIP’sine cerrahi olarak minik elektrotlar implante edilmiş tetraplejik bir yetişkin kadınla çalıştılar. BMI, bölgedeki sinirsel aktiviteyi ölçer ve bu aktiviteyi prostetik bir cihazın (örneğin bir bilgisayarın) talimatlarına çevirmesi için programlanabilir. Bu şekilde, çalışma katılımcısı bir bilgisayar imlecini sadece hareket ettirmeyi düşünerek kontrol edebilir.

Deneylerde, katılımcıya imleci gösteren bir bilgisayar ekranı sunuldu. Ekrandaki belirli bir alan yandığında, katılımcıdan imleci fiziksel olarak başlangıç konumundan vurgulanan konumuna getirmek için felçli olan sağ bileğini hareket ettiriyormuş gibi, düşünmesi istendi. BMI, katılımcının imleci hareket ettirebilme niyetini okudu.

Katılımcının AIP’sindeki nöronlar, ne yapmak istediğine bağlı olarak farklı şekillerde ateşlendi. Örneğin, bazı nöronlar yukarı doğru, bazıları da aşağı doğru hareketler için ateşlenir. BMI başlangıçta imleci tam olarak katılımcının istediği şekilde hareket ettirmek için kalibre edildi. Örneğin, imleci aşağı doğru hareket ettirmeyi düşünürse, aşağı doğru ayarlanmış nöronlar, düşünceyi imlecin hareketine çevirmek için aktivitelerini arttırırlar.

Ardından, araştırmacılar sinirsel aktivite ile imlecin hareketi arasındaki haritayı örneğin, katılımcı bileğini aşağı hareket ettirmeyi düşündüğünde, imlecin yukarı çıkması gibi değiştirdi. Yapılan yeni haritalandırmadan sonra katılımcı oluşan çarpıklığı düzeltebildi. Bu gibi durumlarda, araştırmacılar ayarlamanın nasıl olduğunu bilmek istedi. BMI’yi kontrol eden nöronlar ayarlarını yukarı ve aşağı değiştirmeyi mi öğrendi? Yoksa katılımcı, imleci aşağıya hareket ettirmesi söylendiğinde yukarı hareket ettirmeyi düşünmeyi mi öğrendi?

Diğer bir örnek, yeni bir bilişsel strateji kullanmayı öğrenme örneğidir. Birçok bilgisayar kullanıcısı benzer uyarlanabilir bilişsel stratejilerle ilgili deneyime sahiptir. Christopoulos şöyle açıklıyor: “Bir Apple touchpad üzerinde bir kullanıcının imleci aşağı doğru kaydırmak için parmaklarını yukarı doğru hareket etmesi gerekir. Windows’ta tam tersidir. Elini hareket ettirme becerisi her iki durumda da aynıdır, ancak bir kişinin farklı haritalara adapte olması gerekir.”

Araştırmacılar, katılımcının bilişsel stratejisini değiştirerek imlecin hareketindeki bozulmalara bazen uyum sağlayabildiğini buldu. Örneğin, katılımcı görevi gerçekleştirmek için aklındaki imleç hareketini yeniden hedeflediğini söyledi. Bununla birlikte, katılımcı her zaman bilişsel bir strateji benimseyerek haritalama sorununu çözemedi ve bu durumlarda, araştırmacılar beyninin tamamen yeni bir nöronal aktivite modeli oluşturmadığını buldu. Başka bir deyişle, katılımcının uyarlanabilirliği – özellikle, imleci uzayda belirli yerlere yeniden hedefleme kabiliyeti – kaydedilmekte olan belirli bir dizi nöronun ayarlanmasıyla sınırlandırılmıştır. Bu, bir kişinin yeni bir beceri öğrenebilme derecesinin önceden var olan nöral yapılandırma ile sınırlandırıldığını göstermektedir.

“Bu her zaman böyle olmayabilir” diyor Sakellaridi, “- Kısa süreli öğrenmeyi temsil etmesi için üzerinde bir saatlik aralıklarla deneyler yapılan AIP’nin yeni aktivite kalıpları oluşturmak, örneğin yeni motor becerileri öğrenmek, için daha fazla eğitim zamanına ihtiyacı olması muhtemeldir. Genel olarak, bulgularımız belirli öğrenme türlerinin beyni değiştirmek için daha uzun zamana gereksinim duyduklarını gösteriyor. ”

İlerleyen zamanlarda, bilim insanları, AIP dışındaki alanlara elektrot yerleştirilmiş insanlarla çalışarak beynin farklı bölgelerini incelemeyi planlıyorlar.

Çeviri: Ayşe Nur Balli

Kaynak: Neurosciencenews

Bir cevap yazın