Beyin,
belirli matematiksel işlemleri yaparken ateşlenen nöronlara sahiptir. Yakın
zamanda Almanya’daki Tübingen Üniversitesi ve Bonn Üniversitesi’nde yapılan bir
araştırmayla bu kanıtlandı. Bulgular; beyindeki bazı nöronların beyin toplama
işlemini yaparken, bazılarının da çıkarma işlemini yaparken aktif halde
göründüğünü gösterdi. Beyin; hesaplama işleminin yazılı olup olmadığını veya
kelime, sembol olup olmadığını pek umursamıyor. Sonuçlar, Current Biology adlı
dergide yayınlandı.
İlkokula giden pek çok çocuk üç elma artı iki elmanın beş
elma yaptığını bilir. Fakat bunlar hesaplanırken beyinde neler olduğu
bilinmemekteydi. Bonn ve Tübingen Üniversiteleri’nde yapılan yeni bir araştırma
bu konuya ışık tuttu.
Araştırmacılar, bu araştırmayı yürütürken Bonn Üniversitesi
Hastanesi Sara Bilimi Bölümü’nden yararlandılar. Bu bölüm, sara hastalığı
(epilepsi) geçiren insanların beyinlerinin cerrahi süreçlerini inceleyen bir
bölüm. Bazı hastalarda sara nöbetleri hep beynin aynı bölgesinden başlıyor.
Doktorlar bu bölgeyi tam olarak belirleyebilmek için bazı elektrotları
hastaların beyinlerinin içine yerleştirdiler. Beyine yerleştirilen bu uyarıcı
çubuklar kasılmanın kaynağını belirleyebilirdi. Buna ilaveten, tekil nöronların
aktivitesi de telleme aracılığıyla ölçülebilirdi.
Bazı
Nöronlar Sadece Toplama İşlemi Yaparken Ateşleniyorlar
Araştırmaya beş kadın denek ve dört erkek denek katıldı.
Deneklerin sinir hücrelerinin aktivitelerini ölçmek için beyinlerinin “Temporal Lob” diye adlandırılan
bölgesine elektrotlar yerleştirildi. Bu arada da deneklerden basit aritmetik
işlemler yapmaları istendi. Bonn Üniversitesi Hastanesi’nde Sara Bilimi Bölümü’nde
profesör olan Florian Mormann, konuyla ilgili şunları söyledi: "Çıkarma
işlemlerinden ziyade toplama işlemleri esnasında farklı nöronların
ateşlendiklerini keşfettik.”
Prof. Morman’ın araştırma grubunda doktora yapan Esther
Kutter ise şöyle konuştu: ”Bu, sadece bazı nöronların "+" işaretine bazılarının da
yalnızca "-" işaretine tepki göstermesiyle de alakalı değildi.
Matematiksel sembolleri kelimelerle değiştirdiğimizde bile etki aynıydı.
Örneğin, deneklerden 5 ve 3’ü hesaplamaları istendiğinde deneklerin toplama
işlemine tepki veren nöronları harekete geçti. 7 rakamı 4’ten çıkarıldığında da
çıkarma işlemine tepki veren nöronları harekete geçti.”
Bu da, hücrelerin aslında matematiksel bir işlemi harekete
geçirmek için kodlama yaptıklarını gösteriyor. Beyin aktivitesi, test
deneklerinin hesaplama yaparlarken ne tür işlem yaptıklarını da kesin bir
doğrulukla gözler önüne serdi: Araştırmacılar, hücre aktivitesi modellerini
öz-öğrenimli bilgisayar programına yerleştirdiler. Aynı zamanda da yazılıma
deneklerin o anda toplama işlemi mi yoksa çıkarma işlemi mi yaptığını
bildirdiler. Algoritma, bu eğitim sürecinden sonra yeni aktivite verisiyle karşılaştığında
kesin bir doğrulukla ne tür bir hesaplama işleminin kaydedildiğini
tanımlayabiliyordu.
Araştırmayı Prof. Mormann’la birlikte Tübingen
Üniversitesi’nden Prof. Andreas Nieder gözetip denetledi. Prof. Nieder ise
şunları söyledi: "Yaptığımız bazı araştırmalarda maymunların beyinlerinde
de bazı hesaplamalara tepki veren nöronlar olduğunu gözlemledik. Fakat
insanların beyninde böyle bir şey var olduğuna dair hiçbir veri yoktu. Mormann
ve Nieder analizlerini yaparlarken iki araştırma grubu ilginç bir olayla
karşılaştı: Üzerinde çalıştıkları beyin bölgelerinden bir tanesi “Parahipokampal Korteks” diye
adlandırılandı. Araştırmacılar, burada da toplama veya çıkarma işlemi yaparken
ateşlenen sinir hücrelerini keşfettiler. Fakat toplama işlemini yaparken farklı
ilave nöronlar tek ve aynı aritmetik işlemde dönüşümlü olarak aktif hale geliyorlardı.
Mecazi olarak söylersek, bu sanki hesap makinesinin kontrol tuşunun sürekli
yerini değiştirmesi gibiydi. Bu durum çıkarma işleminde de aynıydı. Araştırmacılar buna “Dinamik Kodlama” da diyorlar.
Prof.Mormann sözlerini şöyle tamamladı: “Bu çalışma, en
önemli sembolik yeteneklerimizden bir tanesi olan rakamlarla hesap yapma
yeteneğimizi anlamamız için önemli bir adım.” Bonn Üniversitesi ve Tübingen
Üniversitesi’nden olan iki ekip de şimdi sinir hücrelerinin bu hesaplama
işlemlerinde tam olarak ne görev yaptığını araştırmak istiyor.
Araştırma, Alman Araştırma Kuruluşu (DFG) ve Volkswagen şirketi
tarafından finanse edildi.
Çeviren:
Esin Tezer
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220214121241.htm’den çevrilmiştir.
