Bağlama Yöntemi – Hayatımız, gördüklerimizi ve algıladıklarımızı yeniden hatırlamak amacıyla, duyu organlarımızla nesneler arasında “bağlama” yapmakla geçiyor.
Bu bağlama saza benzeyen bir tür müzik aleti olan “bağlama” aleti değil tabi; bu bağlama, beynimizdeki nesneler arasındaki bağlama eylemidir. Sözünü edeceğimiz bu bağlamanın ne kadar da “insan” olmamıza yardım ettiğini fark edeceğiz.
Yaşadığımız sürece, öğrenme çağlarından iş hayatına, çocukluktan yetişkinlik dönemine kadar, farklı şeyleri birbirine bağlıyoruz. Bebeğimiz dünyaya geldiğinde ona bir isim bağlayarak aidiyetini belirliyoruz. Yüzlerle isimleri, isimlerle sesleri, seslerle bakışları bağlamaya çalışıyoruz.
Beynimiz bunu nasıl başarıyor?
Daha önce yazdığımız bir makalede bağlama yöntemini öyküleme tekniği üzerinden sunmuştuk.
Bağlama ve Öyküleme Yöntemleri
Bağlama Yöntemi konulu bu yazıdaki bağlama yöntemi ise Reddy ve arkadaşlarının (2020) yazdığı bir makaleyi esas alıyor. Bu makalede bağlama yöntemi üzerinde durulmakla birlikte, Reddy ve arkadaşlarının bağlama yöntemiyle beynimizde neler olup bittiğini merak ettikleri gibi merak ediyoruz. Yani yukarıda linkini verdiğimiz öyküleme ve bağlama tekniğinin arka planında beynimizde neler olduğuna bakacağız. Sonuçta bağlama yönteminin beynin çalışma prensipleriyle nasıl örtüştüğünü göreceğiz.
Bağlama Yöntemi Nedir?
Şöyle bir soruyla başlayalım: Beyin hücrelerinde, iki ilişkili şeyin bir araya geldiğini öğrendiğimizde ne olur?
Reddy ve arkadaşlarının (2020) yaptığı deneyde katılımcılardan farklı öğeleri birbirine bağlamayı öğrenmeleri istenildi. Katılımcılar bu bağlantıları öğrendikçe, beyinlerindeki sinir hücrelerinin de bu öğeleri birbirine bağladığını gördüler. Bu sinir hücreleri, beynin hipokampus adı verilen bir bölgesindeydi.
Reddy ve arkadaşları yazdıkları makalede ilginç bir konudan bahsediyorlar. Bağlama yöntemiyle insan beynindeki sinir hücrelerini dinlemek de mümkün. Dahası, araştırma grubu, bu sinir hücrelerinin yanıtlarına ilişkin bazı örnekler ve son olarak hücrelerin farklı öğeleri birbirine nasıl bağlayabileceğini gösteriyorlar.
Beyin Birbiriyle İlgili Nesneleri Nasıl Bağlıyor?
Bağlama Yöntemi – Reddy ve arkadaşlarının bu konuyu çalışmalarının amacı, beynin farklı şeyleri nasıl birbirine bağladığını anlamaktı.
“Arkadaşınızın yeni bir köpek aldığını hayal edin” diyor Reddy, “Beyniniz, arkadaşınız ve köpek arasındaki bu yeni bağı hızla öğrenir. Bu köpeği her gördüğünde, onun arkadaşınıza ait olduğunu biliyorsunuz. Beyindeki sinir hücrelerinin bu bağlantıları nasıl sakladığını anlamak istedik.” diyor.
Aşağıda açıklandığı gibi, farklı şeylere baktığınızda beyninizdeki bazı sinir hücreleri çalıştırılır. Araştırmacıların hipotezi, arkadaşınız ve köpeği arasındaki bağlantıyı öğrendiğinizde, aynı sinir hücrelerinin hem arkadaşınız hem de köpeği için güçleneceğiydi.
Sinir Hücrelerini Nasıl Dinleyebiliriz?
Bağlama Yöntemi – Bir başka özgün konu da Sinir hücreleri ile ilgili olarak onları dinlemek… Sinir hücreleri beynimizdeki özel hücrelerdir. Beyinde milyarlarca sinir hücresi vardır ve bunlar bizim düşündüğümüz ve yaptığımız her şeyden sorumludur.
Örneğin, bir şeye her baktığınızda, beyninizdeki bir grup sinir hücresi güçlenir ve baktığınız şeyle ilgili diğer sinir hücrelerine mesajlar iletir.
Öyleyse, bir sinir hücresinin bir şey (örneğin, arkadaşınız veya köpeği) tarafından çalıştırılıp çalıştırılmadığını bilmek istiyorsak, bu mesajları dinleyebilmeliyiz.
Reddy’e göre, sinir hücreleri çalıştırıldığında, mesajlarını birbirlerine küçük elektrik akımları şeklinde gönderirler. Sinir hücrelerini dinlemek için bu küçük elektrik akımlarını ölçebilmemiz gerekir. Elektrik akımları, elektrot adı verilen küçük tellerle ölçülebilir.
Elektrot: Beyne yerleştirilen ve beyin aktivitesini dinlememizi sağlayan küçük bir teldir.
Her sinir hücresinin sesi çok azdır (elektrik akımı da çok küçüktür). Yani, tek tek sinir hücrelerini dinlemek için elektrotlarımızı onlara gerçekten yaklaştırmalıyız. Bu, elektrotların beyne, dinlemek istediğimiz sinir hücrelerine yakın bir yere yerleştirilmesi gerektiği anlamına gelir.
İnsan Beynine Elektrotları Nasıl Yerleştirebiliriz?
Bağlama Yöntemi – Reddy, “elektrotların insan beynine yerleştirilmesi alışılmadık bir durumdur.” diyor. “Ancak bazı durumlarda doktorlar, beyinlerindeki elektriksel aktiviteyi dinlemek için hastalarının beyinlerine elektrotlar yerleştirmek zorundadır.”
“Örneğin epilepsili hastalarda sinir hücresi grupları anormal şekillerde birbirleriyle konuşmaya başlar ve birbirlerine gönderdikleri mesajlar birkaç dakika karışır. Çoğu durumda hastalar bilincini kaybeder ve yere düşer. Bu durumda, doktorların genellikle bu anormal gevezeliğin nereden geldiğini bulması gerekir.”
Aşırı epilepsi vakalarında, doktorlar bu konuşmayı dinlemek için hastanın beynine elektrotlar yerleştiriyorlar.
Eektrotlarla araştırılan beyin alanı hipokampustur.
Hipokampus, beynin derinliklerinde, biraz denizatına benzeyen, öğrenme ve hafızada önemli rol oynayan bir yapıdır.
Tipik bir deneyde, hastalar hastane yataklarında veya hastane odalarındaki bir sandalyeye oturtuluyorlar. Beyinlerindeki elektrotlar, sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesini kaydeden bilgisayarlara bağlıdır.
Beyindeki Sinir Hücreleri Nesnelere Baktığımızda Güçleniyor.
Bağlama Yöntemi – Öğeleri birbirine bağlamayı öğrendiğinizde sinir hücrelerinin ne yaptığını size göstermeden önce, bir şeye baktığınızda sinir hücrelerinin ne yaptığını anlamak önemlidir.
Beyin araştırmacıları bu sinir hücrelerinin tepkisini nasıl anlıyor?
Çok basitçe, sinir hücrelerinin kaç kez açıldığını sayıyoruz. Sinir hücrelerinin bu tepkisi aynı zamanda ani artış olarak da adlandırılıyor.
Ani artış Beyindeki sinir hücrelerinin, diğer sinir hücrelerine bilgi gönderdiklerinde “ani bir artış” yaptıkları söylenir. “Sivri uçlar” küçük elektrik akımlarıdır.
Bu yanıt Hertz birimlerinde ölçülür
Hertz Nedir? Bir olayın sıklığı için ölçü birimidir. Hertz, bir olayın 1 saniyede ne sıklıkla meydana geldiğini ölçer. Bu makalede, bir sinir hücresinin 1 saniyede kaç sivri uç yaptığını ölçüyoruz ve ateşleme yanıtını Hertz birimleriyle ifade ediyoruz.
Yapılan çalışmada da, ilk deneylerde hastalara bilgisayar ekranında resimlerini gösterildi. Reddy ve arkadaşlarının sinir hücrelerinin hastaya gösterdiği resimlerden birine veya birkaçına tepki verip vermediğini öğrenmek istiyorlardı.
Araştırmada ilk deneyime sekiz hasta katıldı. Aktrisler Jennifer Aniston veya Halle Berry gibi ünlü kişilerin yaklaşık 100 farklı resmini, Sidney Opera Binası veya Pisa Kulesi gibi ünlü yerlerin yanı sıra ünlü olmayan kişilerin ve yerlerin, hayvanların fotoğraflarını da hastalara gösterildi.
Her resim için, o resim her gösterildiğinde sinir hücresinin kaç kez ani yükselişi harekete geçirdiği sayıldı. Belirli bir resme yanıt vermeyen bir sinir hücresi, resim gösterilmeden önce ve resmin gösterildiği süre boyunca aynı sayıda ateşleyecektir.
Öte yandan, belirli bir resme yanıt olarak bir sinir hücresi çalıştırılırsa, hasta resmi gördüğünde çok fazla sivri uç atacaktır (Şekil 1 ). Şekil 1’de gösterilen örnekte, belirli bir hastadaki belirli bir sinir hücresi, aktris Jennifer Aniston’ın bir fotoğrafına ve bir filin fotoğrafına yanıt olarak çok sayıda sivri uç attı, ancak bu aynı sinir hücresi basketbolcu resmine tepki vermedi.
Şekil 1 – (A) Hipokamp, beynin derinliklerinde yer alan bir yapıdır. (B) Bazı sinir hücreleri resimlere tepki verir. Burada bir sinir hücresinin üç resme verdiği tepkiyi görüyorsunuz. Mavi noktalı çizgiler, görüntünün sunulduğu zamanı gösterir. Bu dönemden önce ve sonra resim gösterilmedi. Bir sinir hücresi belirli bir resme tepki verirse, bu resim gösterildiğinde, resim gösterilmeden önceki döneme kıyasla tepkisini artırır. İlk iki resim için, sinir hücresinin tepkisini keskin bir şekilde arttırdığını, ancak üçüncü resme yanıt vermediğini görebilirsiniz.
Daha sonra, belirli bir resme yanıt veren bir sinir hücresinin ilgili resimlere de yanıt verip vermeyeceği sorgulandı. Örneğin Jennifer Aniston’a tepki veren bir sinir hücresi, oyuncunun farklı resimlerine de tepki verir mi? Ya adı? Bu soruyu cevaplamak için hastaya birçok resim gösterildi ama bu sefer Jennifer Aniston’ın yedi yeni resmini eklendi.
Resimler birbirinden oldukça farklıydı. Örneğin, bazı resimler onu önden gösteriyordu, bazılarında gülümsüyordu, tüm resimlerde farklı bir ortamda duruyordu vs. Ancak, aynı sinir hücresinin ateşlendiği görüldü. Aktrisin tüm farklı resimleri ve Jennifer Aniston’sız resimleri gösterildi. Başka bir hastadaki başka bir sinir hücresi, oyuncu Halle Berry’ye yanıt verdi (Şekil 2). Başka bir deyişle, bu sinir hücreleri, resimler arasındaki farklılıklara rağmen, farklı resimleri birbirine bağladı! Şekil 2’deki iki sinir hücresi iki farklı hastaya aittir ve diğer tüm hastalarda da benzer hücreler bulundu.
Şekil 2 – İlgili görüntülere yanıt veren iki farklı hastada iki sinir hücresi. İlk satır, aktris Jennifer Aniston’ın yedi farklı resmine yanıt veren hipokampustaki bir sinir hücresinin tepkisini gösteriyor. Bu sinir hücresi, Şekil 1B’de görebileceğiniz gibi, ünlü bir basketbolcunun resimlerine yanıt vermedi . Çubukların yüksekliği, sinir hücresinin tepkisinin ne kadar güçlü olduğunu gösterir – çubuk ne kadar yüksekse, tepki o kadar güçlüdür. İkinci sıra, başka bir hastada, oyuncu Halle Berry’nin farklı görüşlerine yanıt veren başka bir hipokampal sinir hücresinin tepkisini gösterir. Bu sinir hücresi fotoğraflara, aktris Halle Berry’nin Catwoman kılığına girmiş bir çizimine ve aynı zamanda ismine yanıt verdi. Her iki örnekte de sinir hücreleri farklı resimleri birbirine bağlıyor gibi görünüyor.
İnsan Hipokampal Sinir Hücreleri İlgili Nesneleri Bağlar mı?
Bağlama Yöntemi – Bu örnekler, ilgili resimlerin bu sinir hücreleri tarafından birbirine bağlandığını göstermektedir. Bu bulgu araştırmacıları hipotezlerine götürdü; iki öğeyi birbirine bağlamayı öğrendiğinizde (örneğin, arkadaşınız ve köpeği), aynı sinir hücrelerinin her iki öğe için de güçlendiği görüldü.
Bu hipotezi test etmek için, sekiz hastadan oluşan yeni bir grubun iki nesnenin birbirine bağlı olduğunu öğrenmesi gereken başka bir deney yapıldı. Hipokampustaki sinir hücrelerinin de bu iki nesneyi birbirine bağlayıp bağlamayacağını test edildi.
Şekil 3’teki örnekte, bir hasta kırmızı arabanın aktör Brad Pitt ile bağlantılı olduğunu öğrendi. Ardından Brad Pitt’e tepki veren bir sinir hücresinin kırmızı araba resmine de yanıt verip vermeyeceğini soruldu. Sinir hücresi kırmızı arabayı Brad Pitt’e bağlamayı öğrenir mi?
Hastalar bağlantıyı öğrenmeden önce sinir hücresinin kırmızı arabaya tepki olarak kaç kez ateşlediği sayıldı ve bu, hastalar bağlantıyı öğrendikten sonra sinir hücresinin kırmızı arabaya ateşlenme sayısı ile karşılaştırıldı. Sinir hücresi bağlantıyı öğrendiyse, hastalar iki maddeyi birbirine bağlamaya başladıktan sonra kırmızı arabaya daha sık ateş etmelidir.
Şekil 3 – (A) Hastalarımızdan, örneğin kırmızı araba görüntüsü ile oyuncu Brad Pitt’in görüntüsü gibi farklı resimler arasında bağlantı kurmaları istendi. (B) Hipokampustaki bir örnek sinir hücresinin tepkisi gösterilmiştir. Solda, hasta iki resim arasındaki bağlantıyı öğrenmeden önce, sinir hücresi yalnızca Brad Pitt’in resmine yanıt olarak ateşleme aktivitesini artırdı. Sağda, hasta kırmızı arabayı Brad Pitt’e bağlamayı öğrendikten sonra, sinir hücresi kırmızı arabaya ve oyuncuya tepki olarak ateşleme aktivitesini artırdı. Başka bir deyişle, sinir hücresi birbirine bağlanan her iki nesneye de yanıt verdi.
Bir sinir hücresinin öğrenmeden önceki ve sonraki tepkisi Şekil 3’te gösterilmiştir. Gördüğünüz gibi hasta bağlantıyı öğrenmeden önce sinir hücresi kırmızı arabaya yanıt vermedi.
Ancak hasta, kırmızı arabanın resmini Brad Pitt’in resmine bağlamayı öğrendikten sonra, ilk başta sadece Brad Pitt’e yanıt veren sinir hücreleri de kırmızı arabanın resmine yanıt vermeye başladı.
Yani hasta bu iki resmi birbirine bağlarken sinir hücresi de onları birbirine bağlamıştır. Yine, Şekil 3’te gösterilen sinir hücresi bir hastadan alınan bir örnektir. Bu sekiz hastadan oluşan gruptaki diğer 36 sinir hücresinde benzer sonuçlar bulundu.
Sonuçlar
Bağlama Yöntemi – Araştırma grubu, Hipokampustaki sinir hücrelerinin birlikte oluşan öğeleri birbirine bağladığını keşfetti. Başka bir deyişle, günlük yaşamlarımızda sürekli olarak her türden yeni öğeyi (arkadaşınız ve adı gibi) birbirine bağlayarak ilerlerken, hipokampustaki sinir hücreleri, beynimizdeki bu yeni ilişkileri oluşturmakla da meşgul oluyor.
Hipokampal sinir hücreleri bu bağlantıları ne kadar süreyle saklar? Okulları değiştirdiğinizi ve artık eski, tanıdık yüzleri ve isimleri birbirine bağlamadığınızı varsayalım. Bu bağlantıların kalması için bu yüzleri ve isimleri ne sıklıkla aklınıza getirmelisiniz?
Şimdi birçok çalışma gösteriyor ki, bir süre sonra hipokampus eski bilgileri uzun süreli depolama için diğer beyin bölgelerine gönderiyor, ancak bu gerçekleşmeden önce ne kadar zaman geçtiği tam net değil.
Anıların nasıl ortaya çıktığı, nerede ve nasıl saklandığı ve korunup korunmayacağını hangi faktörlerin belirlediğine dair bu kritik sorular açık. Daha fazla araştırma beynimizin nasıl anılar oluşturduğunu göstermeye devam edecek.
Referanslar
Quiroga, RQ, Reddy, L., Kreiman, G., Koch, C. ve Fried, I. 2005. İnsan beynindeki tek nöronlar tarafından değişmeyen görsel temsil. Nature 435: 1102–7. doi: 10.1038 / nature03687
Rogers, S. ve Buzsáki, G. 2019. Epilepsi Nedir ve Birine Bununla Nasıl Yardımcı Olabilirsiniz? Ön. Young Minds. 7:52. doi: 10.3389 / frym.2019.00052
Reddy, L. ve Thorpe, SJ 2014. Yüksek seviyeli temsillerin ilişkisel öğrenimi yoluyla kavram hücreleri. Neuron 84: 248–51. doi: 10.1016 / j.neuron.2014.10.004
Reddy, L., Poncet, M., Öz, MW, Peters, JC, Douw, L., van Dellen, E., et al. 2015. İnsan medial temporal lobunun tek nöronlarında beklenen yanıtların öğrenilmesi. Nat. Commun. 6 : 8556. doi: 10.1038 / ncomms9556
Reddy L, Self M ve Roelfsema P (2020) Beyin Nesneleri Birbirine Bağlamayı Nasıl Öğrenir? Young Minds. 8: 144. doi: 10.3389 / frym.2019.00144
