Karşılaştığınız bir odayı karanlıkta geçerken, alanınızı anlamak için biraz yoklayabilirsiniz.
Ancak birçok hayvan için bir alanı hissetmek daha doğal bir süreçtir. Örneğin, bir fare, duvarlara ve diğer engellere bıyıklarını sürterek karanlıkta etkili bir şekilde yol alabilir.
Fan Wang, MIT'deki McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü'nde beyin ve bilişsel bilimler profesörü ve araştırmacı, bir farenin beyin sapındaki nöronların, hayvanın dokunmaya duyarlı bıyıklarından gelen sinyalleri kullanarak bir nesnenin yüzden uzaklığını nasıl tahmin ettiğini keşfetti.
Ekibinin bulguları, Neuron dergisinde 25 Haziran'da yayımlanan, vücudu hemen çevreleyen alanı temsil etmek için beynin kullandığı temel devreleri açığa çıkarıyor.
Alanı Haritalama
Ekibin keşfettiği devre, beynin egosantrik bir alan haritası oluşturma sisteminin bir parçasıdır; yani, nesnelerin kendi bedenine göre nerede olduğunu anlamak. Sinir bilimciler, beynin alanı bu şekilde anlamak için özel devreleri kullandığını biliyorlar; bu devreler, alanı dışsal işaretler kullanarak haritalama sisteminden farklıdır.
Çalışmalarında, Wang ve ekibi, vücuda en yakın alanı, yani peripersonal alanı nasıl haritaladıklarını araştırdı. Bu, hareket ettiğimiz alandır ve nesnelerin bedenimizle olan ilişkisini anlamamız, uzanmak, adım atmak, tehlikelerden kaçınmak ve çevremizle etkili bir şekilde etkileşimde bulunmak için hayati önem taşır.
Wang, farelerin peripersonal alandaki nesnelerin uzaklığını anlamak için beyin araştırmalarında cazip bir model olduğunu, çünkü bir kemirgenin bıyıklarının yerleşik bir cetvel setine çok benzediğini belirtiyor. Uzunlukları değişen bu bıyıklar, hayvanlar çevrelerini keşfederken ileri geri hareket eder. Bıyıklar büküldüğünde ve titreştiğinde, mekanik hisler, bıyıkların tabanındaki duyusal nöronlar tarafından beyne iletilir. Bir bıyık, yüze yakın bir şekilde büküldüğünde, uç kısmına yakın bir temasa göre daha fazla ateşlenir ve dokunmanın yakınlığı hakkında bilgi iletir.
Wang'ın ekibi, beynin bu sinyalleri kullanarak “yakın” veya “uzak” tanımından daha hassas bir içsel cetvel benzeri mesafe temsili oluşturup oluşturmadığını merak etti. Bunu öğrenmek için, lisansüstü öğrenci Wenxi Xiao ve Araştırma Bilimcisi Kyle Severson, bıyıklardan gelen dokunsal sinyallerin ilk olarak beyne ulaştığı beyin sapındaki küçük bir duyusal işleme bölgesindeki nöral aktiviteyi izledi. Farelerin, bıyıklarını farklı mesafelerde geçen bir duvara sürterken bir koşu bandında yürüdüklerinde orada neler olduğunu incelediler.
Bölgedeki birçok nöron, duvar tarafından tetiklenen bıyık bükülmesine duyarlıydı. Bazıları, bilgi aldıkları duyusal nöronlarla benzer şekilde davrandı ve duvar yüze daha yakın olduğunda daha fazla ateşlendi, böylece bir yakınlık temelli mesafe kodu işlevi gördü. Ancak diğer hücreler, yalnızca bıyıkların dokunduğu duvarın mesafesi belirli bir aralıkta olduğunda ateşleniyordu.
Bıyıkların Kuralı
Bazı nöronlar için, aktivite, duvar yüze 23 milimetre uzaklıkta olduğunda zirveye ulaştı; bu, en uzun bıyıkların uçlarına yakındır. Diğerleri, duvar orta mesafelerdeyken en fazla tepki verdi. “Bu nöronların her biri belirli bir mesafeyi temsil ediyor ve birlikte en uzun bıyığın ulaştığı tam aralığı kapsıyor, cetveldeki işaretler gibi,” diyor Wang. “Buna harita kodu diyoruz.”
Ekibin, beynin farklı bıyıklardan gelen yakınlık sinyallerini nesnelerin baştan uzaklıklarının doğru harita koduna nasıl dönüştürdüğünü öğrenmek istedi. “Bireysel bıyık nöronlarına sadece bakamazsınız, çünkü kısa bir bıyığın ucundaki bir temas, uzun bir bıyığın ortasında olur. Birleşik bir mesafe haritası oluşturmak için bir beyin devresine ihtiyacınız var,” diyor Wang.
Hesaplamalı modelleme yoluyla ve nöral siny
