Araştırmacılar beyinde görsel bilgiyi depolamak ve kullanmak için bir mekanizma keşfettiler

Beynimiz görsel bilgiyi, gördüklerimizle halihazırda bildiklerimizi birleştirerek yorumlar. Bir dergide yayınlanan bir çalışma Nöron Champalimaud Vakfı’ndaki araştırmacılar tarafından ve CaixaResearch Health Call tarafından desteklenmektedir. Hayır, Kaisha Yakın zamanda yapılan bir araştırmada araştırmacılar, dünyayla ilgili mevcut bilgilerin öğrenilmesi ve saklanması için bir mekanizma ortaya çıkardı. Nöronların görünüşte alakasız kavramları birbirine bağlamak için tasarlandığını buldular. Bu bağlantı, beynin geçmiş deneyimlere dayanarak gördüklerimizi tahmin etme yeteneğini geliştirmek için gerekli olabilir ve bizi, zihinsel sağlık bozukluklarında bu sürecin nasıl ters gittiğini anlamaya bir adım daha yaklaştırıyor.

Çevremizi anlamayı nasıl öğreniriz? Zamanla beynimiz, üst düzey kavramların onları oluşturan alt düzey niteliklerle ilişkili olduğu bir bilgi hiyerarşisi oluşturur. Örneğin dolapların çekmeceli olduğunu ve Dalmaçyalıların siyah beyaz noktaları olduğunu öğreniyoruz, tam tersi değil. Bu birbirine bağlı çerçeve, beklentilerimizi ve dünyaya ilişkin algımızı şekillendirerek, bağlam ve deneyime dayalı olarak ne gördüğümüzü belirlememize olanak tanır.

Araştırmanın baş yazarı Leopoldo Petriano, “Bir fili ele alalım” diyor. Hayır, Kaisha– Finanse edilen çalışma. “Filler, renk, boyut ve ağırlık gibi alt düzey niteliklerin yanı sıra ormanlar veya safari gibi üst düzey bağlamlarla da ilişkilendirilir. Kavramları birbirine bağlamak, dünyayı anlamamıza ve belirsiz uyaranları yorumlamamıza yardımcı olur. Safaride olduğunuza göre çalıların arkasında bir fil görme olasılığınız daha yüksek. “Başka koşullar altında da görürdünüz. Aynı şekilde onun bir fil olduğunu bilmek, onu alacakaranlığın loş ışığında bile gri olarak algılama olasılığınız daha yüksek. Ama Bu ön bilgi beyin dokusunun neresinde saklanıyor ve nasıl öğreniliyor?”

Beynin görsel sistemi, birlikte çalışan bir bölgeler ağından oluşur; alt bölgeler basit ayrıntılarla (uzayın küçük bölgeleri, renkler ve kenarlar gibi) ilgilenir ve daha karmaşık kavramları temsil eden üst bölgeler (uzayın daha büyük bölgeleri, hayvanlar gibi) , ve yüzler). Daha yüksek bölgelerdeki hücreler, daha düşük bölgelere “geriye dönük” bağlantılar göndererek onları öğrenecek ve deneyimlerle şekillenen gerçek hayat ilişkilerini birleştirecek bir konuma getirir. Örneğin, “fil”i kodlayan hücreler, “gri”, “büyük” ve “ağır” gibi özellikleri işleyen hücrelere geri bildirim gönderebilir. Bu nedenle araştırmacılar, görsel deneyimin, işlevsel rolü büyük ölçüde bilinmeyen bu refleks projeksiyonların organizasyonunu nasıl etkilediğini araştırmaya koyuldu.

Bu projeksiyonların dünya hakkındaki bilgileri nasıl sakladığını anlamak istedik. Bunu yapmak için görsel deneyimin, farelerde V1 adı verilen alt görsel alana yapılan projeksiyonlar üzerindeki etkilerini inceledik. İki grup fareyi farklı şekilde yetiştirdik: biri doğal ortamda düzenli olarak ışığa maruz kalıyor, diğeri ise karanlıkta. “Daha sonra projeksiyonların bağlantılarının ve V1’de hedefledikleri hücrelerin görsel alanın farklı bölgelerine nasıl tepki verdiğini gözlemledik.”

Araştırmanın ilk yazarlarından biri olan Rodrigo Dias

Karanlıkta yetiştirilen farelerde, geri bildirim bağlantıları ve bunların hemen altındaki V1 hücreleri, görsel uzayın aynı bölgelerini temsil ediyordu. Birinci yazar Radhika Rajan hikayeye şöyle devam ediyor: “Karanlıkta yetiştirilen farelerde üstün ve aşağı bölgelerin mekansal temsillerinin ne kadar aynı olduğunu görmek şaşırtıcıydı. Bu, beynin bu mekansal olarak hizalanmış bağlantıları bağımsız olarak düzenlemek için doğal bir genetik plana sahip olduğunu gösteriyor. görsel girdi.” Ancak normal olarak yükseltilmiş farelerde bu bağlantılar daha az kesindi ve geri bildirim girdileri, görsel alanın çevresindeki alanlardan bilgi aktarıyordu.

Rajan şöyle devam ediyor: “Görsel deneyimle birlikte geri bildirimin daha bağlamsal ve güncel bilgiler sağladığını ve V1 hücrelerinin görsel sahnenin daha geniş bir bölgesinden bilgi örnekleme yeteneğini geliştirdiğini bulduk.” Bu etki, daha yüksek görsel alandaki kökene bağlıydı: Daha derin katmanlardan gelen geri bildirim projeksiyonlarının, yüzeysel katmanlardan gelenlere göre çevredeki bilgileri aktarma olasılığı daha yüksekti.

Ayrıca ekip, normal olarak yükseltilmiş farelerde, derin katmandan V1’e geri bildirim girdilerinin, dikey veya yatay çizgiler gibi görmeyi “tercih ettikleri” desenlere göre organize edildiğini keşfetti. Dias, “Örneğin, dikey çizgileri tercih eden girişler, çevresel bilgilerin dikey yöndeki alanlara gönderilmesini önler” diyor. “Buna karşılık, karanlıkta yetiştirilen farelerde böyle bir bağlantı eğilimi bulamadık.”

Petriano, “Bu, görsel deneyimin, geri bildirim bağlantılarının ince ayarında ve yüksek görsel alanlardan alt görsel alanlara iletilen mekansal bilgilerin şekillendirilmesinde önemli bir rol oynadığını gösteriyor” diye belirtiyor ve şöyle devam ediyor: “Deneyimin bir seçim sürecine nasıl yol açtığını açıklayan bir hesaplamalı model geliştirdik. bu da geri bildirim bağlantılarını azaltır.” “Bu, fazlalığı azaltarak V1 hücrelerinin daha çeşitli geri bildirimleri entegre etmesine olanak tanır.”

Beynin, edinilen bilgiyi, gerçek dünya kalıpları temelinde birlikte etkinleşmesi pek mümkün olmayan ilgisiz kavramları temsil eden hücreleri birbirine bağlayarak kodlaması belki de mantık dışıdır. Bu, bilgiyi depolamanın enerji açısından verimli bir yolu olabilir, böylece beyin pembe bir fil gibi yeni bir uyaranla karşılaştığında, önceden programlanmış kablolama aktivasyonu en üst düzeye çıkararak algılamayı geliştirir ve dünya hakkındaki tahminlerin güncellenmesini sağlar.

Ön bilgilerin yeni duyusal bilgilerle birleştiği bu beyin arayüzünün belirlenmesi, bu entegrasyon sürecinin bozulduğu durumlarda müdahalelerin geliştirilmesi açısından faydalı olabilir. Petriano’nun sözlerini şöyle tamamladı: “Bu tür dengesizliklerin otizm ve şizofreni gibi durumlarda ortaya çıktığı düşünülüyor. Otizmde bireyler her şeyi yeni görebilir çünkü ön bilgiler algıyı etkileyecek kadar güçlü değildir. Tam tersine şizofrenide ön bilgiler baskın olabilir. ” “Aşırı derecede, gerçek duyusal girdiye dayanmak yerine içsel olarak üretilen algılara yol açmak. Duyusal bilgi ile ön bilginin nasıl bütünleştirildiğini anlamak, bu dengesizliklerin giderilmesine yardımcı olabilir.”