Beyin, tanıdık ve yeni durumlarda farklı iletişim yolları kullanıyor

İspanya’daki IFISC ve IN araştırma merkezlerinin ortak çalışması, beynin bilgi aktarım yollarını duruma göre nasıl değiştirdiğini gözler önüne serdi. Claudio Mirasso ve Santiago Canals liderliğindeki ekip, beynin iletişim kanallarını esnek biçimde değiştirebildiğini ve bunun iki tür engelleyici mekanizma arasındaki dengeyle sağlandığını keşfetti. Çalışma, PLoS Computational Biology dergisinde yayımlandı.

Araştırma, beynin yavaş (theta) ve hızlı (gamma) ritimleri arasındaki etkileşimi nasıl yönettiğini ortaya koydu. Bu ritimler arasındaki denge, beynin hangi bilgi kaynağını önceliklendireceğini belirliyor: dış çevreden gelen duyusal uyarılar mı, yoksa hafızada depolanmış deneyimler mi?

HAFIZA VE YENİLİK ARASINDA GEÇİŞ

Farelerin yeni ve tanıdık ortamları keşfettiği deneysel kayıtlarla desteklenen bilgisayar modelleri, iki farklı çalışma modunu ortaya koydu. Tanıdık ortamlarda, entorhinal korteksten hipokampusa doğrudan iletişim öncelik kazanıyor ve hafızadaki bilgiler yeniden etkinleştiriliyor. Yeni durumlarda ise hafıza ile yeni duyusal bilgiler entegre ediliyor ve hafıza güncellenmesi ön plana çıkıyor.

Araştırmacılar, iki tür engelleyici devre tanımladı: biri ileri besleme ile gamma’dan theta’ya etkileşim sağlıyor, diğeri ise geri besleme ile theta’dan gamma’ya geçişi mümkün kılıyor. Beyin devreleri bu iki modu doğal olarak uygulayabiliyor ve geçiş, devreler arasındaki sinaptik bağlantıların gücüne bağlı olarak esnek biçimde gerçekleşiyor.

Araştırma, bu esnek ritim koordinasyonunun dikkat gibi diğer bilişsel işlevlere de uzanabileceğini öne sürüyor. İnsanlarda yapılan son çalışmalar, bu modelle tutarlı örüntüler gösteriyor. Dimitrios Chalkiadakis, “Devreler, hangi girdilerin öncelikli olacağını belirlemek için engelleyici dengeyi ayarlıyor” diyor.

YENİ TEDAVİ YAKLAŞIMLARINA IŞIK TUTABİLİR

Mirasso, “Bu çalışma, farklı frekanstaki beyin ritimlerinin nasıl etkileşime girdiğine dair karşıt görüşleri birleştiriyor,” derken, Canals ise “Ritimler, yalnızca yerel değil, dış girdilerle yerel engelleyici dinamiklerin etkileşiminden doğuyor. Bu çift mekanizma, beynin farklı koşullarda bilgi işleme kapasitesini optimize etmesini sağlıyor” ifadelerini kullandı.

Araştırmacılar, modeli daha fazla nöron tipi ve beyin bölgesine özgü mimarilerle genişletmeyi planlıyor. Amaç, epilepsi, bağımlılık ve Alzheimer gibi hastalıklarda bu dengenin nasıl bozulduğunu anlamak. “Bu dinamikleri mekanistik düzeyde incelemek, yeni tedavi stratejilerine ilham verebilir,” diyerek çalışmayı noktaladılar.