Koşmanın beyniniz üzerindeki sihirli gücü nelerdir ?

Son hızla koştuktan sonrasında ansızın bir hedefte durmanın refleks kadar rahat bir şey bulunduğunu düşünebilirsiniz.

Yeni apartmanınız sokağın ilerisindeki otobüs durağından bir tek birkaç blok ötede fakat bugün geç kaldınız ve otobüsün yanınızdan geçtiğini gördüğünüz. Tam hızda koşmaya başladınız. Amacınız otobüse mümkün olmasıyla birlikte süratli yetişmek ve tam kapının (ki asla aracın aynı yerinde olmazlar) önünde durup kapanmadan ilkin binmek. Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde (MIT) çalışan araştırmacıların fareler üstünde yürüttüğü yeni bir çalışmaya gore memeli beyni, yeterince süratli ve kati şekilde durmak için cebir ilkelerini uygulamak suretiyle yapılanmış.

Fakat bir otobüsü yakalamak yada fare deneyinde yapıldığı şeklinde bir su ödülü kazanmak için görsel bir işarete doğru koşmak; öğrenilmiş, görsel güdümlü ve hedefe yönelik bir beceri. MIT Picower Öğrenme ve Bellek Enstitüsünde sinirbilim profesörü ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Mriganka Sur’un laboratuvarında mühim bir uğraş olan bu şeklinde faaliyetlerde, bir davranıştan (koşma) öteki davranışa (durma) geçme sonucu beyin korteksinde meydana geliyor. Beyin, burada yaşamın öğrenilmiş kurallarını duyusal bilgilerle bir araya getirerek planlara ve eylemlere rehberlik ediyor.

MIT Beyin ve Bilişsel Bilimler Bölümünde fakülte üyesi olan Sur, “Hedef, korteksin devreye girmiş olduğu yerde bulunuyor” diyor. “Otobüse yetişme hedefine ulaşmak için durmam ihtiyaç duyulan yerde.”

İşler de burada karmaşıklaşıyor. Doktora sonrası araştırma görevlisi ve yazının baş yazarı Elie Adam’ın bu davranışa yönelik geliştirdiği matematiksel modellerde, korteksin M2 bölgesinden çıkıp direkt beyin sapına giden bir “durma” sinyalinin oldukca yavaş işleneceği tahmin edilmiş (beyinsapı, esasında bacakları denetim ediyor).

Emek harcaması Cell Reports bülteninde piyasaya çıkan Adam, “Bir durma sinyali gönderen M2’niz var fakat bunu modellediğinizde ve işin matematiğini incelediğinizde, sinyalin kendi başına hayvanı zamanında durduracak kadar süratli olamayacağını buluyorsunuz” diyor.

Peki beyin bu işlemi iyi mi hızlandırıyor? Adam, Sur ve yazının eş yazarı Taylor Johns, M2’nin bu sinyali subtalamik çekirdek (STN) adında olan bir ara bölgeye gönderdiğini ve STN’nin de sonrasında beyin sapında tekrardan birleşen iki ayrı güzergâha iki sinyal gönderdiğini keşfetmiş. Peki niçin bu şekilde oluyor? Bu sebeple birbiri ardına gelen ve biri baskılayıcı biri uyarıcı olan bu iki sinyalin oluşturduğu farklılık, problemi girdilerin nispeten yavaş toplandığı bir integrasyon probleminden, oluşan değişimin direkt tanındığı diferasyon problemine dönüştürüyor. Cebirde meydana gelen bu geçiş, durma sinyalinin oldukca daha süratli şekilde uygulanmasını sağlıyor.

Adam’ın mühendislikteki sistemler ve denetim kuramından faydalanan modelinde, uygun şekilde durmak için ihtiyaç duyulan hız ve bunu başarmak için gereksinim duyulan diferasyon doğru halde tahmin edilmiş. Fakat modeldeki tahminlerin onaylanması için bir takım anatomik incelemenin ve deneysel manipülasyonun yapılması gerekmiş.