Bilim insanları duyuların beyinde nasıl birlikte çalıştığını ortaya koyuyor

Görme ve işitme gibi iki duyuyu aynı anda deneyimlemenin, yalnızca tek bir duyusal girdinin deneyimlendiği durumlara kıyasla daha iyi tepkilere yol açabileceği uzun zamandır bilinmektedir. Örneğin, çimenlerde bir yılan tarafından saldırıya uğramak üzere olduğuna dair görsel ve işitsel ipuçları alan potansiyel bir avın hayatta kalma şansı daha yüksektir.

Beyinde birden fazla duyunun tam olarak nasıl bütünleştiği veya birlikte çalıştığı, onlarca yıldır sinirbilimciler için bir merak konusu olmuştur. Rochester Üniversitesi’ndeki bilim insanları ve İrlanda, Dublin’deki bir araştırma ekibinin uluslararası işbirliğiyle yürütülen yeni bir araştırma, bazı yeni ve önemli bilgiler ortaya koydu. Rochester Üniversitesi’ndeki Del Monte Nörobilim Enstitüsü’nün direktörü ve beyinde çoklu duyusal bütünleşmenin nasıl gerçekleştiğini gösteren çalışmanın ortak yazarı Dr. John Foxe, “Tıpkı duyusal bütünleşme gibi, bazen insan bütünleşmesine de ihtiyaç duyarsınız” diyor. Bu bulgular Nature Human Behavior dergisinde yayımlandı. “Bu araştırma, onlarca yıllık çalışma ve dostluğun üzerine inşa edildi. Bazen fikirlerin olgunlaşması için zamana ihtiyaç vardır. Bilimin bir temposu vardır ve bu araştırma bunun mükemmel bir örneğidir.”Çalışmaya University College Dublin’de profesör olan Dr. Simon Kelly liderlik etti. Kelly’nin laboratuvarı, 2012 yılında, bir karar için beyinde zaman içinde toplanan bilgileri elektroensefalografi (EEG) sinyali kullanarak ölçmenin bir yolunu keşfetti. Bu adım, bu çalışmanın temelini oluşturan yıllarca süren araştırmanın ardından geldi. Kelly, “Bununla başa çıkmak için eşsiz bir konumdaydık,” dedi. “Bu tür temel davranışların altında yatan temel beyin mimarisi hakkında ne kadar çok şey bilirsek, klinik gruplarda bu tür görevlerle ilişkili davranış ve sinyallerdeki farklılıkları o kadar iyi yorumlayabilir ve mekanik olarak bilgilendirilmiş teşhis ve tedaviler tasarlayabiliriz.”

Araştırma katılımcılarından bir dizi tonu dinlerken basit bir nokta animasyonu izlemeleri ve noktalarda, tonlarda veya her ikisinde bir değişiklik fark ettiklerinde bir düğmeye basmaları istendi. Bilim insanları, EEG kullanarak, hem noktalarda hem de tonlarda değişiklikler meydana geldiğinde, işitsel ve görsel karar süreçlerinin paralel olarak gerçekleştiğini, ancak motor sistemde bir araya geldiğini ortaya çıkardı. Bu, katılımcıların tepki sürelerini hızlandırmalarını sağladı. Kelly, “İşitsel ve görsel hedefler tespit edildiğinde EEG birikim sinyalinin çok farklı genliklere ulaştığını bulduk. Bu da belirgin işitsel ve görsel biriktiricilerin olduğunu gösteriyor.” dedi. Araştırmacılar daha sonra hesaplamalı modeller kullanarak karar sinyali örüntülerini ve tepki sürelerini açıklamaya çalıştılar. Bir modelde, işitsel ve görsel akümülatörler bir motor tepkisini tetiklemek için birbirleriyle yarışırken, diğer model işitsel ve görsel akümülatörleri entegre ederek bilgiyi motor sistemine gönderiyor. Her iki model de, araştırmacılar işitsel veya görsel sinyallere hafif bir gecikme ekleyene kadar çalıştı. Daha sonra bütünleşme modeli tüm verileri açıklamada çok daha iyi bir iş çıkardı ve çok duyulu (görsel-işitsel) bir deneyim sırasında karar sinyallerinin kendi duyusal-spesifik izlerinde başlayabileceğini ancak daha sonra bilgiyi hareket üreten beyin bölgelerine gönderirken bütünleşebileceğini öne sürdü. Kelly, “Araştırma, çoklu duyusal kararların alındığı sinir mimarisinin somut bir modelini sunuyor,” dedi. “Ayrı karar süreçlerinin farklı modalitelerden bilgi topladığını, ancak çıktılarının tek bir motor süreçte birleştiğini ve tek bir eylem kriterini karşılamak üzere bir araya geldiğini açıklıyor.”

Takım bilimi bir köyü ele geçiriyor2000’li yıllarda, o zamanlar New York City’deki City College’da bulunan Foxe’un Bilişsel Nörofizyoloji Laboratuvarı, aralarında Kelly ve Rochester Üniversitesi’nde Beyin ve Bilişsel Bilimler alanında yardımcı doçent ve araştırmanın ortak yazarlarından biri olan Manuel Gomez-Ramirez’in de bulunduğu çok sayıda genç araştırmacıyı bünyesine kattı.Kelly, doktora sonrası araştırmacı olarak burada zaman geçirdi ve ilk kez çok duyulu entegrasyon ve görsel-işitsel algılamayı değerlendirmek için kullanılan araç ve ölçümlerle tanıştı . O dönemde laboratuvarda doktora öğrencisi olan Gomez-Ramirez, işitsel, görsel ve dokunsal girdilerin entegrasyonunu anlamak için bir deney tasarladı.Foxe, “Üçümüz de yıllar boyunca çok farklı geçmişlere sahip olmamıza rağmen arkadaştık” dedi.”Ama beyinle ilgili temel soruları yanıtlama konusunda ortak bir ilgiyle birbirimize bağlıyız. Bir araya geldiğimizde bu konular hakkında konuşuyoruz, fikirlerimizi birbirimize aktarıyoruz ve altı ay sonra aklınıza bir şey geliyor. Bu, bilimin bazen daha uzun bir zaman diliminde işlediğini gösteren gerçekten iyi bir örnek.”

Kaynak: Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi Araştırmaları