Nöro-mühendisler; insan beynindeki her bir nöronun hatırlama sırasında belirli hatıraları hedeflediğine dair ilk kanıtı buldular. Beyinlerine elektrot yerleştirilmiş beyin cerrahisi hastalarında kayıtları incelediler ve sanal gerçeklik nesne-konum belleği görevi gerçekleştirirken, hastaların beyin sinyallerinin davranışlarına nasıl karşılık geldiğini incelediler. Araştırmacılar; etkinlikleri mekansal olarak nesnelerin belirli nesnelerle karşılaştığını hatırladıkları konuma ayarlanmış olan ‘hafıza-izleme hücreleri’ tanımladılar.
İnsan hafızasının önemli bir yönü, belirli anları; herhangi bir ortamda meydana gelen geniş deneyimler dizisinden bir araya getirme yeteneğimizdir. Örneğin; birçok kez ziyaret ettiğiniz bir şehir için bir güzergah önermek istenirse, beyniniz bir şekilde, belirli anıları seçici bir şekilde hatırlamanızı ve farklı seyahatlerinizdeki yanıtları ayırt etmenizi sağlar.
Araştırmalar, bildirge hafızasının (ev adresiniz veya annenizin adı gibi bilinçli bir şekilde hatırlayabileceğiniz bir tür hafıza) olduğunu, hipokampus ve entorinal korteks (EC) de dahil olmak üzere beyindeki sağlıklı medial temporal lob yapılarına dayandığını göstermiştir. Bu bölgeler mekansal biliş* açısından da (“yer hücreleri” ve “ızgara hücreleri” nin Nobel Ödüllü keşfi ile) önemlidir. Bununla birlikte, beyindeki bu “mekânsal haritanın” bir kişinin o konumlardaki olayların hafızası ile ilgili olup olmadığı ve bu bölgelerdeki nöronal aktivitenin ilgili deneyimler arasında geri kazanım için belirli bir hafızayı hedeflememize nasıl olanak sağladığı açık değildir.
Columbia Engineering’teki nöro-mühendislerin öncülüğünde bir ekip; insan beynindeki her bir nöronun hatırlama sırasında belirli hatıraları hedeflediğine dair ilk kanıtı buldu. Beyinlerine elektrot yerleştirilmiş beyin cerrahisi hastalarında kayıtları incelediler ve sanal-gerçeklik (VR) nesne-yer hafızası görevi yaparken hastaların beyin sinyallerinin davranışlarına nasıl karşılık geldiğini incelediler. Araştırmacılar; etkinlikleri mekansal olarak nesnelerin belirli nesnelerle karşılaştığını hatırladıkları konuma ayarlanmış olan “Hafıza İzleme Hücreleri” ni belirledi.
Biyomedikal Mühendisliği Profesörü Joshua Jacobs: “Bu hafıza izlemeli nöronları öncelikle, Alzheimer hastalığının başlangıcından etkilenen beynin ilk bölgelerinden biri olan entorinal kortekste (EC) bulduk. Bu nöronların aktivitesi, bir kişinin hatırlamaya çalıştığı şeyle yakından ilişkili olduğu için; aktivitelerinin Alzheimer gibi hastalıklar tarafından bozulup hafıza eksikliğine yol açması muhtemeldir. Bulgularımız, nöral aktivitenin nasıl olduğu konusunda yeni araştırmalar açmalı entorinal kortekste ve medial temporal lobda hatırlama için geçmiş olayları hedeflememize yardımcı olur ve daha genel olarak beyindeki alan ve hafızanın üst üste gelme şeklini gösterir. ”
Ekip, nadir görülen bir fırsattan yararlanarak tek nöronların aktivitesini ölçmeyi başardı: Columbia Üniversitesi Irving Tıp Merkezi de dahil olmak üzere birçok hastanede 19 beyin cerrahisi hastasının beyninden invaziv olarak kayıtlar alındı. Hastalar ilaca dirençli epilepsiye sahipti ve bu nedenle klinik tedavileri için beyinlerine implante edilmiş kayıt elektrotları vardı. Araştırmacılar ilgi çekici ve sürükleyici VR bilgisayar oyunları olarak deneyler tasarladılar ve hastalar sanal ortamlarda dolaşmak için dizüstü bilgisayarları ve el kumandalarını kullandılar. Görevi yaparken, denekler dört benzersiz nesnenin yerlerini öğrenmek için önce çevrede gezindi. Daha sonra araştırmacılar nesneleri çıkardılar ve hastalardan çevreyi dolaşmalarını ve her bir denemede belirli bir nesnenin yerini işaretlemelerini istedi.
Ekip, hastalar çevrede gezindikçe, hafıza hedeflerini belirlerken nöronların aktivitesini ölçtüler. Başlangıçta, deneklerin hafıza hedefi ne olursa olsun, hastalar belirli yerlerden geçtiğinde her zaman aktive olan “yer hücrelerine” benzer şekilde tamamen mekansal olarak ayarlanmış nöronları belirlediler.
Araştırmacı Salman E. Qasim: “Bu nöronlar yalnızca kişinin GPS konumundaki mekânsal konumuyla ilgileniyor gibiydi….”
Ancak araştırmacılar, diğer nöronların yalnızca hastanın bu anıyı hatırladığı hafıza ile ilgili yerlerde aktive olduğunu da fark ettiler. Hastalardan hatırlama için farklı bir hafıza hedeflemeleri istendiğinde, bu nöronlar yeni hedefin hatırlanan konumuna uyacak şekilde aktivitelerini değiştirdiler. Jacobs ve Qasim’i özellikle heyecanlandıran şey, bir hastanın bu nöronların aktivitesine dayanarak hedeflediği spesifik belleği çözebilmeler oldu.
Araştırmacı Qasim: “Çalışmamız insan beynindeki nöronların hatırlayacağımız deneyimleri takip ettiğini ve etkinlik modellerini hatıralar arasında farklılık gösterebilecek şekilde değiştirebildiğini gösteriyor. Google haritasındaki önemli olaylar için hatırladığınız yerleri işaretleyen işaretçilere benziyor. Bu keşif, geçmişten farklı deneyimleri seçici bir şekilde çağırma yeteneğimize yönelik potansiyel bir mekanizma sağlayabilir ve bu hatıraların beynimizin mekansal haritasını nasıl etkileyebileceğini vurgulayabilir.”
Jacobs ve Qasim; bu nöronların, hafıza fonksiyonlarındaki rollerini daha iyi karakterize etmek için mekansal olmayan bağlamlardaki anıları temsil ettiğini gösteren kanıtları aramayı planlıyor.
Araştırmacı Qasim: “Nöronların anılarımızın nerede gerçekleştiğini umursadıklarını biliyoruz ve şimdi bu nöronların bu anların diğer özellikleriyle ilgilenip ilgilenmediklerini görmek istediğimizi biliyoruz.”
*Mekansal Biliş: Navigasyon sırasında ortamdaki belirli yerleri temsil etmek için aktive olan nöronlar… (GPS’e benzer)
