Caltech Laboratuvarı araştırmacılarına göre; beyindeki küçük nöron çipleri birçok vücut parçasının hareketlerini kodlayabilir.
Sinir kodunu anlamak, felç geçiren insanların hayatlarını veya felç gibi nörolojik hastalıklardan kaynaklanan motor defisitlerini (zayıflıkları) iyileştirmede yardımcı olabilir.
Bulgular, Neuron’un 20 Temmuz baskısında çevrimiçi olarak bir makalede yayınlanmıştır.
Hareketleri yöneten beyin bölgesi motor korteks, duyu-motor yolunun sonuna kadar uzanır ve vücudun kaslarını kontrol eder. Posterior Parietal Korteks (PPC) bu yolda; hareket etme amacını kodlayan üst düzey bir biliş alanıdır.
Örneğin bir kişi bir bardak su içmeyi düşündüğünde PPC’deki bu niyet sinyali, motor kortekse iletir ve bu korteks omurilikten aşağı doğru uygun ekstremitelere sinyal gönderir. 2015 yılında Andersen ve Ekibi, felç olan hastaların PPC’sine küçük protez cihazlarını başarıyla yerleştirdi.
Sözde nöroprotezler hastanın hareket niyetlerini ölçüyor. Örneğin içki içmek için bardağı almak gibi. Bu tarz hareketleri robotik bir kolla doğru bir şekilde uyguluyorlar.
Mevcut çalışmalar için, araştırmacılar, PPC’nin diğer vücut hareketleri ile ilgili nöral bilgiyi nasıl kodladığını ve nasıl organize ettiğini keşfetmeyi amaçladı; örneğin sağdan sola bir fincan kavramak ya da belirli vücut hareketlerine karşı direnmek gibi bir düşünceler…
Bunu yapmak için, araştırmacılar, gönüllü tetraplejik* bir insanın sinirsel aktivitesini ölçmek için, PPC’nin Ön İntraparietal Alanı (AIP) olarak adlandırılan bir alt bölüme 96 elektrottan oluşan 4×4 milimetre çip implante ettiler.
*Aynı zamanda kuadripleji olarak da bilinen tetrapleji, bir hastalık ya da yaralanmadan kaynaklanan uzuvların ve gövdenin kullanımının kısmen ya da tamamen kaybedilmesiyle sonuçlanan felçtir.
Geleneksel olarak, AIP’nin nesneleri kavramak konusunda uzmanlaştığı düşünülmektedir. Bununla birlikte, araştırmacılar, AIP’nin sadece kavramaktan daha fazlasını kodladığını bulmuşlardır.
Anderson, “AIP’teki farklı nöronların gerçekten kavradığı farklı nesneler için seçici olduğunu gördük, ancak hayal veya denenmiş olsun, omuz ve el hareketleri için, vücudun her iki tarafında da aktivasyon gözlemledik. Aslında, hücrelerin bir kısmı konuşma hareketlerine bile ayarlıydı, bu kadar küçük bir nöron popülasyonunda çok fazla bilgi bulmak gerçekten şaşırtıcıydı.”
T & C Beyin-Makine Arayüz Merkezi’nin Yönetici Direktörü ve Caltech’te Bilimsel Araştırma Eş Başkanı Yazar Tyson Aflalo, “Bu kompakt kod karışık kodlama ile sağlandı. Karışık kodlamada, tek nöronlar, çeşitli eylemlerin veya değişkenlerin karışımına tepki vereceklerdir: Örneğin, tek bir nöron, hem sol hem de sağ omzun hayal edilmiş hareketi için yanıt verebilir. Böylelikle karışık kodlar yapılandırılmış olabilir. “
Karışık kodlamanın önceki açıklamaları, değişkenlerin nöronlar arasında rastgele karıştığını varsaymasıydı. Bununla birlikte, Andersen ve Ekibi, vücut bölümünün veya efektörün* taşındığı belirlenen değişkenlerin karıştırılmasının, oldukça yapılandırılmış bir organizasyon olduğunu keşfetti.
*Efektör Organ; sinir hücrelerinin bağlı olduğu ve bir uyarı karşısında bir iş ya da madde oluşturan, merkezî sinir sisteminde oluşan impulslara verilen cevapları yerine getiren bezler, kaslar, elektrik organı gibi herhangi bir organ. Bir organizmanın uyarıya karşı reaksiyon gösteren vücut kısmı, örneğin kas.
Caltech Lisansüstü Öğrencisi Carey Zhang, “Efektörler sinirsel nüfusta büyük ölçüde bağımsız bir şekilde kodlanır. Buna Fonksiyonel Ayrımcılık da denir. Vücut bilişsel stratejiyi (hareket gerçekleştiğinde veya sadece hareketi hayal ettiğinde) efektör tasvirleri içinde organize eder. (Yüksek Korelasyon) Örneğin; sağ elin harekete geçirme bilişsel strartejisi, sol el için de öğrenilmiş olur.” 
Andersen, “Efektörlerin işlevsel olarak ayrılması daha verimli sinirsel hesaplamalara ve öğrenmeye olanak sağlayabilir. Örneğin, el dinamikleri sağ ve sol el için benzer olduğundan, bir elle öğrenilen diğerine kolaylıkla aktarılmalıdır.”
Zhang, Fonksiyonel Ayrımcılık sayesinde, yeni bir el hareketinin öğrenilmesi sadece eli etkiliyor ve omuzda sahte hareketler yapmıyor.
Araştırmacılar, PPC’nin bu alanını hâlâ öncelikli olarak ele geçirmeye odaklanmış durumda. Bununla birlikte, PPC başka birçok alana bağlıdır ve böylece vücut sinyallerinin çokluğu, çoklu korteks alanlarının koordinasyonunu yansıtabilir.
Düşünülen ve denenen hareketin bilişsel stratejilerinin çakışması önemli etkiler yaratır. Aflalo, “Jimnastik uzmanları gibi sporcular sıklıkla hareket dizilerini hayal ediyor ve bunu eğitim için kullanıyor. Bu hayal gücünün hareketin kendisini yöneten aynı sinir devrelerini harekete geçirdiğini gözlemledik. Ancak tamamen aynı yolla değil, bu nedenle onları hala birbirinden ayırt edebiliyoruz.”
Andersen “PPC sinir kodunun tam anlaşılması sadece felce değil, nörolojik hastalıklardan motor hasarlarına da uygulanabilir olacaktır.”
