Beyinde 'Matematik Nöronları' Tespit Edildi

Beyin, özellikle, belirli matematiksel işlemler sırasında ateşlenen nöronlara sahiptir. Bulgular, tespit edilen nöronların bir kısmının yalnızca toplamalar sırasında aktif olduğunu, diğerlerinin ise çıkarmalar sırasında aktif olduğunu göstermektedir. Hesaplama talimatı bir kelime veya bir sembol olarak yazıldığından aynı şekilde yanıt verirler.

Bu, Tübingen ve Bonn Üniversiteleri tarafından yürütülen yakın tarihli bir çalışma ile gösterilmiştir.

Çoğu ilkokul çocuğu, muhtemelen üç elma artı iki elmanın beş elma ettiğini biliyor. Bununla birlikte, bu tür hesaplamalar sırasında beyinde ne olduğu hala büyük ölçüde bilinmemektedir. Bonn ve Tübingen Üniversiteleri tarafından yapılan mevcut çalışma şimdi bu konuya ışık tutuyor.


Araştırmacılar, Bonn Üniversite Hastanesi Epileptoloji Bölümü'nün bir özelliğinden yararlandılar; bu hastane epilepsili kişilerin beyinlerindeki cerrahi prosedürlerde uzmanlaşmıştır. Bazı hastalarda nöbetler her zaman beynin aynı bölgesinden kaynaklanır. Bu kusurlu bölgeyi tam olarak tespit etmek için doktorlar hastalara birkaç elektrot yerleştirir. Problar, spazmın kaynağını kesin olarak belirlemek için kullanılabilir. Ek olarak, bireysel nöronların aktivitesi kablolama yoluyla ölçülebilir.

Bazı nöronlar sadece özetlerken ateşlenir


Mevcut çalışmaya beş kadın ve dört erkek katıldı. Sinir hücrelerinin aktivitesini kaydetmek için beynin sözde temporal lobuna elektrotlar implante ettiler. Bu arada, katılımcılar basit aritmetik görevleri yapmak zorunda kaldılar.

Bonn Üniversite Hastanesi Epileptoloji Departmanından Prof. Florian Mormann, "Farklı nöronların, toplamalar sırasında çıkarmalar sırasında olduğundan daha fazla ateşlendiğini bulduk" diye açıklıyor.

Bazı nöronların yalnızca "+" işaretine, diğerlerinin ise yalnızca "-" işaretine tepki vermesi söz konusu değildi: "Matematiksel sembolleri kelimelerle değiştirdiğimizde bile, etki aynı kaldı" diye açıklıyor Esther Kutter. "Örneğin, deneklerden '5 ve 3'ü hesaplamaları istendiğinde, toplama nöronları tekrar harekete geçti; oysa '7 eksi 4' için çıkarma nöronları yaptı."


Bu, keşfedilen hücrelerin aslında eylem için matematiksel bir talimat kodladığını gösterir. Böylece beyin aktivitesi, deneklerin şu anda ne tür görevleri hesapladıklarını büyük bir doğrulukla gösterdi. Araştırmacılar, hücrelerin aktivite modellerini kendi kendine öğrenen bir bilgisayar programıyla beslediler. Aynı zamanda, yazılıma deneklerin şu anda bir toplam mı yoksa bir fark mı hesapladığını söylediler. Algoritma bu eğitim aşamasından sonra yeni aktivite verileriyle karşılaştığında, hangi hesaplama işlemi sırasında kaydedildiğini doğru bir şekilde belirleyebildi.

Tübingen Üniversitesi'nden Prof. Andreas Nieder, çalışmayı Prof. Mormann ile birlikte yönetti. "Maymunlarla yapılan deneylerden, beyinlerinde belirli hesaplama kurallarına özgü nöronların da bulunduğunu biliyoruz. Ancak insanlarda, bu konuda neredeyse hiç veri yok." diyor.

Analizleri sırasında iki çalışma grubu ilginç bir fenomenle karşılaştı: İncelenen beyin bölgelerinden biri parahipokampal korteksti. Orada da araştırmacılar, toplama veya çıkarma sırasında özellikle ateşlenen sinir hücreleri buldular. Bununla birlikte, farklı toplama nöronları bir ve aynı aritmetik görev sırasında dönüşümlü olarak aktif hale geldi. Mecazi anlamda, sanki hesap makinesindeki artı tuşu sürekli yerini değiştiriyormuş gibi. Çıkarma ise aynıydı.


Mormann, "Bu çalışma, en önemli sembolik yeteneklerimizden birinin, yani sayılarla hesaplamanın daha iyi anlaşılmasına yönelik önemli bir adımı işaret ediyor" diye vurguluyor. Bonn ve Tübingen'den iki ekip şimdi, bulunan sinir hücrelerinin bunda tam olarak nasıl bir rol oynadığını araştırmak istiyor.


Kaynak: https://www.sciencedaily.com/