UCLA’daki araştırmacılar, insan beynindeki tek nöronların aktivitelerini kaydederek, beynimizin zaman ve mekanı temsil etme şeklini incelediler. Bu çalışmalar, zaman ve mekanın insan belleği için temel unsurlar olduğunu göstererek, bu bilişsel haritanın biyolojik temellerini aydınlattı. Bu nöronlar, geçmişi hatırlamamıza ve geleceği hayal etmemize olanak tanıyan zihinsel süreçlerin temel taşlarını oluşturuyor.

Zaman ve Mekan Hücreleri

Araştırmacılar, yayınladıkları sonuçlara göre, insan beyninde zaman ve mekan işlemlerini yürüten iki farklı nöron grubu bulunmaktadır. Zaman hücreleri, beynin saati gibi işlev görür. Bu hücreler, belirli zaman aralıklarında aktive olurlar ve böylece beynin zamanı ölçmesine yardımcı olurlar. Öte yandan, mekan hücreleri beynin bir tür GPS sistemini temsil ederler. Bu hücreler, kişinin konumunu veya gittiği yönü belirlemek için aktive olurlar. Bu iki nöron grubunun nasıl işbirliği yaptığını anlamak için, araştırmacılar hastalara sanal bir deney sunmuşlardır. Bu deney sırasında, hastaların beynine özel derinlik elektrotları yerleştirilmiş ve tek nöronların aktivitesi kaydedilmiştir.

Araştırmacılar, deneyin sırasında bekleme sürelerinde zaman hücrelerinin aktive olduğunu gözlemlemişlerdir. Bu hücreler, sanki her biri farklı bir saniyeden sorumluymuş gibi, bekleme süresi boyunca sırayla aktive olmuşlardır. Deney sırasında, hastalar belirli yerlere gittiklerinde mekan hücreleri aktive olmuş ve navigasyon esnasında belirli noktalarda yeni bir zaman hücresi grubu ortaya çıkmıştır.

Zaman ve Mekan Bağlamının Ayrılabilir Boyutları

Araştırmanın baş yazarlarından Dr. Daniel Schonhaut, “Hastalar altın arama (öğrenme) ve kazma (geri çağırma) aşamaları arasında geçiş yaptıklarında, mekan hücreleri değişmedi, aynı yerlerde ateşlemeye devam etti. Ancak zaman hücreleri değişti. Böylece zamansal ve mekansal bağlamların beyinde ortak olarak temsil edildiğini ancak nöron seviyesinde ayrıştırılabilir veya ayrılabilir boyutlar olduğunu gösterdik” dedi.

Araştırmanın kıdemli yazarlarından Dr. Itzhak Fried ise şunları söyledi: “Bu çalışma, insan beyninde zaman ve mekan hücrelerinin birlikte var olduğunu gösteren ilk çalışmadır. Bu nöron sınıfları birlikte, belleklerimizin yazıldığı iskele olarak önerdiğimiz zamansal ve mekansal bağlamın bilişsel haritasının biyolojik temelini oluşturur.”

Bellek Bozukluklarına Işık Tutacak

Bu çalışmaların bellek bozukluklarına sahip bireylerin tedavisine önemli katkılar sağlayabileceği ifade edilmektedir. Örneğin, Alzheimer hastalığı gibi koşullarda, zamansal ve mekansal bilgilerin işlenmesinde bozukluklar ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, bu bireyler geçmiş deneyimlerini hatırlamakta zorlanabilir veya bulundukları yeri tanıyamayabilirler. Zaman ve mekanı kodlayan hücrelerin işlevini iyileştirmek veya korumak, bellek kaybının gecikmesine veya önlenmesine yardımcı olabilecek bir strateji olarak düşünülmektedir.

Araştırmacılar, bu çalışmaların sadece insan beyninin zaman ve mekan kavramlarını nasıl işlediğini değil, aynı zamanda insan bilincinin temelini oluşturan bilişsel süreçlere de ışık tuttuğuna dikkat çekmektedirler. Bu bilişsel süreçler, bireylerin kendilerini ve çevrelerini algılamalarına, geçmişlerini yeniden inşa etmelerine ve geleceği hayal etmelerine olanak tanır.

Şekil 1 Görev yapısı ve elektrofizyolojik kayıtlar

(A) Katılımcılar “24” TV dizisinin bir bölümünü (yaklaşık 42 dakika süren) izlemiş ve ardından kısa kliplerin gösterildiği ve daha önce izleyip izlemediklerinin sorulduğu tanıma belleği testine tabi tutulmuştur.

(B) Hafıza testi hedef klipleri (izledikleri aynı bölümden alınmış, sol sütun) ve folyo klipleri (daha önce hiç görmedikleri bir sonraki bölümden alınmış, sağ sütun) içeriyordu. Görüntüler önceki bir yayından uyarlanmış ve değiştirilmiştir.20

(C) Derinlik elektrotları, yüksek çözünürlüklü post-operatif bilgisayarlı tomografi taramaları ile yüksek çözünürlüklü preoperatif manyetik rezonans görüntülemenin birlikte kaydedilmesiyle lokalize edilmiştir. Kırmızı artı işareti sol entorhinal korteksteki bir mikro telin yerini göstermektedir (koronal görünüm).

İnsan beynindeki nöron aktivitelerini kaydeden iki önemli çalışma, zamansal ve mekansal hücre gruplarının varlığını ortaya koyarak insan belleğinin temelini sağladı. Bu nöronlar, bilişsel haritayı oluşturarak zaman ve mekan kavramlarını temsil ederler ve bu, insan bilincinin temel taşlarından biridir. Bu araştırmalar, bellek bozukluğu tedavisi için yeni bilgiler sunabilir.

Zaman ve mekan hücreleri, insanın kendisini, çevresini algılamasına, geçmişi hatırlamasına ve geleceği hayal etmesine yardımcı olan kritik işlevlere sahiptir. Bu çalışmalar, insan beyninin işleyişi hakkında önemli bilgiler sunar ve bu, zihinsel süreçlerin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlar.