Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi (UCLA) nörofizikçileri, beyindeki mekan-haritalaması yapan nöronların, gerçek-dünya ortamında verdiği tepki ile sanal gerçekliğe verdiği tepkinin farklı olduğunu tespit ettiler. Onların bu buluşları, oyun, askeri, ticari, bilimsel ve diğer amaçlar için sanal gerçekliği kullanan insanlar adına önemli.
UCLA fizik, nöroloji ve nörobiyoloji bölümü profesörü olan ve bu çalışmanın da başında olan Mayank Mehta şunları dile getirmekte: “Sanal dünyayı içeren mekansal öğrenmeye yönelik beyin bölgesindeki aktivite kalıbı, gerçek dünyadaki aktiviteyi proses ederkinden tamamen farklı. Pek çok insanın sanal gerçekliği kullanıyor olması bu gibi büyük farklılıkların neden var olduğunu anlamak için önemli.”
Çalışma, Nature Neuroscience adlı dergide bugün yayınlandı.
Bilim insanları, Alzeimer, felç, depresyon, şizofreni, epilepsi ve post-travmatik stress bozukluğu gibi hastlalıklarla bağlantısı olan “hipokampüs” adlı beyindeki bir bölge üzerinde çalıştılar. Hipokampüs, ayrıca, yeni anıların oluşumunda ve mekanın zihinsel haritasını yaratmada önemli bir rol oynamaktadır. Örneğin; bir kişi bir odayı incelediğinde, o kişinin hipokampal nöronları mekanın “bilişsel harita”sını çıkarmak için özellikle aktif olur.
Beynin bu bilişsel haritaları yapan mekanizmaları halâ gizemini korumakta. Ancak, nörobilimciler, hipokampüsün kişi ve binalar,dağlar gibi etrafını kuşatan sınırlar arasındaki mesafeyi hesapladığını düşünmekteler. Ancak, gerçek bir labirentteki kokular ve sesler gibi diğer ipuçları da mekanları ve mesafeleri belirlemede beyine yardımcı olabilir. Hipokampüsün aslında görsel işaretleri kullanarak mekansal haritalar oluşturup oluşturmadığını test etmek için, Metha’nın ekibi bir noninvasif- müdahelesiz sanal bir gerçeklik ortamı düzenlediler ve farelerin beynindeki hipokampal nöronların, kokuları ve sesleri ipucu olarak kullanmadan sanal gerçeklikte nasıl tepki verdiğini incelediler.
Araştırmacılar, farelerin etrafında küçük bir tesisat yerleştirdiler ve onları karanlık, sessiz bir oda yerine, dev ekran üzerinden oluşturulan “sanal bir dünya” ile çevreli koşubandına-değirmene koyarlar (hattâ IMAX’den bile daha çok etrafı kaplayan bir sanal çevre). Bu araştırmanın önde gelen yazarlarından UCLA mezunu Lavanya Acharya, araştırmadaki bilim insanlarının farelerin hipokampüslerindeki yüzlerce nöronunun davranışlarını ve aktivitlerini ölçtüklerini dile getirmiştir.
Araştırmacılar, ayrıca, farlerin tıpkı sanal gerçeklik odası gibi dizayn edilen gerçek bir odaya girdiğindeki davranış ve nöral aktivitelerini de ölçerler ve sanal çevre ile gerçek çevre arasındaki sonuçların tamamen farklı olduğunu tespit etmeleri bilim insanlarını şaşırtır. Sanal dünyada, farelerin hipokampal nöronları, (fareler gerçek ve sanal dünyada mükemmel bir şekilde normal davranıyor gözükmelerine rağmen) nöronların farenin nerede olduğu konusunda sanki bir fikri yokmuş gibi tamamen rastgele ateşleniyor gözükmektedir.
W.M Keck Vakfı Nörofizik Merkezinin yöneticisi Metha: “ “Harita” tamamen yok oldu! Kimse bunu beklemiyordu. Bu nöron aktivitesi, farenin sanal dünyadaki pozisyonunun rastgele-düzensiz fonksiyonuydu.”
UCLA mezunu ve bu çalışmanın önde gelen diğer bir yazarı Zahra Aghajan da şunları belirtiyor: “Aslında titizlikle gerçekleştirilen matematik analizi; sanal dünyadaki nöronların farenin yürüdüğü mesafenin miktarını sanal mekanda nerede olduğununa bakmadan hesapladığını göstermiştir.”
Ayrıca, gerçek-dünya ortamında farenin hipokampal nöronlarının oldukça aktif olmasına rağmen, bu nöronların yarısından fazlasının sanal mekanda kapandığını, devre dışı kaldığını tespit etmeleri bilim insanlarını şaşırtır.
Metha: “Bu çalışmada kullanılan sanal dünya, insanlar tarafından kullanılan sanal gerçeklik ortamları ile çok benzerdir ve farenin beynindeki nöronları insan beynindeki nöronlardan ayırmak çok zor olacak.”
Metha’nın vardığı sonuç şöyle: “Sanal gerçeklikteki nöron kalıpları aslında gerçek dünyadaki aktivite kalıplarından farklı. Sanal gerçekliğin beyni nasıl etkilediğini tam olarak anlamamız gerekiyor.”
Bireysel nöronların aktivitelerini analiz etmeye ek olarak, Metha’nın ekibi daha geniş beyin hücre grupları üzerinde de çalıştırlar. Kendi grubunun da içinde olduğu önceki araştırmalar, nöronlar gruplarının beyin ritmlerini kullanarak karmaşık kalıplar yarattığını ortaya koymaktadır.
Metha: “Bu karmaşık ritmler öğrenme ve hafıza için önemli. Ama bizler, beynimizde bu ritmleri duyamıyor ya da hissedemiyoruz. Bu meydana getirdikleri karmaşık kalıp insanın hayal gücüne meydan okumakta. Bu anı oluşturan bölgedeki nöronlar birbirleri ile aynı anda birbirlerinden tamamen ayrı iki dilden konuşmakta. Bu dillerden bir tanesi ritme dayalı, diğeri ise yoğunluğa.”
Bu fenomeni Bach’ın eşyönlü melodisi olan bir fügü ile karşılaştıran Mehta sözlerine şunu ekliyor: “Hipokampüsteki her bir nöron aynı anda bu iki dili konuşmakta.”
Mehta’nın ekibi, iki dünya tamamen farklı şey söylese de, sanal dünyada ritme dayalı olan dilin yapısı gerçek dünyadaki ile benzer olduğunu bildirmekte. Ancak, yoğunluğa dayalı olan dil tamamen bozuk, dağınık.
Mehta: “İnsanlar yürürken ya da birşeyi hatırlamaya çalışırken, hipokampüsteki aktivite çok ritmik bir hâl alır ve bu karmaşık, ritmik kalıplar ortaya çıkar. Bu ritmeler anıların oluşumuna ve o anıları hatırlayabilmemize olanak sağlar.”
Mehta, öğrenme ve hafıza bozuklukları olan bazı insanlarda bu ritmlerin bozuk olduğunu varsaymakta.
Mehta: “Hafıza ile ilgili nöronlar, hipokampüsün diğer kısımlarındakilerle bir orkestradaki gibi etkileşim halindeler. Her bir viyolonistin ya da trompetçinin kusursuz çalması yeterli değildir. Onlar ayrıca mükemmel bir şekilde birbirleri ile senkronize olmalıdırlar da…”
Mehta, bu ritmleri tekrar akort ve senkronize ederek, doktorların hasar gören hafızayı giderebileceklerine inanmakta.
Nöronlar ve sinapslar (nöronlar arasındaki bağlantı) şaşırtıcı bir şekilde karmaşık makinelerdir diyen Mehta şunu da ifade ediyor: “Hafızayı tedavi etme ihtiyacı muazzam.”
Mehta tarafından yapılan önceki araştırmalar; hipokampal devrenin öğrenme ile hızlı bir şekilde geliştiğini ve beyin ritmlerinin de bu proses için önemli olduğunu göstermiştir.
Mehta araştırmalarına farelerle devam etmektedir. Çünkü, karmaşık beyin devrelerini ve nöral aktiviteyi yüksek bir hassasiyetle incelemek insanlarda mümkün değildir.