BERKELEY--  Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’deki bilimadamları; bir kedinin etrafındaki dünyayı nasıl gördüğünün filmlerini yakalamak için beyninin derinliklerindeki sinyalleri kaydettiler.

Kayıtlardan yeniden düzenlenmiş olan imajlar bulanıktı, fakat kedi görmeden önce oynayan görüntülerin tanınabilir versiyonları bulanık değildi.



Takım; kedinin içerideki ve dışarıdaki  görüntülerinin sayısallaşan filmini oynatırken, yanal bükülmüş çekirdekten, (gözden gelen görsel sinyalleri işlemden geçiren beyin thalamus’unun bir kısmı) toplam 177 hücrenin sinyallerini kaydetti.  

Araştırmacılar; basit matematiksel filtreler kullanarak, bir kedinin gerçekten ne gördüğünü oluşturan filmin sinyallerinin kodunu çözdüler. Yeniden düzenlenmiş olan film, orijinaline müthiş derecede sadık çıktı.



Kaliforniya Üniversitesi Nörobiyoloji Yardımcı Profesörü Yang Dan, ‘’ Bu çalışma, bizim, “görsel bilginin” thalamus’da nasıl kodlandığının anlayışına sahip olduğumuzu ispat eder.’’ demiştir. 

Dan, eğer bir kimse pek çok hücreden görüntüleri kaydedebilirse-( yanal bükülmüş çekirdek birkaç yüzbin sinir hücresinin hepsini içinde kapsar-) hayvanın tam tamına ne gördüğünü yeniden düzenlemek teorik olarak mümkün olabilir, demiştir.

Sonuçlar; Dan ve şimdilerde Harvard Üniversitesi’nde yardımcı profesör olan ve daha önce post-doktora yapan Garrett B. Stanley, ve gelecek yıl Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde master öğrencisi olacak olan, Princeton Üniversitesi’nde üniversite öğrencisi Fei Fei Li  tarafından  ‘’Nörobilim Dergisi’nin’’ 15 Eylül tarihli sayısında bildirilmiştir.

Dan, bu gösteriyi  yalnızca thalamik hücrelerin sinyalleri  retinadan nasıl işlemden geçirdiklerinin bir teyidi olarak değil; ayrıca daha büyük bir hedef için, bütün beynin nasıl çalıştığının anlaşılması için bir basamak olarak görmektedir. Böyle bir anlayış, beyin rahatsızlıklarını ve zihinsel hastalıkları keşfetmede çözümleyicidir.   

Dan, ‘’Beyin işlemlerini temel olarak anlama, hastalığı anlamada da çok önemlidir ve sonunda tedavi yöntemlerini bulmada bize yardımcı olabilir,’’ demiştir.

Beynin bu kısmındaki hücrelerin görsel uyarıma nasıl cevap verdiğinin bugünkü anlayışı, hayvanlar üzerinde çalışmalar yapan pek çok araştırmacı tarafından yıllardır parçalar halinde toplanmıştır. Sonuçlar, bu yaklaşımın işlediğini göstermektedir.

Dan,‘’Hedefimiz; bilginin beyinde nasıl işlemden geçtiğini, nasıl kodlandığını anlamak’’ demiştir. ‘’ Geriye doğru çalışıp, orijinal görüntüyü yeniden düzenlemek için sinir hücrelerini ateşleyerek, nerede başarılı olduğumuzu ve nerede başarılı olmadığımızı görebiliriz.’’
‘’ Bu şifre çözme tekniğini ilk kullanan biz değiliz, fakat bir defada bir sinyalin şifresini çözmek yerine, kedinin gördüğü film imajını almak için bunu aynı anda gerçekleştirdik.’’



Yalnızca yanal bükülmüş çekirdek, beyine giden görsel sinyallerin ilk durağıdır. Beynin korteksteki daha yüksek alanları, sinyallerin yaptığından çok daha fazla işlemden geçirirler. Bu, Dan’in laboratuarındaki ana çalışma konusu.  

Dan ve çalışma arkadaşları ormandan, ağaç gövdesinden ve yüzden olan görüntüleri  sekiz kısa (16-saniyelik) siyah-beyaz filmle sayısallaştırdılar. Sonra bunları, yanal bükülmüş çekirdek hücrelerini kaydederken; uyuşturulmuş bir kedinin önünde oynattılar. Kediler seçilmişti, çünkü onlar mükemmel görüşe sahiptirler.  Kediler ilkel bir renk görüşüne sahip olmalarına rağmen; grup,  bu deneyi kolaylaştırmak için düşük-çözünürlü (64x64 pikselli) siyah-beyaz imajları kullandı.

Araştırmacılar bir seferde maksimum sekizle on arası hücreyi kaydedebildiğinden, toplam 177 hücreden gelen cevapları kaydetmek için videoyu pek çok defalar yeniden oynattılar.
Yanal bükülmüş çekirdekteki diğer hücrelerden daha yavaş hareket eden ve cevap veren kaydettikleri belirli hücreleri de  X hücreler olarak adlandırdılar. Thalamus’un bu bölgesinde her bir gözü temsil eden 120,000 X hücresi vardır.

Diğer araştırmacıların daha önceki deneylerine dayanarak, Dan biliyordu ki; kedinin görsel alanındaki her bir nokta, yanal çekirdekte 20-30 hücre kümesi haline gelip, geniş tırnak sinyali oluşturmalıydı. Böylece; yedi ila yirmi hücre arasında değişen açık-kapalı cevapları, kedinin kendi görüntü alanında her bir noktada ne gördüğünü yeniden düzenlemek için topladı.

Görüntülerin yeniden düzenlenmiş halleri bulanık ve kontrastta düşüktü, fakat hatırlanabilir haldeydi.
Araştırmacılar dergi yazısını şöyle bitirdiler: ‘’Zaman-uzamsal doğal görüntülerin; görsel nöronların toplu cevaplarıyla yeniden düzenlenebileceğinin ilk gösterisini temin ettik.’’

Araştırma; Ulusal Sağlık Enstitüsü ve Alfred P. Sloan Araştırma Bursu, Beckman Genç Araştırmacı Ödülü ve Hellman Fakülte Ödülü tarafından da desteklenmiştir.