Beyin, herbiri belli bir görevde uzmanlaşmış olan işlevsel devrelere bölünmüş durumdadır: Algı, bellek, sorun çözme gibi. Peki nasıl oluyor da, gerektiğinde bu devreler takım çalışması yapıyor? Bilimcilere göre bunun sırrı, elektriksel aktivite ritimlerinin eşzamanlılığında yatıyor olabilir. İtalya'da bulunan SISSA araştırma merkezinden Prof. Mathew Diamond liderliğinde bir ekip tarafından yapılan çalışma sonucunda, hedefe ulaşmak için belleğe dayalı karar alması gereken farelerin beyinlerinin algılama ve bellek bölgelerinin teta ritminde (farelerin bıyıklarını titretme hareketini tanımlayan ritim) eşzamanlılık gözlemlendi.

Beyin bölgeleri kendi kendilerine dans edebilir, ancak birlikte çalışırken zamanlamaları çok iyi olan bir koreografiye göre adımlarını uydururlar. Geçtiğimiz günlerde PLOS Biology dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, bir fare algısal tanıma yapmak istediğinde ve önceden edindiği bilgiye dayanarak hangi yoldan gideceğini seçmesi gerektiğinde, hayvanın beyninin algılama, hareket ve bellek bölgeleri, birbirleri ile ahenk içinde olan elektriksel aktivite ritimleri üretiyorlar.

Beynin elektriksel aktivitesi çok sayıda karakteristik ritim sergiler. En sık oluşan ritimlerden biri tipik olarak 5 ile 12 Hz arasında değişen frekanslardaki elektriksel aktivite çalkalanmaları olan teta salınımıdır. Örneğin farelerde bellek süreçlerinden sorumlu bir yapı olan hipkampüste teta salınımı görülür. Garip bir rastlantı gibi gelebilir ama saniyede 5 ile 12 çevrimlik frekanslar, aynı zamanda farelere özgü bir davranış olan bıyık çevirip titretme (İng. whisking) hareketinin de özgün sıklığıdır. İnsanların görme duyularını ön planda tutmasına benzer biçimde, fareler de dünyayı dokunarak tanır. Ancak bunu parmakları ile değil, bıyıkları ile nesneleri bir nevi süpürerek yaparlar.

Araştırmacılar teta ritimlerinin bu ilginç uyumunun şans eseri mi, yoksa beyindeki bir bağlantıdan ötürü mü ileri geldiğini merak ediyordu. Birkaç yıl önce Amerika'dan bir ekibin yaptığı ilk deney dizisinden çıkan sonuçlarda, ikinci varsayımı doğrulayacak bir sonuç elde edilememişti. Fareler bıyıkları ile çevrelerini tanımaya çalışırken, farklı beyin bölgelerinin eşzamanlı salınımlar yapmadığı, dolayısıyla bağlantılı olmadıkları çıkarımı yapılmıştı.

Belleğin Rolü

SISSA ekibi, bu sonucun eşzamanlılık varsayımının geçersizliğini kabul etmek için yeterli olmadığını düşünüyordu. Belki de o deneylerde kullanılan hedefler, uyumu ortaya çıkarmak için uygun değildi. "Başlangıçta kullanılan hedefler farelerin belleğini uyarmıyor ve yol seçimi yapmalarını gerektirmiyordu. Bu iki işlem, çoğunlukla teta ritmi sergileyen hipokampüsle ilgilidir. Biz deneylerimize bir bileşen daha ekledik: Farelerin bir nesneyi keşfetmesi, tanımlaması ve ardından, önceki eğitimlerinden kazandıkları deneyime dayanarak sağa ya da sola dönme kararı vermeleri gerekiyordu," diye anlatıyor Diamond.

Diamond'un ekibinin deneylerinde şöyle bir bağlantı bulundu: Bıyıkların salınım ritmi ve hipokampüsün teta dalgaları, fare kararını vermeden hemen önce yaklaşık bir saniyeliğine faz kilitlenmesine uğruyordu. Ayrıca bu ritimler, bıyıklar ile hipokampüs arasındaki bir ara işlem durağı olan algısal korteksin (dokunmadan elde edilen verileri biriktiren bölüm) etkinleşmesi ile de faz kilitlenmesi içindeydi. Sonuçlar, önceki çalışmayı yapan David Kleinfeld tarafından da heyecanla karşılandı.