Rice Üniversitesi ve Michigan Üniversitesi’nden bilim insanları, beyindeki bazı nöronların uyku sırasında sadece geçmiş deneyimleri tekrarlamakla kalmayıp aynı zamanda gelecekteki olayları da tahmin edebildiğini keşfetti. Nature dergisinde yayınlanan bu çalışma, hafıza ve öğrenme için kritik bir bölge olan hipokampüsteki bireysel nöronların dinlenme sırasında uzamsal temsilleri nasıl stabilize ettiği ve ayarladığına dair içgörüler sağlıyor. Michigan’da anesteziyoloji doçenti olan Kamran Diba ve Rice’ta sinirbilimci olan Caleb Kemere liderliğindeki araştırma, labirentte gezinirken sıçanlardaki nöronların aktivitesini takip etti. Keskin dalga hareketlerini ve anıları pekiştirdiği bilinen nöronal aktivasyon modellerini inceleyen ekip, bu nöronların hayvanların gelecekteki hareketlerini nasıl tekrarladığını ve potansiyel olarak tahmin ettiğini gözlemledi. Caleb Kemere, “İlk kez, bu bireysel nöronların dinlenme dönemlerinde uzamsal temsilleri nasıl stabilize ettiğini gözlemledik” dedi. Yıllar önce bilim insanları, uyuyan hayvanlardaki nöronların son keşiflerdeki hareketlerini tekrarladığını ve uykunun yeni anıların sağlamlaşmasına yardımcı olduğu fikrini desteklediğini buldu. Ancak Caleb Kemere ve ekibi, bu nöronların uyku sırasında da uyum sağlayıp sağlayamayacağını ve öğrenip öğrenemeyeceğini araştırmayı amaçladı.
Araştırmacılar, sıçanları bir parkurda ileri geri koşmaları için eğiterek her iki uçta da sıvı ile ödüllendirdiler. Daha sonra, yer hücreleri olarak bilinen belirli nöronların pistteki farklı konumlara yanıt olarak nasıl ateşlendiğini izlediler. Buradaki zorluk, sıçanlar hareket etmediğinde uyku sırasında bu yer hücrelerinin aktivitesini değerlendirmekti. Kamran Diba, “Bu zorluğu, her bir nöronun aktivitesini diğer tüm nöronların aktivitesiyle ilişkilendirerek ele aldık” dedi. Bu yenilikçi yaklaşım, araştırmacıların, hayvanların nerede olmayı hayal ettiklerini haritalandırmalarına imkan tanıyarak, her bir nöronun uzamsal ayarlama sürecine ilişkin içgörüler sağladı. Çalışma, çoğu nöronun uyku sırasında sabit uzamsal temsilleri koruduğunu, ancak bazı hayvanların beyninde, “gelecekteki deneyimlere hazırlanmış değişiklikler” olduğunu ortaya koydu. Sıçanlar labirenti tekrar ziyaret ettiklerinde, bu değişiklikler doğrulandı ve uyku sırasında bazı öğrenmelerin gerçekleştiği öne sürüldü. Caleb Kemere, “Bu araştırmada en çok sevdiğim ve beni epey heyecanlandıran sonuç, uyku sırasında bu nöronların yaptığı tek şeyin, deneyimin hafızasını stabilize etmek olmadığını bulmak oldu” dedi. Bu araştırma, nöroplastisiteyi ve nöronların uyku sırasında nasıl tekrardan bağlandığını ve yeni bağlantılar oluşturduğunu anlamada önemli bir ilerlemeye işaret ediyor. Geleneksel olarak, çalışmalar uyaranların mevcut olduğu “uyanıklık dönemlerine” odaklanmıştır. Yeni bulgular, beynin anılara sıkıştırılmış deneyimlere yanıt olarak hızlı bir şekilde yeniden kablolama yeteneğine sahip olduğunu gösteriyor. Nöral problar ve makine öğrenimindeki teknolojik gelişmelerle desteklenen bu çalışma, hafıza ve öğrenme anlayışımızı yeniden şekillendirebilir.