California Üniversitesi San Diego’da yapılan yeni bir çalışmaya göre, araştırmacılar, kuşların beyinlerindeki elektrik sinyallerini okuyarak hangi notaları ne zaman öteceğini tahmin edebiliyorlar. Kuşların ses davranışını beyin aktivitesi ile tahmin edebilme yeteneğine sahip olmamız, konuşma yeteneğini kaybetmiş insanlar için ses protezi üretimine yönelik yeni bir adımdır.
Daril Brown, UC San Diego Jacobs Okulu elektrik ve bilgisayar mühendisliği yüksek lisans öğrencisi ve aynı zamanda Eylül’de yayınlanan bu çalışmanın ilk yazarı, “Çalışmamız bu daha büyük hedef için zemin hazırlıyor.” demiştir. “Seslendirme ve iletişim için bir beyin-makine arayüzü oluşturmamıza bizi bir adım daha yaklaştıracak şekilde kuş şarkılarını çalışıyoruz.”
Çalışma, ötücü kuşlardaki (örneğin Hint bülbülü veya diğer adıyla Zebra ispinozu) beyin aktivitesinin kuşun vokal davranışını tahmin etme amacıyla nasıl kullanılabileceğini araştırıyor. Ötücü kuş seslendirmesi, insan konuşmasına benzer olduğu (her ikisi de karışık ve öğrenilmiş bir davranış) için araştırmacıların ilgisini çekiyor.
Bu çalışmada, araştırmacılar erkek Hint bülbüllerinin beyinlerine silikon elektrotlar yerleştirip, kuşların öterken nöron aktivitesini kaydettiler. Araştırmacılar, yerel alan potansiyelleri denilen bir takım elektrik sinyallerini incelediler. Bu sinyaller, beynin şarkıyı öğrenme ve üretilme kısımlarında kaydedildi.
Yerel alan potansiyelleriyle ilgili önemli olan nokta, insanlarda da ses davranışı hakkında tahminde bulunmak için kullanılıyor olmalarıdır. Bu sinyaller bu zamana kadar ağırlıklı olarak insan beyninde çalışılmıştır, ancak ötücü kuş beyinlerinde çalışılmamıştır.
UC San Diego’daki araştırmacılar bu boşluğu doldurmak istemiş ve bu sinyallerin Hint bülbüllerinde de benzer şekilde kullanılıp ses davranışını tahmin edip etmediğini görmek istemişlerdir. Proje, elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Vikash Gilja ve psikoloji ve nörobiyoloji profesörü Timothy Gentner tarafından yönetilen UC San Diego’daki mühendisler ve sinirbilimciler arasındaki çapraz işbirliği çabasıdır.
Gilja, “Yerel alan potansiyellerini keşfetme motivasyonumuz, konuşma protezlerinin geliştirilmesi için tamamlayıcı insan çalışmalarının çoğunun bu tür sinyallere odaklanmasıydı.” dedi. “Bu makalede, Hint bülbülleri ile insanlar ve diğer primatlar arasındaki bu tür sinyalleşmede pek çok benzerlik olduğunu gösteriyoruz. Bu sinyallerle beynin konuşma üretme niyetini deşifre etmeye başlayabiliriz.”
Gentner, “Uzun vadede, ötücü kuş beyninden geliştireceğimiz bir iletişim protezini, çeşitli hastalık ve rahatsızlıklardan muzdarip insanların hayat kalitesini geliştirmek için kullanmak istiyoruz.”
Araştırmacılar, yerel alan potansiyellerinin farklı özelliklerinin kuşun şarkısının belirli notalarına ve ötüş sırasındaki notaların ne zaman ortaya çıkacağına dönüştüğünü buldular.
Brown, “Bu sistemi kullanarak, ötücü kuşun ses davranışının (kuşun şarkısının hangi kısmını söyleyeceğini ve ne zaman söyleyeceğini) başlangıcını yüksek doğrulukla tahmin edebiliyoruz.”
Araştırmacılar, şarkı dizisindeki notaya kadar olan varyasyonları bile tahmin edebiliyorlar. Örneğin, farz edelim ki kuşun şarkısının tekrar eden ‘1,2,3,4’ şeklinde notaları var ve arada sırada ‘1,2,3,4,5’ ya da ‘1,2,3’ gibi notalara dönüşüyor. Araştırmacılar yerel alan potansiyellerindeki özelliklerin bu değişiklikleri ortaya çıkardığını keşfetti.
Gilja, “Bu tip varyasyonlar varsayımsal konuşma protezlerini test edebilmemiz için önemli, çünkü bir insan bir cümleyi tekrar tekrar söylemez. İnsan fizyolojisi çalışmalarında kaydedilen ve belgelenen beyin sinyallerinde ötücü kuşlar üzerinde yaptığımız çalışmayla paralellikler bulmamız heyecan verici.”
Aybüke UYSAL