Beyin milyarlarca nöron içeren karmaşık bir ağdır, bu nöronların her biri kendi sinapsları (bağlantıları) aracılığıyla diğer binlerce nöronla aynı anda iletişim kurar. Bununla birlikte, nöronlar, gelen çok sayıdaki sinaptik sinyali, dendritler dediğimiz oldukça uzun dallardan oluşan “kollar” aracılığıyla toplarlar. 1949’da Donald Hebb’nin yürüttüğü öncü niteliğindeki bir çalışma, beyinde gerçekleşen öğrenme sürecinin, sinapsların gücünün değiştirilerek gerçekleştiğini, nöronların da beyinde hesaplama elemanları olarak işlev gördüğünü ileri sürdü. Bu çalışma, bugüne kadar ortak bir varsayım olarak varlığını sürdürdü.
Nöronal kültürler üzerinde yeni kuramsal sonuçlar ve deneyler kullanan Bar-Ilan Üniversitesi’ndeki Gonda (Goldschmied) Multidisipliner Beyin Araştırma Merkezi ve Fizik Bölümünden Prof. Ido Kanter tarafından yönetilen bir grup bilim insanı için, yaklaşık 70 yıldır süregelen merkezi öğrenme sürecinin sadece sinapslarda gerçekleştiği fikri yanlıştır.
Scientific Reports dergisinde 23 Mart’ta yayınlanan bir makalede, araştırmacılar öğrenmenin aslında şu anda sinapslara atfedilen yavaş öğrenme mekanizmasına benzer şekilde birkaç dendrit tarafından yapıldığını ifade eden geleneksel bilgiye karşı çıkıyorlar.
Araştırma ekibi Shira Sardi, Ron Vardi, Anton Sheinin, Amir Goldental ve Herut Uzan’dan oluşan Prof. Kanter, konuyla ilgili olarak şunları söyledi: “Dendritlerde yeni keşfedilen öğrenme süreci, öğrenmenin sadece sinapslarda gerçekleştiğini öne süren eski senaryoya göre, çok daha hızlı bir şekilde gerçekleşir. Bu yeni dendritik öğrenme sürecinde, sinaptik öğrenme senaryosunda küçük ve hassas olanlara nazaran, nöron başına birkaç uyarlanabilir parametre vardır.”
Ezber Bozuluyor
Yeni öngörülen süreç, önceki düşüncenin aksine, öğrenmenin, nörona çok daha yakın olan birkaç dendritte gerçekleştiğini göstermektedir. Prof. Kanter, “Soluduğumuz havanın kalitesini tespit etmek için bir gökdelenin tepesinden çok küçük olan ve uzaktaki uydu sensörlerini kullanmak mı, yoksa burnumuzun yakınındaki birkaç sensörü kullanmak mı mantıklıdır? Aynı şekilde, hesaplama birimine yakın olan sinyalleri değerlendirmek açısından bu durum nöronlar için de daha etkilidir” diyor.
Hebb’nin teorisi, 70 yıldır bilim dünyasına o kadar güçlü şekilde kök salmıştı ki, hiç kimse böyle farklı bir yaklaşım önermedi. Ayrıca, sinapslar ve dendritler bir seri şeklinde nöronlarla bağlantılı olduğu için, öğrenme sürecinin kesin olarak yerini belirlemek imkansız görünüyordu.
Çalışmanın bir diğer önemli bulgusu, daha önce önemsiz kabul edilen zayıf sinapslar beynimizin çoğunluğunu oluştursa da,bu sinapsların beyin dinamiğinde önemli bir rol oynadığıdır. Mevcut sinaptik senaryoda önerildiği gibi, gerçekçi olmayan sabit uçlara zorlamak yerine, öğrenme parametrelerinin salınımlarını uyarırlar.
Yeni yaklaşım beynin farklı yerlerinde meydana geliyor ve bu nedenle beyindeki bozuk işlevler için mevcut tedavilerin, yeniden değerlendirilmesini gerektiriyor. Bu yüzden, Donald Hebb’nin 70 yıllık hipotezini özetleyen “birlikte aktive olan nöronlar birbirine bağlıdır” şeklindeki popüler cümle şimdi yeniden ifade edilmelidir. Öğrenme paradigmasındaki değişim, gelişmiş özelliklerle ve çok daha hızlı bir şekilde, farklı türden derinlemesine öğrenme algoritmaları ve beyin işlevlerimizi taklit eden yapay zeka tabanlı uygulamalar için yeni ufuklar açacak.
Kaynak: Science Daily