Yarasa çalışması, beynin kolektif davranış için nasıl programlandığını ortaya koyuyor
Yarasaların uzayda gezinmesine yardımcı olan aynı nöronlar, onların sosyal ortamlarda da gezinmelerine yardımcı olabilir.
Nature dergisinde bugün yayınlanan yeni bir çalışmaya göre, yarasaların uzayda gezinmesine yardımcı olan aynı nöronlar aynı zamanda kolektif sosyal ortamlarda da gezinmelerine yardımcı olabilir.
Yarasalar ve insanlar da dahil olmak üzere birçok memelinin, tanıdık çevrenin zihinsel bir "haritasını" kodlayan, hipokampus adı verilen bir beyin yapısının yardımıyla yön bulduğuna inanılıyor. Örneğin, mahallenizde dolaşırken veya işe gidip gelirken, hipokampustaki bireysel nöronlar nerede olduğunuzu belirtmek için ateşlenir.
Yeni çalışmada, Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Mısır meyve yarasalarından oluşan grupların geniş bir uçuş odasında serbestçe uçarken (genellikle hareket halindeyken) hipokampal beyin aktivitesini "dinlemek" için Sıkı bir şekilde kümelenmiş sosyal gruplar arasında izleme teknolojisi yarasaların hareketlerini kaydederken kablosuz sinir kayıt ve görüntüleme cihazlarını kullandılar.
Araştırmacılar, bu sosyal ortamda yarasanın yer nöronlarının, hayvanın konumundan çok daha fazla bilgiyi kodladığını keşfettiklerinde şaşırdılar. Bir yarasa iniş noktasına doğru uçarken, yer nöronlarının ateşlenmesi aynı zamanda o noktada başka bir yarasanın varlığı veya yokluğu hakkında da bilgi içeriyordu. Ve başka bir yarasa mevcut olduğunda, bu nöronların aktivitesi, uçtukları yarasanın kimliğini gösteriyordu.
UC Berkeley'de biyomühendislik ve sinirbilim alanında doçent olan çalışmanın kıdemli yazarı Michael Yartsev, "Bu, primat olmayan bir beyinde kimlik temsilini gösteren ilk makalelerden biri" dedi. "Ve şaşırtıcı bir şekilde, onu beynin GPS'si olması gereken şeyin merkezinde bulduk. Onun hala bir GPS görevi gördüğünü ancak aynı zamanda çevredeki sosyal dinamiklere de ayarlandığını gördük."
Yartsev'in NeuroBat laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan çalışmanın ilk yazarı Angelo Forli, görsel olarak bir balık sürüsü veya kuşların mırıltısı kadar etkileyici olmasa da insanlar ve yarasalar gibi son derece sosyal hayvanların da kolektif davranış biçimleri sergilediğini söyledi.
Forli, "İnsanlar gibi sosyal hayvanlar da farklı hedeflere ulaşmak için uzayda koordine olacak" dedi. "Bu sadece başkalarını ziyaret etmek olabilir. Klasik kolektif davranışlarda olduğu gibi birlikte hareket etmek veya futbol maçı oynamak olabilir. Veya başka iş birliği veya çatışma biçimleri de olabilir."
Deneyin karmaşıklığı nedeniyle Forli'nin başlangıçta yarasa gruplarının özgürce uçmasına ve etkileşime girmesine izin verilmesinin kolektif davranışın sinirsel temelleri hakkında sonuçlar üretip üretmeyeceği konusunda şüpheleri vardı. Yarasaların hareketlerinin ve sosyal etkileşimlerinin, sinirsel aktiviteleri ile davranışları arasındaki sağlam ilişkileri ortaya çıkaramayacak kadar rastgele olabileceğinden endişe duyuyordu.
Bu nedenle, yarasalar uçuş odasında kendiliğinden bir avuç belirli dinlenme noktası oluşturduklarında ve bunlar arasında seyahat ederken çok benzer yörüngeler izlediklerinde hoş bir sürpriz yaşadı. Yarasalar ayrıca belirli "arkadaş" yarasalara doğru uçma konusunda da güçlü tercihler gösterdi; sıklıkla birbirlerine çok yakın veya hatta üst üste indiler.
Forli, "Küçük bir yarasa grubunu bir odaya bir araya getirirseniz, aslında rastgele davranmadıklarını, kesin davranış kalıpları sergilediklerini gördük" dedi. "Belirli kişilerle vakit geçiriyorlar ve gitmeyi sevdikleri belirli ve istikrarlı yerleri gösteriyorlardı."
Bu kesin davranış kalıpları, Forli'nin yalnızca farklı uçuş yörüngeleriyle ilişkili sinirsel aktiviteyi tanımlamasını değil, aynı zamanda hedef konumda bulunan yarasanın kimliğine ve diğer yarasaların hareketlerine bağlı olarak sinirsel aktivitenin nasıl değiştiğini de tanımlamasına olanak sağladı.
Yartsev, "Bu beyin yapısından sadece bir avuç nöronu kaydederek, yarasaların sosyal alanlarında ne yaptığını gerçekten öğrenebiliriz" dedi. "Boş bir yere mi yoksa başka bireylerin olduğu bir yere mi gittiklerini öğrenebilirdik ki bu gerçekten şaşırtıcı."
Son yıllarda Yartsev ve NeuroBat Laboratuvarı, yarasaların sosyalleşirken sinirsel aktivitelerinin nasıl senkronize olduğu; ön korteksteki aktivitenin yarasaların ses etkileşimleri sırasında kendilerini ve diğerlerini tanımlamalarına nasıl yardımcı olduğu; yarasaların hipokampusunun yalnızca belirli konumları değil aynı zamanda tüm uçuş yörüngelerini nasıl haritalandırdığını ve hatta mekânsal anıların beyinde ne kadar istikrarlı bir şekilde saklanabileceği.
Bu yeni çalışma, ekibin navigasyon ve sosyal davranış üzerindeki çalışmalarını bir araya getirerek bu iki şeyin beyinde temel olarak nasıl iç içe geçtiğini gösteriyor. Bulgular ayrıca insanlarda hipokampusta meydana gelen hasarın neden Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklarda hafıza kaybının hem sosyal hem de mekânsal yönleriyle bağlantılı olduğunu aydınlatmaya yardımcı oluyor.
Yartsev, "Bölümsel anılarımız, içinde bulunduğumuz çevrenin ve onun içindeki deneyimlerimizin (tabii ki sosyal deneyimlerimiz de dahil) bir birleşimidir" dedi. "Sonuçlarımız şaşırtıcı, çünkü daha önce hiç kimse bu bağlantıyı hayvan gruplarında ve bireysel nöron düzeyinde gözlemlememişti. Ancak aynı zamanda hipokampus hasarı olan kişilerin yaşadığı eksikliklerle oldukça tutarlı olmaları açısından da anlamlılar."
Yartsev, son olarak bu çalışmanın çok önemli bir noktayı vurguladığını söyledi. Sinirbilim camiasının çoğu beyni, beynin teşvik etmek için geliştirdiği doğal davranıştan genellikle çok uzak olan "basitleştirilmiş" veya "yapay" koşullar altında incelerken, bu çalışma sinirbilim araştırmalarına doğal yaklaşımın gücünü göstermektedir.
Yartsev, "Yarım yüzyıldır insanlar yer nöronları üzerinde çalışıyor, ancak bu işin %99'u boş bir kutuda hareket eden tek hayvanlar üzerinde yapıldı." dedi. "Bulgularımız, sinirbilim araştırması doğal davranışa odaklandığında öğrenilebilecek çok şey olduğunu gösteriyor."