Pavlov’un deneyini birçoğunuz bilirsiniz: Yüzyıl kadar öncesinde Pavlov, köpeklerin zil çaldıktan sonra beslenmelerinden bir süre sonra, ne zaman zil çalınsa ağızlarının sulanmaya başladığını keşfetti. Johns Hopkins Üniversitesi’nden bir grup araştırmacının öncülüğündeki çalışma ile bunun nedenine dair kilit bir nokta açıklığa kavuştu.
Neuron dergisinin son sayısında, sinirbilimci Alfredo Kirkwood uzun erimli bu tartışmayı çözdü: Öğrenirken beynimizde tam olarak ne oluyor? Sinirbilimsel olarak konuşursak, Pavlov’un köpekleri, çalan zil ile geciken ödül arasındaki ilişkilenmeyi nasıl öğrendi? On yıllardır biliminsanlarının işe yarayan bir teorileri vardı; ancak Kirkwood ve ekibinin çalışması bu teoriyi ilk kez kanıtladı.
“Eğer bir köpeği oturması konusunda eğitiyorsanız, ilk sinirsel uyarıcı olan ‘otur’ emri, kelimenin söylenişi kadar var olup, neredeyse hemen yok olacaktır” diyor Zanvyl Krieger Zihin-Beyin Enstitüsü’nden Prof. Kirkwood. “Ödülün gelmesinden önce köpeğin beyni zaten dikkatini diğer şeylere vermiş oluyor. Olayın gizemi, ‘Beyin saniyenin bir kısmında tamamlanan bir eylemle, çok daha sonra gelecek olan ödül arasında nasıl bir bağ kurabiliyor?’ idi.”
Kirkwood’un ekibinin doğruladığı ve işe yarayan teoriye göre, görünmeyen “uygunluk izleri (eligibility traces)“ uyarıcı tarafından aktifleştirilmiş sinirsel sinapsları etkili bir şekilde etiketler; böylelikle nihai bir ödüle erişimle doğru öğrenme olarak pekiştirilebilir.
Köpeğin oturmayı öğrenmesi olayında, köpek iyi bir muamele ya da ödül alırsa, dopamin gibi nöromodülatörler köpeğin beynine “iyi his” akışı sağlar. Beyin “otur” komutunu çoktan işlemiş olmasına rağmen, uygunluk izleri nöromodülatörlere kalıcı bir sinaptik değişim olarak “öğrenmeyi” telkin ederek yanıt verir.
Ekip bu teoriyi bir farenin görme merkezindeki hücreleri izole ederek kanıtlayabilirdi. Bir hücrenin aksonu elektriksel dürtülerle uyarılınca, başka bir hücrede bir cevap tetiklendi. Bunu art arda tekrarlayınca, uyaranı işleyerek ve uygunluk izleri yaratarak, iki hücre arasındaki sinaptik cevabı taklit ettiler. Araştırmacılar daha sonra hücreleri nöromodülatör ile doldurduğunda, gecikmiş ödül erişimini taklit ederek, hücreler arasındaki yanıtı güçlendirdiler ya da zayıflattılar, bu da hücrelerin öğrendiğini ve bunu uygunluk izleri sayesinde yapabildiğini gösterdi.
Kirkwood, “Bu önemli bir öğrenme yöntemi olan ödül yoluyla öğrenmenin temelidir” diyor. Öğrenme mekanizmasının daha iyi anlaşılmasına ek olarak, bu bulgular öğretme yöntemlerinin gelişmesine ve zihinsel problemlerin tedavisine öncülük edebilecek.
Çeviren: Ceyhun Ceylan
İTÜ Uçak Mühendisliği
Kaynak: http://www.sciencedaily.com/releases/2015/10/151026111955.htm