Araştırmacılar, memeli beyninin aktivite haritasını ilk kez çıkararak, karar alma mekanizması hakkındaki bilimsel anlayışı kökten değiştiren iki çığır açıcı çalışmaya imza attı. Dört bir yandaki düzinelerce laboratuvarın katılımıyla ve 600.000'den fazla fare beynindeki tekil hücreden elde edilen verilerin incelendiği bu proje, beynin %95'inden fazlasını kapsayan bölgeleri ele aldı. Nature dergisinde yayımlanan iki ayrı makalede yer alan bulgular, karar verme süreçlerinin daha önce düşünülenden çok daha geniş bir beyin bölümünü içerdiğini ortaya koyuyor.
Bu devasa proje, Avrupa ve ABD'den deneyimli ve teorik nörobilimcilerin bir araya geldiği Uluslararası Beyin Laboratuvarı (IBL) tarafından yönetildi. Bilim insanları, bu çalışmaya yönelmelerinde, bilimsel araştırmanın mevcut yöntemlerindeki bir takım eksikliklerin giderilmesi gerektiği fikri etkili oldu.
Üniversite Koleji Londra'dan nörobilimci ve IBL'nin temel üyelerinden Matteo Carandini, daha önceki beyin çalışmalarında birçok farklı laboratuvarın büyük beyinle ilgili sorulara yanıt aradığını, ancak her laboratuvarın farklı fare beyinleri üzerinde ve birbirinden küçük farklılıklar gösteren davranışsal görevlerle çalıştığını belirtti. Bu durumun, farklı araştırma gruplarının beyindeki belirgin bölgeleri tanımlarken ortaya çıkan belirsizliklerle birleştiğinde, sonuçların netliğini kaybetmesine neden olduğunu ifade etti.
Carandini'nin de belirttiği gibi, bu farklılıklar nedeniyle bilim insanları kendi bulgularının diğerleriyle uyumlu mu yoksa çelişkili mi olduğunu anlamakta zorlanıyordu. Bu sorunu aşmak için IBL, tek başına hiçbir laboratuvarın başa çıkamayacağı ölçekte, standartlaştırılmış ve sağlam bir deney tasarladı. Bu devasa test, mümkün olan en tekrarlanabilir sonuçları elde etmek amacıyla hassas beyin ölçüm araçları ve önceden belirlenmiş analiz yöntemleriyle desteklendi. Projenin temel amacı, nörobilim alanındaki uzun süredir devam eden bir engeli aşmaktı.
Bu devasa projeye, dünya genelindeki 12 laboratuvarda bulunan 139 fare dahil edildi. Bu farelere, aynı anda 1.000'e kadar tekil nöronu kaydedebilen Neuropixels probları adı verilen beyin kayıt cihazları takıldı. Araştırmacılar, farelere basit bir davranışsal görev verdiler; bu görev, on iki laboratuvarın da güvenilir bir şekilde tekrarlayabileceği bir biçimde tasarlandı. Farelerin önüne bir ekran konuldu ve ekranda sağda veya solda siyah beyaz çizgili bir işaretçi belirdi. Fareler, işaretçinin yönüne doğru küçük bir tekerleği hareket ettirdiklerinde bir ödül kazandılar.
Carandini'ye göre, nörobilim ders kitaplarında yer alan bilgilere göre, deney sırasında beyin aktivitesinin doğrusal bir yol izlemesi beklenirdi. İlk olarak, görüntüleri tanıyan görsel korteksteki hücrelerin aktifleşmesi, ardından soyut kararlarda rol aldığı bilinen prefrontal korteks gibi beynin farklı bir bölümündeki nöronların ateşlenmesi bekleniyordu. Bu bilgilerin, farenin önceki deneyimlerini temsil eden ek aktiviteyle (yani anılarla) birleştirilip, kas tepkilerini kontrol eden motor bölgelere gönderileceği öngörülüyordu.
Araştırmacıların bulguları, bu zincirleme reaksiyonun bazı kısımlarını doğrulasa da (örneğin görsel korteksin ilk aktive olan bölge olması), diğer bulgular ekibin beklentileriyle çelişiyordu. Carandini, karar sinyalleri ve önceki bilgilere ilişkin sinyallerin beklenenden çok daha fazla beyin bölgesinde bulunduğunu belirtti. İncelenen beyin bölgelerinin neredeyse tamamındaki aktivitenin bir arada değerlendirilmesiyle, farenin bir ödül alıp almadığı anlaşılabiliyordu.
Bazı deney denemelerinde, araştırmacılar ekrandaki işareti oldukça soluk hale getirerek farelerin tekerleği hangi yöne hareket ettireceklerini tahmin etmelerini gerektirdi. İkinci Nature makalesi, farelerin önceki testlerde işaretçinin bulunduğu yere dayalı olarak oluşan beklentilerini, tahminlerini bilgilendirmek için nasıl kullandıklarına odaklandı. Farelerin bu görevlerde tahmin yaparken ortaya çıkan beyin aktivitesi de ekibin öngördüğünden çok daha yaygın bir şekilde beyne dağılmış durumdaydı.
IBL, beyni anlama yaklaşımını, CERN'deki parçacık fiziği deneyleri veya insan DNA'sını anlamaya yönelik İnsan Genom Projesi gibi benzer girişimlerden esinlenerek şekillendirdi. Carandini, projenin etkisini anlatmak için astronomi alanından bir benzetme kullandı. En eski astronomların gece gökyüzünü görebildiğini ancak detayların çok az olduğunu, teleskopun icadıyla bireysel gök cisimlerinin detaylıca incelenebildiğini belirtti. Nörobilimdeki önceki çalışmaların ise, yalnızca tek bir galaksiye odaklanıp farklı astronomların farklı galaksilere teleskop tutarak 'benim galaksim şöyle yapıyor!' dediği bir duruma benzediğini söyledi. Yeni projenin ise, tüm gece gökyüzünün özelliklerini aynı anda ve yakından görmeye benzediğini açıkladı.
Bu tür çalışmalar, ancak son teknolojik gelişmeler ve laboratuvarlar arası işbirliğindeki iyileşmelerle mümkün olmuştur. Carandini, bu yöntemin beyinle ilgili diğer büyük soruları ele almak için kullanılabileceğini umuyor. Mevcut makaledeki bulgular yalnızca korelasyonel olduğundan, gözlemlenen beyin aktivitesinin doğrudan bir karara neden olup olmadığı veya sadece süreçle ilişkili olup olmadığı şu an için söylenemiyor. Carandini, bunun gelecekteki araştırmaların önündeki bir sonraki adım olduğunu belirtti.
