Görsel Bilgiyi İşlemek İçin Beyin Devreleri Kendiliğinden Nasıl Ortaya Çıkar?

Araştırmacılar, görsel bilgiyi verimli bir şekilde işlemek için beynin görsel korteksindeki düzenli olarak yapılandırılmış topografik haritaların nasıl kendiliğinden ortaya çıkabileceğini açıkladıklarını bildirmişlerdir. Bu araştırma, erken gelişim aşamalarında görsel korteksteki işlevsel mimarileri anlamak için yeni bir çerçeve sağlamaktadır. Biyoloji ve Beyin Mühendisliği Bölümü'nden Profesör SeBum Paik liderliğindeki bir KAIST araştırma ekibi, çevredeki retina mozaiklerinin ortogonal organizasyonunun birincil görsel kortekse yansıtıldığını ve beyindeki daha yüksek görsel alanların kümelenmiş topografisini başlattığını göstermiştir. Bilim insaları bu yeni bulgunun, duyusal modüllerin verimli bir şekilde döşenmesi için biyolojik bir beyin devresi stratejisinin altında yatan mekanizmalar hakkında gelişmiş bilgiler sağladığını belirtmişlerdir. Çalışma, 5 Ocak'ta Cell Reports'ta yayınlanmıştır.

Daha gelişmiş memelilerde, birincil görsel korteks, oküler baskınlık, yönelim seçiciliği ve uzamsal frekans seçiciliği gibi sinirsel ayarlama için çeşitli işlevsel haritalar halinde düzenlenmiştir. Çalışmada farklı haritaların topografyaları arasındaki korelasyonlar gözlemlenmiş olmakla birlikte araştırmacılar bunun da onların kortikal alanlar boyunca duyusal modüllerini verimli bir şekilde döşenmesi için sistematik organizasyonlarını ima ettiğini belirtmişlerdir. Bu gözlemler, bireysel işlevsel haritaların geliştirilmesi için ortak bir ilkenin var olabileceğini önermektedir. Bununla birlikte bilim insanları, bu tür topografik organizasyonların çeşitli türlerin birincil görsel korteksinde kendiliğinden nasıl ortaya çıkabileceğinin belirsizliğini koruduğunu belirtmişlerdir.

Retinal ganglion hücre mozaikleri

Araştırma ekibi, beynin birincil görsel korteksindeki ortogonal organizasyonun, aşağıdan yukarıya ileri beslemeli projeksiyonlardaki uzamsal organizasyondan kaynaklandığını bulmuştur. Ekip, duyu modülleri arasında ortogonal bir ilişkinin zaten retina mozaiklerinde mevcut olduğunu ve bunun kümelenmiş topografyayı başlatmak için birincil görsel kortekse yansıtıldığını göstermiştir. Araştırmacılar, kedilerde ve maymunlarda retinal ganglion hücre mozaikleri verilerini analiz ederek, AÇ-KAPA ileri beslemeli afferentlerin yapısının, kortikal ayar haritalarının ortogonal kesişimine benzer şekilde topografik bir döşeme şeklinde düzenlendiğini bulduklarını bildirmişlerdir. Dahası, ekibin kediler hakkında topladığı daha önce yayınlanmış verileri analiz etmesi, birincil görsel korteksteki oküler baskınlığın, yönelim ve uzaysal frekans seçiciliğinin, retina girdilerinin uzamsal profilleri ile ilişkili olduğunu göstermiş olmakla birlikte bu da kortikal alanların verimli döşemesinin düzenli olarak yapılandırılmış retina modellerinden kaynaklanabileceğini düşündürmüştür. Profesör SeBum Paik, çalışmalarının, basit ileri beslemeli kablolama ile çevre yapısının, erken görsel devrenin bir araya getirildiği bir mekanizma için temel oluşturabileceğini önerdiğini ifade etmiştir. Profesör SeBum Paik bunun, çevresel olarak düzenlenmiş retina girdilerinin erken gelişim aşamalarında görsel korteksteki multimodal duyusal modüller için ortak bir plan sağladığını bildiren ilk rapor olduğunu belirtmiş, bulgularının, verimli duyusal bilgi işleme için beyin devrelerinin gelişimsel stratejisini anlamamız üzerinde önemli bir etki yaratacağını da sözlerine eklemiştir.