Nasıl öğreniyoruz ve öğrendiğimizi hafızamızda nasıl tutabiliyoruz (Erdoğan Merdemert, 15 Eylül 2013)

Nasıl öğreniyoruz ve öğrendiğimizi hafızamızda nasıl tutabiliyoruz.

Bu konu için bilimsel araştırmalar tam ve net sonuçlar vermiyor, çalışmalara ait birkaç teori var, en yakın olanlar HEBB teorisi ve BCM teorileri, onlardan hebb teorisinin bir maxim'i var ve “cells that fire together, wire together” olarak biliniyor, bcm teorisinin yaklaşımı ise “sliding threshold feature” ilkesine dayanıyor. 

Her iki teoride de LTP (long term potential) ve LTD (long term depression) argumanlarına göre saptamalar yapılıyor ve yine her iki güncel teoriye göre de temel yapı neuroplasticity olgusu. Long Term Potantion iki neuron arasındaki iletişimin yüksek frekanslı uyarılar ile kuvvetlendirilerek kimyasal sinapslarda uzun bir süre devam ettiği ve bunun hipokampüsün dilimleri arasında gerçekleştiği anlamına gelir. LTD ise bu aktivite bağımlı etkinin yani LTP tarafından kuvvetlendirilen sinapsın olumlu kullanılması için zayıflatılmasına hizmet eder, ve eğer bunu yapmazsa sinaps sonunda tavan değerine ulaşıp kodlanan bilgiyi inhibe eder.

Neuroplasticity için Spike-timing-dependent plasticity (adjusts the strength of connections between neurons in the brain) tanımı biyolojik olarak neuronların aralarındaki bağlantıların gücünün ayarıdır. Bu da neuron gövdesi ve dendritlerdeki çeşitli sinaps bağlantılarındaki gelen uyarılara göre kalıcı tagginglerin (etiketlerin) olabileceği anlamına gelir. Tagging konusunda da çeşitli teoriler var,bunlar Synapse-to-nucleus and action potential-mediated signalling. Birincisinde aksondaki sinaps ile hücre çekirdeği arasında bir kayıt yani transcription hattı oluşur.

Görsel hafıza için görüş alanındaki objenin topolojik de olsa bir kopyasının (ya da temsil) beyin bölgelerinden birinde bulunmasını gerekir. Bir anlamda da obje hakkında bilgi ve aynı zamanda onu öğrenme anlamına da gelen bu süreç görsel sahnenin ağ tabakadan başlayan koni ve çubuk hücrelerin disklerinde titreşimlere ve kimyasal tepkimelere yol açan bir başlangıcı vardır. Bu alandaki aktivasyonlar bilim tarafından netlikle açığa çıkarılmış olmasına karşın göz sinirlerinden beynin bir sürü bölgesine yayıldığında netliğini kaybeder ve ayrıca birleştirme sorunu (görsel sahneyi beyin kıvrımları arasında toparlayıp anlamlandırma adına) ortaya çıkar. Burada beynin temporal ve parietal loblarına kadar ulaşan görsel sahneye ait örüntü artık kayıt edilmelidir çünkü o sahnedeki bir objeyi örneğin bir sandalyeyi ikinci bir defa gördüğümüzde artık bize yabancı gelmez. 

Kayıt işlemi görsel, olaysal ya da çalışma belleği şeklinde olur ama burada ilk önce görsel bellek üzerinde duracağız. Sandalye figürünün kayıt edilmesi sinir hücrelerinin sinaps özelliği sayesinde gerçekleşir, buradaki sinir hücrelerinin sinapslarında özel bir NMDA (ionopropic glutamat receptor) reseptörü ve yine NA+ ve ca2+ iyonlarını geçirmeye uygun AMPA  reseptörleri olması gerekir. Bu özel kapılardan NMDA reseptörlerinin glutamat binding site ve glycine binding site olarak iki adet bağlanma yeri sayesinde kapıyı serbest bırakma özellikleri vardır. Serbest kalan NMDA kapısı (This allows the flow of Na+ and small amounts of Ca2+ ions into the cell and K+ out of the cell to be voltage-dependent) bu sinapsı aktif ettiğinde burada kalıcı bir etki ya da bana göre zorunlu olarak hücre içi faaliyetlerin bir sonucu olarak bir tag molekülü ( synaptic tagging molekule) oluşur. Burada dikkat edilmesi gereken husus bu sinapslara ve bu kapıya ulaşan görsel bilginin ya da sandalye görüntüsünün ilgili sinapsı etkileyebilecek bir uyarı sinyali olması, dahası HF olarak bilinen yüksek frekanslı bilgi olması gerekir ama netice olarak bu sandalyeden bize gelen foton her zaman için normal bir bakışa ait bir fotondur ve yüksek frekanslı olması onu diğer her bakıştan ayırması gerekir. O zaman her objeden gelen fotonların o obje ile ilgili en az bir defa kayıt yapılıyor olması zorunludur. NMDA kapılarının bulunduğu sinapslarda Long Term Potential ile kuvvetlendirilen ama Long Term depression ile olumlu yönde bir miktar zayıflatılan ve böylece etiketlenen bu sinaps bu durumda kalmalı ve sandalyenin görüntüsüne ait bir mini network ya da kodlama oluşturmalıdır. Bu işaretli sinapslar aynı çocuklar için hazırlanan noktalı çizimlerde (gerektiğinde noktaları birleştiğinizde ortaya çıkan sandalye şekli anlaşılacaktır) olduğu gibi hazır bekleyecektir. Her sandalye görüldüğünde bu kodlama/örüntü aktif olup size sandalye hakkında topoğratif tanışıklık verecektir.Bu görsel hafızanın böyle açıklamasından sonra, aynı olgu olaysal hafıza için de bu sinapslar arasında aynı bir video oynatır gibi gerçekleşecektir.

Erdoğan Merdemert (15 Eylül 2013)