Beyin Dalgalarınızdan Yüzde Yüz Tutarlılıkla Tanınabileceksiniz

Beyin Dalgalarınızdan Yüzde Yüz Tutarlılıkla Tanınabileceksiniz

Belli bir uyarana karşı oluşturduğunuz tepki, önemsiz ve sıradan görünebilir ancak sizin hakkınızda çok şey söyleyebilir.

Binghamton Üniversitesi’nde, Psikoloji Bölümü Yardımcı doçentlerinden Sarah Laszlo ile Elektrik ve Bilgisayar yardımcı doçenti Zhanpeng Jin’in öncülüğünde gerçekleştirilen bir araştırmada, EEG başlıkları giydirilen 50 bireyin ayrı ayrı beyin aktivitesi kayıtları alındı. Kayıtlar alınırken, bireylerden insandan insana değişen tepkilerin üretilip üretilmediğini ortaya çıkarabilmek adına dizayn edilmiş 500 ayrı görsele bakmaları istendi. Örnek verilecek olursa bu görsellerin ve uyaranların içinde, Anna Hathaway’den bir dilim pizzaya; bottan ‘conundrum’ kelimesine kadar birçok bağımsız örnek bulunuyor.

Yapılan deneylerin sonucunda, gösterilen her görsele katılımcıların beyinlerinin farklı tepkiler ürettiği görüldü. Öyle ki; bilgisayar her gönüllünün ‘beyin-izi’ (brainprint – terimde aynı şekilde bireye özgü olan ‘parmak izi’ne gönderme yapılıyor) şemasını yüzde yüz kesinlikle belirleyebiliyor.

Çalışmaları hakkında Laszlo’nun yaptığı açıklama şöyle :  “Her bireyin, her biri için farklı şeyler hissedeceği bu görsellerden yüzlercesini aldığınız zaman, yine her bireyi onlara baktıklarında oluşturdukları beyin aktivitesinden tanıyabiliyorsunuz.”

Araştırmacıların Neurocomputing dergisinde 2015 yılında “Brainprint” başlığı ile yayımlanan çalışmalarında, tek bir kişiyi tepkilerine bakarak 32 kişilik grup içinden yalnızca %97’lik bir doğruluk oranı ile tespit edebilmişti ve bu çalışmada yalnızca kelimelere verilen tepkilere bakılmıştı, görsellere değil.

Laszlo’ya göre, bu doğruluk payını yüzde 97’lerden yüzde 100’e çıkarmak çok büyük bir olay, çünkü bu sonuçların günlük hayattaki  uygulamaları yüksek güvenlik koşullarında ve adli tıpta çok işe yarayabilir, ki böyle koşullarda %97 emin olmak pek de işe yarayan bir şey değildir.

Beyin biyometriği bu anlamda son derece umut verici görünüyor çünkü, parmak izi veya retina gibi değiştirilebilir ve çalınabilir! bir şey değil.

Zhanpeng Jin’ e göre ise, bu teknolojinin basit güvenlik sorunları için her yerde kullanılabilir olması, yakın gelecekte pek mümkün görünmüyor ancak daha ciddi güvenlik meselelerinde yani tekil işlemlerde kullanılması ve önemli sonuçlar alınması son derece mümkün.


Kaynak :

  • Bilimfili
  • Maria V. Ruiz-Blondet, Zhanpeng Jin, Sarah Laszlo. CEREBRE: A Novel Method for Very High Accuracy Event-Related Potential Biometric Identification. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, 2016; 11 (7): 1618 DOI: 10.1109/TIFS.2016.2543524

Gençlerde ve Yaşlılarda Beyin Dalgaları Farklılık Gösteriyor

Bilişsel psikologlar yaşlanan beyinlerin veya daha uygun biçimde yaşlı insanların beyinlerinin, gençlere göre farklı şekilde işlediğine dair yeni bulgular elde etti. Hafızaya dayalı bir testte bu farkı gözlemleyen bilimciler, yaşa bağlı bilişsel performans azalmasına ve tedavisine yönelik çıkarımlar yapılabileceğini belirtiyor.

Ocak ayında Neurobiology of Learning and Memory‘de yayımlanan çalışma Rotman Research Institute tarafından yürütüldü ve araştırmada hafıza taskı gerçekleştiren genç ve yaşlı  beyinlerinin farklı beyin dalgası paternleri gösterdiği gözlemlendi.

Beyinlerimizi vücudumuzdaki diğer organlar gibi yaşlandıkça değiştiği, bir miktar işlev bozukluğu yaşadığı bilinse de, yaşlılıkta da eski anıları tekrar nasıl hatırladığımız veya yeni anıları nasıl oluşturduğumuz konusu gizemini korumaya devam ediyor. Araştırmanın bulguları beyin aktivitesi açısından jenerasyonlar arası farkı direkt bir biçiminde ortaya çıkarması bakımından tek olma özelliği taşıyor. Bu temel farklılıkları şema halinde inceledikçe, bilimciler kognitif yetenek azalması problemlerini teşhis, öngörme ve tedavi için yeni yollar keşfedebilecekler.

Bulgular; beynin ;hipokampus da dahil olmak üzere öğrenme ve hafıza ile ilgili olan; çok kilit bölgelerindeki ritmik aktivitenin yaşlılık ile değiştiğini ve yaş ilerledikçe dereceli biçimde bu değişimin artış gösterdiğini açığa çıkarıyor. (Bu beyin bölgelerine beyin kabuğu -korteks- ve neokorteks de dahil)

Beynin anatomisini ve yapısal oluşumunu ölçümleyen MRI ile beynin elektrik aktivitesi ile oluşan manyetik alanı ölçen manyetoensefalografi (MEG) teknikleri kullanılan çalışmada 24.8 yaş ortalamasına sahip genç grup ile 65.9 yaş ortalamasına sahip yaşlı grup arasındaki potansiyel ‘yaşa-bağlı’ farklılıklar incelendi.

Beynimiz elektriksel sinyalleri iletişim yöntemi olarak kullanan 100 milyar nörondan -sinir hücresi-nden oluşmuştur. Sinyaller bir hücreden diğerine geçerken frekans olarak gözlemlenen ritmik düzenler ortaya çıkarırlar ve biz de bu oluşumu ‘beyin dalgaları’ olarak biliriz.

Geçmiş çalışmalarda daha yavaş hızda hareket eden beyin dalgalarının hafıza işlevi için ve görece hızlı dalgaların ise dikkat ögesi için önem arz ettiği tespit edilmişti. Bugüne kadar birçok çalışmada hafıza işlemleme ve hatırlama süreçlerinin beyin dalgaları incelenmiş olmasına karşılık genç ve yetişkinlerde bu noktadaki farklılıklar detaylı biçimde araştırılmamıştı.

Grup içi (gençler ve yaşlılar) hafıza görevi başarısı çok ciddi farklılıklar göstermese de, genç yetişkinlerin grubunda hafıza tutarlılıklarının göstergesi olarak teta (yavaş beyin dalgaları) yoğunluğu gözlemlendi. Buna karşılık yaşlılarda -gençlerde gözlemlenmeyen- alfa titreşimi (görece daha hızlı beyin dalgaları) yoğunluğu gözlemlendi.

Gruplar arasında da hafıza başarıları arasında gözle görülür farklar olmamasına rağmen, ortaya çıkan beyin dalgaları görüngüleri birbirinden büyük ölçüde farklıydı. MRI görüntüleri ile yapısal farklılıkların da minimum düzeyde olduğunun gözlemlenmesi, beyin dalgaları aracılığıyla genç ve yetişkin beyinlerinde aktivite paternlerinin biribirinden hatırı sayılır biçimde farklı olduğu sonucunu ortaya çıkardı.


Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2.  Renante Rondina, Rosanna K. Olsen, Douglas A. McQuiggan, Zainab Fatima, Lingqian Li, Esther Oziel, Jed A. Meltzer, Jennifer D. Ryan. Age-related changes to oscillatory dynamics in hippocampal and neocortical networks. Neurobiology of Learning and Memory, 2015; DOI: 10.1016/j.nlm.2015.11.017

Beyin Dalgaları Elektrik Alanla Mı Yayılıyor?

Case Western Reserve University’den bilim insanları beyin içerisinde iletişim (nöronlar veya beyin bölgeleri arası etkileşim kastediliyor) sağlayan yeni bir yolu keşfetmiş olabilir.

Araştırmacıların keşfi, beyin dalgalarını incelerken hafıza ve epilepsi ile ilintili olası yeni hedeflerin tanımlanmasını ve sağlıklı beyin koşullarının daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir.

Yapılan araştırmada, nöral uyarının beyinde izlediği yolun bilindiği bir takım mekanizmalarda, sinir uyarıları çok yavaş bir hızda kaydedildi. Araştırmacılar, bu dalganın yayılımının tek açıklamasının; tespit edilebilecek zayıf bir elektrik alan tarafından yayılıyor olacağını belirtti. Laboratuvar çalışmaları ve bilgisayar modelleri de bu savı destekliyor.

Bugüne kadar bu fenomen üzerine çalışılıyor olsa da, bu araştırmadaki bağıntı daha önce kurulamamış, net bir kanıt da bulunamamıştı. Burada yapılan bağıntının da sonucunda bu yönü belirlenebilir elektrik alanla; çeşitli beyin süreçlerinin kontrolü ve geliştirilmesi için kognitif ritime müdahale edilebileceği veya bir takım hastalık koşularının modülasyonu yapılabileceği çıkarımı kolaylıkla yapılabilir.

Araştırmacılar bulgularını ve araştırmanın detaylarını The Journal of Neuroscience’da yayımladılar.

Araştırmacılar bugüne kadar beyin içindeki elektrik dalgalarının, dalga geçişini sağlamak için (dalga ile bilgi aktarımı) fazla zayıf olduğunu düşünüyorlardı. Ancak öyle görünüyor ki; beyin belki de sinaptik transmisyon (nöronlar arası uyarının direkt iletilmesi), difüzyon veya açıklık bağlantıları (teknik olarak ‘gap junctions’ terimi kullanılır) olmadan elektrik dalgaları ile iletişimini sağlıyor olabilir.

Alanlar Nasıl Çalışıyor 

Bilgisayar modelleri ve fare hipokampusları (beynin uzamsal navigasyon ve hafıza ile ilgili olan bölgesi) üzerinde yapılan testler; alanın, bir hücrede veya bir grup hücrede başlıyor olabileceğini gösteriyor.

Elektrik alan düşük genlikte de olsa, bu alan hemen yakınlardaki hücre veya hücreleri uyararak aktive edebiliyor, ki bunun sonucunda da bu hücrelerin yakınlarında olan diğerleri uyarılıyor ve saniyede 10 santimetre gibi bir oranla beyin boyunca uzanabilecek bir iletişim başlamış oluyor.

Araştırmacılar, farelerin hipokampuslarında, beyin içinde üretilen doğal elektrik alanı blokladıklarında ve hem laboratuvar kaplarındaki sinirler üzerindeki incelemelerde hem de bilgisayar modelinde benzer etkiyi yaratmak için hücreler arasındaki mesafeyi artırdıklarında dalganın hızının yavaşladığını gözlemlediler.

Araştırmacılara göre bu sonuçlar aktivite süresince yayılma mekanizmasının, elektrik alanla tutarlılık gösterdiğini ve de yavaşlama miktarının bu aradaki fark kadar olduğunu açığa çıkarıyor.

Uyku dalgaları ve uyku süresince hafıza oluşumunun bir anlamda devam etmesini sağlayan teta dalgaları ve epilepsi nöbeti dalgaları saniyede bir metre ilerleyebiliyorlar. Bu bize frekansları hakkında direkt bir bilgi veriyor ve araştırmacılar şimdi de elektrik alanın hem fizyoloji (normal durumlar) hem de patoloji (epilepsi ve diğer benzer hastalık koşulları) için olası etkilerini araştırmaya devam edecekler.

Eğer bir ilgisi varsa bir sonraki aşama da elektrik alanın bu anlamda normal durumlar veya patolojilerle ilgili nasıl bilgiler taşıdığını öğrenmek ve bunun üzerine epilepsi veya başka bilişsel hastalıklar / anomalilerin tedavisinde yeni adımlar atmak üzerine olacaktır.


Kaynak : Bilimfili, C. Qiu, R. S. Shivacharan, M. Zhang, D. M. Durand. Can Neural Activity Propagate by Endogenous Electrical Field? Journal of Neuroscience, 2015; 35 (48): 15800 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1045-15.2015