Yeni Deneyimler Öğrenmeyi Geliştiriyor

Yeni Deneyimler Öğrenmeyi Geliştiriyor

Yeni durumlara hızla uyum sağlama yeteneği hayatta kalmak için çok önemlidir. Bu esneklik birçok nöropsikiyatrik hastalıkta bozulmuştur. Yeni deneyimlerin, bilişsel esnekliği kolaylaştırmak için beyin devrelerini nasıl etkilediğini anlamak önemlidir.

Fareler üzerinde yapılan bir çalışma, yeni deneyimlere maruz kalmanın hipokampus ve prefrontal korteksindeki yerleşik temsilleri azaltarak ve farelerin yeni navigasyon stratejileri öğrendiğini gösteriyor. 

Yeni bir deneyime maruz kalmanın etkileri

Mekansal öğrenme, ventral hipokampus ile medial prefrontal arasındaki devreye bağlıdır. Bu beyin yapıları arasındaki bağlantı, uzamsal öğrenme süreci boyunca güçlenir. Bununla birlikte, bağlantı maksimum güçte kalırsa, daha sonra yeni görevlere ve kurallara adaptasyonu zorlaştırır. Araştırmacılar, yeni bir deneyime maruz kalmanın, yerleşik hipokampal-prefrontal bağlantıyı azalttığını ve esnek mekansal öğrenmeyi sağlayan çevresel bir tetikleyici işlevi görebileceğini varsaydılar.

Araştırma kapsamındaki ilk görevde fareler ödül almak üzere labirentte gezinmeleri için eğitildi. Bazı farelerin daha önce görmedikleri bir yeri keşfetmelerine izin verilirken, diğerlerinin daima tanıdık bir alanda gezinmelerine izin verildi. Fareler daha sonraki aşamada yine bir ödül almak üzere, yeni bir navigasyon stratejisine geçmeyi gerektiren görevle meşgul oldu. Beklendiği gibi, tüm fareler ilk başta orijinal navigasyon stratejilerini tercih ettiler. Ancak daha önce yeni bir alanı keşfetmiş olan fareler, öğrendikleri ilk stratejiyi yavaş yavaş aştı ve yeni navigasyon stratejisini 40 deneme eğitim seansının yarısına doğru başarıyla öğrendi.

Araştırmacılar, yeniliğe maruz kalan farelerin, görev taleplerine göre stratejilerini güncellediklerini ve gerektiğinde orijinal stratejiye geri dönebildiklerini buldular. Ayrıca ventral hipokampustan alınan kayıtları incelediklerinde, teta dalgasının yeni alanın keşfi sırasında ve onu izleyen saatte güçlendiğini keşfettiler; ancak ardışık iki gün içinde fareler alana alıştıkça teta dalgasısının azaldığını gördüler.

Aynı zamanda, medial prefrontal korteksteki nöronlar azalmış teta dalgası senkronizasyonu gösterdi ve hipokampal aktivite ile prefrontal aktivite arasındaki korelasyonlar zayıfladı. Bu ve diğer bulgular, yeniliğe maruz kalmanın, ventral hipokampus ve medial prefrontal korteks arasındaki sinaptik bağlantıları azalttığını ve öğrenme ile ilişkili bağlantının daha sonra güçlendirilmesine izin vermek için devreyi sıfırladığını göstermektedir.

Fareleri yeniliğe maruz bırakmak, vHPC aktivitesini teta (4-12 Hz) salınımlarına yeniden düzenleyerek ve mevcut vHPC-mPFC bağlantısını zayıflattı, önceden kodlanmış bir stratejiyi bozdu. Fareler daha sonra yeni bir göreve adapte olduklarında, vHPC nöronları yeni görevle ilişkili aktivite geliştirdi, vHPC-mPFC bağlantısı güçlendirdi ve mPFC nöronları yeni kuralları kodlamak için güncellendi.

Bu sonuçlar, yeni deneyimin öğrenmeyi desteklediğini ve böylece sonraki öğrenmeyle ilişkili devrenin plastisitesini mümkün kıldığını göstermektedir.

KAYNAK:
– Alan J. Park; Alexander Z. Harris; Kelly M. Martyniuk; Chia-Yuan Chang; Atheir I. Abbas; Daniel C. Lowes; Christoph Kellendonk; Joseph A. Gogos; Joshua A. Gordon. Reset Of Hippocampal–Prefrontal Circuitry Facilitates Learning. Nature, DOI: 10.1038/s41586-021-03272-1

– New experiences enhance learning by resetting key brain circuit. National Institute of Mental Health (NIMH)