Görsel Sistemde Hareketle Tetiklenen Tahmin Mekanizmaları

Duyu sistemlerimiz günlük hayat içerisinde sürekli olarak uyaran bombardımanına maruz  kalır. Fiziksel uyaranlardan gelen sinyallerin işlemleneip anlamlandırılması beynimizdeki karmaşık nöral süreçlerin sonucudur. Örneğin, nesnelerden yansıyan ışık ışınlarının dalgaboylarının görsel sistemde işlemlenip  “renk” olarak anlamlandırdığımız algıları oluşturması, hareket eden cisimlerin hız ve hareket yönlerinin analizleri, üç boyutlu dünyadan gelen sinyalin retina üzerindeki iki boyutlu hücre dizilimi üzerine düşerek üç boyutlu bir görüntü olarak algıda yeniden inşası gibi görevler görme özelinde duyusal sistemin karmaşık hesaplamalar (computation) sonucunda gerçekleştirdiği ödevlerden yalnızca birkaçıdır. Ancak bu karmaşık hesaplamalar sırasında dış dünyadan gelen sinyalin görsel beyindeki uygun alanlara iletimi, işlemlenmesi ve bilinçli bir algı oluşturması belli bir vakit alır. Dolayısıyla sinyalin başlangıcıyla algısal farkındalığı arasında milisaniye ölçeğinde bir gecikme oluşur: Algı gerçekleşiğinde dış dünya halihazırda değişmiş, farklılaşmıştır. Son yıllarda, sinirsel iletimdeki bu gecikmeleri telafi etmek ve dış dünyadaki hareket sinyallerinin gerçeğe daha yakın bir zihinsel temsilini  oluşturabilmek için duyusal ve duyu-­motorsal sistemlerin geleceğe yönelik bir takım tahmin mekanizmaları yürüttüklerine dair literatürde önemli veriler raporlanmıştır. Bu bağlamda, örneğin,  kendisine doğru gelen bir topa vururken sistemin, topun ellere değeceği anda hangi  pozisyonda olacağını göz önünde bulundurarak hamleyi öngörüsel bir hesaplamaya göre gerçekleştirdiği düşünülmektedir. Bu çalışmalar bağlamında bu projenin amacı, görsel algı sırasında göz hareketleriyle takip edilen görsel uyaranların hareketine yönelik henüz açığa kavuşturulmamış öngörü mekanizmalarını araştırmak ve  duyu-­motorsal sistemlerin kullandığı tahmin mekanizmalarının açığa çıkarılmasında giderek daha da genişleyen literatüre yalnızca kuramsal olarak değil, özgün bir deney paradigmasıyla da katkıda bulunmaktır.

Yakın zamanda Current Biology dergisinde yayınlanan çalışmalarında Roach ve arkadaşları (2011), görsel kortekste hareket analizi yapan nöral birimlerin uyaranın hızını işlemlemenin yanısıra hareket yörüngesi üzerinde yakın gelecekte oluşturacağı uzamsal örüntünün bir öngörüsünü kodluyor da olabileceğini öne sürmüşlerdir. Psikofiziksel yöntemler kullanarak yaptıkları bu deneylerin sonucu,  sabit bir bant içinde sürüklenir hareket halinde (drifting) bir ızgara uyaranının hareket yönünde ve uyaranın devamı niteliğinde bir hedef uyaran gösterildiğinde, bu hedef uyaranının çok düşük kontrastlarda – silik görünümdeyken bile– tespit edilebildiğini göstermiştir. Roach ve arkadaşları, deney paradigmalarında duyu-­öngörüsel mekanizmaları gözler belli bir noktada sabitken araştırmıştır.  Oysa ki günlük hayat sırasında gözlerimiz sürekli olarak hareket halindedir. Dolayısıyla, bir kuşun uçuşunu izlerken yaptığımız gibi yavaş izleme göz takip hareketinin olduğu durumlard duyu-­motorsal sistemlerin öngörüsel  mekanizmalarının nasıl işleyeceği önemli bir araştırma sorusudur. Bizim bu projedeki amacımız, hem nesne hareketinin hem de yavaş izleme göz takip motor hareketinin söz konusu olduğu durumlarda hareket yörüngesindeki uzamsal örüntü tahminine yönelik sonuçların nasıl farklılaştığını ve bu tahmin mekanizmalarının görsel sistemde hangi aşamada, hangi beyin bölgelerinde varlık gösterdiğini psikofiziksel/davranışsal yöntemler kullanarak araştırmaktır. Deneylerde kullanmayı önerdiğimiz uyaranlardan biri olan karşı-­faz ızgara uyaranları, gözler sabit bir noktada sabitlenmişken hareket yönü belirsiz, kırpışan (flickering) bir algı uyandırmaktadır. Ancak son dönemde Terao ve arkadaşları tarafından yapılmış bir çalışma, karşı-­faz ızgara uyaranının yatay   bir düzlemde göz takip hareketiyle izlendiğinde farkındalığa ulaşan algısının,  onu meydana getiren bileşenlerden göz takip yönünün aksi yönünde hareket edeni tarafından baskılandığını göstermiştir. Deney paradigması için özellikle seçtiğimiz karşı-­faz ızgara uyaranlarına yönelik bu özellik, “sistemde uzamsal örüntü tahminleri için bilinçli farkındalık gerekli midir" gibi kritik bir soruya yanıt verebilmemizi de mümkün kılacaktır.