Yeni Bilgiler Öğrenirken Beynimiz Nasıl Değişiyor?

Yeni bilgiler öğrenmek ya da yeni bir hobi edinmek konusunda uzman olan beynimizde bu süreçte birtakım değişiklikler meydana geldiğini biliyor muydunuz? Gelin, bu süreci daha yakından inceleyelim.

Beynimiz Nasıl Değişir?

Beyinde uzun süreli işlevsel değişiklikler yeni şeyler öğrendiğimiz veya yeni bilgileri tekrar ederek kalıcı hale getirdiğimiz zaman meydana gelir. Beynin öğrenme ve değişme kapasitesi beyin plastisitesi ya da beyin esnekliği kavramı ile ifade edilir. Bu kavram özet olarak deneyimlerin beyindeki sinir yollarını yeniden nasıl düzenlediğini ifade eder.

Beyin esnekliğini zihnimizde oyun hamuru örneği ile somutlaştırabiliriz. Oyun hamuru ile bir pasta yaptığımızı düşünelim. Hamuru pasta haline getirebilmek için yuvarlamak, kenarlarından bastırmak, yeni hamur parçaları eklemek ve çıkarmak gerekebilir. Böylece hamurun şekli değişir. Benzer şekilde beyindeki sinir bağlantıları da deneyimlerimize veya duyusal tepkiye yanıt olarak yeniden düzenlenebilir.

Beyin esnekliği yaşam boyu gerçekleşen bir süreçtir ve birçok beyin hücresi bu sürece katılır. Beyin bireyin ömrü boyunca gelişir ve değişir. Ancak bu değişimler yaşamın belirli dönemlerinde daha baskın görülürken bazı dönemlerde etkisi azalabilir. Beyin esnekliği genetik faktörlere bağlıdır, ancak çevre şartlarından da etkilenebilir.

Bir bilginin öğrenilmesi sırasında beyinde oluşan değişiklikleri görebilmek için farklı yöntemler kullanılır. Bunlardan en yaygın olanı fMRI (işlevsel manyetik rezonans görüntüleme) yöntemidir. Bu cihaz beyinde kan akışında oluşan değişiklikleri tespit eder. Yeni bir şey öğrenirken beynin hangi bölgelerinde kan akışının arttığı yani beynin hangi bölgelerinin etkin olduğu bu yöntemle belirlenebilir.

Doğduğumuz andan itibaren yeni şeyler öğrenmeye başlarız. Buna bağlı olarak da beynimizde birtakım değişiklikler ortaya çıkmaya başlar. Örneğin farelerle yapılan bir araştırma küçük bir farenin beyninde doğumdan sonraki ilk ayda milyonlarca sinir bağlantısı kurulduğunu gösteriyor. Kurulan her bir bağlantı beynin yapısını değiştiriyor. Bebeklik ve gençlik döneminde çok yoğun olan bu değişim ilerleyen yaşlarda da devam ediyor. Beyindeki değişim sinir hücrelerinin büyümesi; akson (sinirsel uyarıları ileten sinir lifi), dendrit (diğer nöronlardan gelen sinyalleri yakalayan uzantılar) ve sinaps (sinir hücreleri arasındaki iletişim noktaları) sayısının artması anlamına geliyor.

Öğrenme sürecinde pratik yapmak yani tekrar, edinilen bilgilerin ya da becerilerin kalıcı olmasındaki en önemli aşamadır. Bir bilgiyi ya da davranışı tekrar etmek onu daha kolay hatırlamamızı ya da gerçekleştirmemizi sağlamanın yanı sıra beynimizi de değiştirir. Örneğin araştırmalar atıcılık, okçuluk, golf gibi sporlarla uğraşan profesyonel sporcuların ilgilendikleri sporu yaparken beyinlerinin daha verimli çalıştığını ve amatörlere göre daha az enerji harcadığını gösteriyor.

Yapılan bir araştırmada sağ elini kullanan 18 profesyonel ve 18 amatör okçudan ok atmaları istendi. Sporcular ok atarken fMRI cihazı ile beyin etkinlikleri ölçüldü. Sonuçta amatör okçuların beyin etkinliklerinin profesyonel okçularınkine göre daha yüksek olduğu belirlendi. Yeni öğrenilen bir hareket gerçekleştirilirken başlangıçta çok fazla beyin etkinliği gerekiyor. Hareket tekrar edildiğinde otonom hale geliyor. Bu, bir davranış tekrar edildiğinde o hareketi gerçekleştirirken beynin daha az enerji harcadığı anlamına geliyor.

Cornell Üniversitesi'nden bilim insanları beynin öğrenirken nasıl değiştiğini anlamak için geçmişte yeni görevler verilip öğrenme süreci izlenen bireylere ait araştırmaların sonuçlarını analiz etti. Sonuçta yeni bir bilgi öğrenilirken ya da bir hareket ilk defa gerçekleştirilirken insanların beyinlerinde dikkatle ilgili alanların etkinliğinin pratik yaptıkça ve tekrar ettikçe azaldığı anlaşıldı. Ayrıca bu süreçte beynin hayal kurma ve düşünme ile ilişkili bölgelerinin etkinliğinin arttığı belirlendi. Yani insanlar tekrar ettikleri bir davranışı gerçekleştirirken aynı zamanda geçmişteki bir olayı hatırlayabilir ya da gelecekle ilgili bir şey düşünebilirler.

Aslında deneyimlediğimiz durumu (örneğin öğrendiğimiz bir bilgi ya da gerçekleştirdiğimiz bir hobi) düşünmeyi bırakmak, o davranışı daha kusursuz bir şekilde gerçekleştirmeye başladığımız anlamına gelebilir.

Pisa Üniversitesi’nde yapılan bir araştırmada ise Formula 1 aracı kullanan sürücüler ile normal araç kullanan sürücülerin beyin etkinlikleri arasındaki farklılıklar incelendi. Sonuçlar son derece zorlu koşullar altında, en yüksek seviyede ve hatasız bir şekilde performans gösterecek şekilde eğitilen profesyonel yarış arabası sürücülerinin beyinlerinde gerçekleştirdikleri görevlerle ilgili bölümler arasındaki bağlantının normal sürücülerdekine göre daha güçlü olduğunu gösteriyor. Bu durum profesyonel sürücülerin beyinlerinin “sinirsel verimliliğinin” daha yüksek olduğu anlamına geliyor.

Öğrenme Sırasında Beynin Hangi Hücreleri Değişiyor?

Nöronlar beyindeki en bilinen hücrelerdir. Ancak gliyal olarak isimlendirilen hücreler beyindeki hücrelerin yaklaşık yarısını oluşturuyor. Gliyal hücrelerinin temel işlevinin nöronları bir arada tutmak olduğu düşünülüyordu. Ancak son yıllarda yapılan bir araştırma gliyal hücrelerinin de öğrenme sürecinde etkili olduğunu gösteriyor.

Nöronlar gliyal hücreleri tarafından çevrelenir ve korunurlar. Gliyal hücreleri sinir aksonlarının etrafını sarar. Bu yapı miyelin kılıfı olarak isimlendirilir. Protein ve yağdan oluşan miyelin kılıfı aksonların çevresinde yalıtım sağlar. Böylece sinir uyarılarının iletimini hızlandırır.

ABD Ulusal Sağlık Enstitüsü araştırmacılarından R. Douglas Fields, yeni becerilerin öğrenildiği sırada bir aksonun etrafında yalıtım sağlayan miyelin miktarının arttığını buldu. Bu değişim tek bir gliyal hücresinin büyüklüğünün artması ve kılıfsız aksonlara yeni gliyal hücrelerinin eklenmesi şeklinde gerçekleşebiliyor. Bu değişiklikler bir nöronun sinyal iletme yeteneğini geliştirerek daha iyi öğrenmeye yol açar.

Öğrenme sürecini inceleyen farklı bilim insanlarının çalışmalarından yapılacak ortak bir çıkarıma göre bilgiyi daha uzun süreye yayarak, parçalara bölerek ve belirli aralıklarla tekrarlayarak kalıcı hale getirebiliriz. Böylece beynimize yeni bilgilerin beynimizdeki hücrelerde kalıcı hale gelmesi için yeterli imkânı verebiliriz.

• https://www.sciencenewsforstudents.org/article/learning-rewires-brain
• Gallicchio, G.,Cooke, A., Ring, C., “Practice makes efficient: Cortical alpha oscillations are associated with improved golf putting performance.”, Sport, Exercise, and Performance Psychology, Cilt 6, Sayı 1, s. 89-102, 2017.
• Greenough, W. T., Black, J. E., & Wallace, C. S., “Experience and Brain Development.”, Child Development, Cilt 58, Sayı 3, s. 539-559, 1987.
• Johnson, M. H., Munakata, Y., Gilmore, R. O., “Experience and Brain Development”, Brain Development and Cognition: A reader, Second Edition, s. 186-216, 1993.
• Keleş, E., Çepni, S., “Beyin ve Öğrenme”, Türk Fen Eğitimi Dergisi, Cilt 3, Sayı 2, s. 66-82, 2006.
• Cox, D. D., Savoy, R. L., “Functional magnetic resonance imaging (fMRI) ‘brain reading’: detectingand classifying distributed patterns of fMRI activity in human visual cortex.”, Neuroimage, Cilt 19, Sayı 2, s. 261-270, 2003.
• Lee, C. Y. ve ark., “Neural correlates of motor imagery for elite archers.”, NMR in Biomedicine, Cilt 4, Sayı 4, s. 366-372, 2011.
• Bernardi, G. ve ark., “How Skill Expertise Shapes the Brain Functional Architecture: An fMRI Study of Visuo-Spatial and Motor Processing in Professional Racing-Car and Naïve Drivers.”, PloSone, Cilt 8, Sayı 10, Makale no: e77764.
• Patel, R. Spreng, R. N., Turner, G. R., “Functional brain changes following cognitive and motor skills training: A quantitative meta-analysis.”, Neurorehabilitation and Neural Repair, Cilt 27, Sayı 2012.
• Chudler, E. H., “Brain Plasticity: What is it? Learning and Memory”
• Fields., R.D., “White matter in learning, cognition and psychiatric disorders.”, Trends in Nerosciences, Cilt 31, Sayı 7, s. 361-370, 2008.