İnsan frontal göz alanlarında ultrason ile tercih davranışının hızlı modülasyonu

Bu araştırma günlük tercihler için neden önem taşıyor

Çevresel görsel uyaranların yanıp sönmesi gibi birçok ani tercihlerimiz otomatikmiş gibi hissedilir. Oysa bunlar kafatasının derinliklerindeki küçük beyin bölgelerindeki hassas etkinlikle yönlendirilir. Bu çalışma, başın dışından uygulanan nazik ultrason darbelerinin insanlarda bu hızlı göz hareketi tercihlerinde birkaç yüz milisaniye içinde etkide bulunabildiğini gösteriyor. Çalışma, ses dalgalarını beyin devrelerinin karar verme süreçlerini incelemek için kullanma olanağı sunuyor ve cerrahi müdahale ya da implante cihaz gerektirmeyen, ileriye dönük hedefe yönelik tedavilere işaret ediyor.

Beyin aktivitesini yönlendirmek için yeni bir yol

Bilim insanları uzun süredir hem mekânsal olarak nokta atışı hassasiyete hem de milisaniye düzeyinde zamanlamaya sahip araçlar arıyor. Manyetik veya elektriksel stimülasyon gibi mevcut yöntemler geniş alanları etkileyebilir ve bazen güçlü, rahatsız edici tepkilere yol açabilir. Buna karşılık, transkraniyal ultrason stimülasyonu (TUS), işitme aralığının çok üzerindeki frekanstaki odaklanmış ses dalgalarını kullanarak cerrahi müdahale olmadan beyin dokusunu nazikçe etkiler. Hayvan çalışmalarında TUS’un belirli beyin devrelerine etki ederek tercihleri yönlendirebileceği öne sürülmüştü, ancak aynı hassas ve anlık etkilerin insanlarda güvenli biçimde elde edilip edilemeyeceği; uyarının uyarıcı mı, baskılayıcı mı yoksa devam eden aktiviteyi basitçe bozup bozmayacağı belirsizdi.

Beynin göz hareketini kontrol eden merkezini hedeflemek

Araştırmacılar, bir sonraki bakışımızın nereye olacağına karar verilmesine yardımcı olan, beynin her iki tarafında yer alan küçük bölgeler olan frontal göz alanlarına (FEF) odaklandı. Her bir FEF esasen karşı uzaydaki hızlı göz hareketleri ya da sakkadları kontrol eder. Bu, FEF’i test için ideal kılar: uyarı çıktısını değiştirirse, göz hareketi tercihleri açık ve ölçülebilir biçimde kaymalıdır. Çalışmada 35 gönüllü basit bir oyun oynadı. Her denemede, merkezdeki sabit bakış noktasının solunda ve sağında olmak üzere iki kısa “gezegen” hedefi birbirinin ardına, yalnızca birkaç milisaniyelik farklarla belirdi. Katılımcılar ilk görünen hedefe olabildiğince hızlı bakmak zorundaydı ve doğruluğa göre puan kazanıp kaybettiler.

Dengeleri incelikle eğen ses darbeleri

Kritik denemeler sırasında ekip, ilk hedef belirdiği anda sol veya sağ FEF’e 500 milisaniyelik odaklanmış ultrason trenleri uyguladı. Diğer denemelerde el motor korteksinin kontrol bölgesine uyarı verildi ya da yalnızca ultrason yerine maskeleme sesi çalındı. Görev, birçok denemede iki hedef arasındaki zaman farklarının çok küçük olacağı biçimde tasarlandı; bu da “doğru” yanıtı belirsizleştirip beyindeki çok küçük bir önyargının bile tercihleri etkilemesini kolaylaştırdı. Temel sonuç şuydu: FEF’e uygulanan TUS, karşı uzaya doğru sakkadları güvenilir şekilde artırdı: sol FEF uyarıldığında sağa bakışlar, sağ FEF uyarıldığında sola bakışlar daha sık oldu; özellikle görsel kanıt belirsiz olduğunda bu etki belirgindi. Önemli olarak, el motor alanına uygulanan benzer ultrason göz tercihlerini kaydırmadı; bu da etkinin cihazdan kaynaklanan genel duyumlar veya sesler değil, göz-hareket kontrol devresine özgü olduğunu gösterdi.

Beyin kimyası kimin daha fazla etkilendiğini açıklamaya yardımcı oluyor

Herkesin tercihleri aynı ölçüde değişmedi. Bunun nedenini anlamak için araştırmacılar manyetik rezonans spektroskopi kullanarak sol FEF ve sol motor kortekste GABA+ düzeylerini, yani inhibitör beyin kimyasının bir belirtecini ölçtü. FEF’te başlangıçta daha düşük GABA+ düzeyine—yani daha düşük inhibisyon tonuna—sahip olan katılımcılar, ultrasonun yarattığı göz hareketi önyargısında en büyük değişimi gösterdi; daha yüksek inhibisyon tonuna sahip olanların değişimi daha az oldu. Bu ilişki FEF’e özgüydü: motor korteksteki GABA+ düzeyleri TUS’un göz tercihleri üzerindeki etkisini öngörmedi. Bulgular, ultrasonun beyin aktivitesini tek yönde sabitçe açıp kapatmadığını; bunun yerine her bireyin beynindeki uyarılma ve inhibisyon dengesine bağlı olarak etkileştiğini öne sürüyor.

Hızlı, hassas ve gelecekteki uygulamalar için umut verici

Etkilerin zamanlaması belirleyici. Göz hareketlerindeki kayma, katılımcıların gözlerini hareket ettirmeden önce uyarımdan yaklaşık 265 milisaniyeden daha az maruz kaldığı en hızlı denemelerde bile ortaya çıktı. Aynı zamanda, genel doğrulukta bir düşüş yoktu ve önyargının bir sonraki denemeye taşındığına dair çok az kanıt vardı. Bunlar birlikte TUS’un kaba, uzun süreli bir bozma değil, devam eden beyin hesaplamaları üzerinde anlık bir “dürtme” olarak hareket edebileceğini düşündürüyor. Gayri uzman bir gözlemci için alınacak ders şudur: dikkatle ayarlanmış ultrason gerçek zamanlı olarak küçük göz-hareketi kararlarımızı yönlendirebilir ve etkinin gücü her beynin temel kimyasına bağlıdır. Bu da odaklanmış ultrasonu insan beyninde nedensellik bağlantılarını haritalamak için güçlü, invaziv olmayan bir araç ve dikkat, hareket ve karar verme bozukluklarına yönelik gelecekteki kişiselleştirilmiş tedavilere doğru atılan bir adım olarak konumlandırır.

Atıf: Farboud, S., Kop, B.R., Koolschijn, R.S. et al. Rapid modulation of choice behavior by ultrasound on the human frontal eye fields. Nat Commun 17, 2966 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69854-7

Anahtar kelimeler: transkraniyal ultrason, göz hareketleri, beyin stimülasyonu, karar verme, GABA inhibisyonu