Beyin Örgütlenmesine Dair Yeni Bir Kuram Bilincin Gizemini Hedef Alıyor

Bilinç, beynin en anlaşılmaz gizemlerinden biridir. Termodinamikten esinlenen yeni bir kuram, beyindeki sinir ağlarının nasıl örgütlenerek kısa bir süre için anılara, düşüncelere ve bilince yol açtığını açıklayan üst düzey bir bakış açısı sunuyor.

Farkındalığın anahtarı enerjinin gel-gitidir: Nöronlar bilgi işlemeyi desteklemek için işlevsel olarak bir araya geldiklerinde, etkinlik örüntüleri okyanus dalgaları gibi senkronize olur. Bu süreç, görünmez bir el gibi termodinamik ilkeler tarafından doğal olarak yönlendirilir: Bu ilkeler bilinçli farkındalığı destekleyen sinirsel bağlantıları geliştirirler. Bu süreçteki kesintiler sinir ağları arasındaki iletişimi bozarak epilepsi, otizm veya şizofreni gibi nörolojik bozukluklara yol açar.

Yol Gösterici İlke Olarak Enerji Durumları

Bilim insanları uzun zamandır bilincin beyinde nöronlar arasındaki yaygın olarak dağılmış eşgüdümlü faaliyetten kaynaklandığını varsaymaktadır. Global Çalışma Alanı Kuramı (Global Workspace Theory) adlı bir çerçeve, bazı beyin bölgelerinin bilgiyi birbiriyle bağlantılı çok sayıda beyin alanı boyunca uzay ve zaman içinde bütünleştirdiğini ve bunun da bellek, dikkat ve dil gibi çeşitli süreçler için global olarak kullanılabilir verilerle sonuçlandığını ileri sürmektedir. Bütünleşik Bilgi Kuramı (Integrated Information Theory) adlı başka bir hipotez ise bilincin, beynin yoğun bağlantılarının sonucu olduğuna (ve bunun derecesinin hesaplanabileceğine) inanmaktadır.

Onlarca yıllık çalışmalara rağmen, bu kuramlar daha zor bir soruyu doğrudan ele almamaktadır: Bilincin beyinde ortaya çıkması için bu bağlantıları yönlendiren ilkeler nelerdir? Kilitli kalmış (locked-in) hastalarla iletişim kurmaya ve akıllı makinelerde bilinci belirlemeye odaklanan çabalar giderek artarken, beyin örgütlenmesini yönlendiren biyolojik ilkelerin peşinde koşmak giderek daha önemli hale gelmektedir.

Yeni çalışma, klasik fiziği (özellikle termodinamiğin bazı yasalarını) çağdaş sinirsel aktivite kayıtlarıyla birleştirerek, serbest enerjideki değişikliklerin (bir sistemin içinde mevcut enerji miktarının) sinir ağlarındaki aktiviteyi kısa süreliğine senkronize etmeye nasıl yardımcı olduğuna dair genel bir çerçeve çiziyor.

Bilinçli durumlar sırasında, beyin farklı duyulardan gelen bilgileri hem etkin biçimde bütünleştirmeli, hem de ayırmalıdır. Bu nedenle, bilinçsizken olduğundan daha fazla enerji tüketir. Araştırma ekibi her biri bir beyin “makro durumu” olarak kabul edilen uyanıklık, uyku, koma ve nöbetler sırasında insanların sinirsel kayıtlarını kullanarak, bilinçli durum sırasındaki entropinin bilinçsiz durumlardakinden daha yüksek olduğunu buldu. Bir kavram olarak, entropi birçok özel şekilde yorumlanabilir ve ölçülebilir. Burada, entropi senkronize veya “bağlı” beyin ağlarının yapılandırma sayısıyla ilişkilidir.

Çalışmayı yürüten Perez Velazquez ve meslektaşları, “Daha fazla nöron bağlandıkça enerji dağılır” diyor. Termodinamik denklemler kullanan modeller, sağlıklı ve bilinçli durumların daha fazla dağılmaya eğilimli olduğunu gösteriyor.

Ancak, mesele sadece beyindeki serbest enerji miktarı değil.

Her makro durum, birden fazla yapılandırılabilir mikro durumdan oluşur. Bilinçli farkındalık sırasında, beyinde optimum sayıda bağlı sinir ağı ve bilişi desteklemek için çok daha fazla mikro durum bulunur. Buna karşılık, nöbetler gibi bilinçsiz durumlar sırasında, çok fazla bağlı sinir ağı vardır ve bu da daha az mikro duruma neden olur; böylece daha düşük entropi ve daha yüksek serbest enerji, beynin arızalanmasına neden olur.

Yazarlar, “Sağlıklı beyin durumlarını sürdürmek, beyindeki toplam enerji miktarıyla değil […] daha çok enerjinin nasıl örgütlendiğiyle ilgilidir” diyor.

Beyin Örgütlenmesine Dair Genel Bir İlke

Hepsi birlikte beyin örgütlenmesine enerji farkları (gradient) ve dağılımı merceğinden bakmak sağlıklı, bilinçli beyin durumlarını bilinçsiz olanlardan ayırabilen bir kurama -veya geçici olarak bir “ilkeye”- dönüşür. Bu nedenle ekip, yaklaşımlarının, örneğin belirli epileptik nöbetlerde bilinç bozulduğunda ne olduğunu daha fazla açıklamak için kullanılabileceğine inanıyor.

Bu ilkeyi kullanarak ekip, normal beyin aktivitesinin anormal durumlara nasıl dönüşebileceğine dair bir yorum sundu. Nöronlar aşırı aktifleştiğinde, bu, çok uzun süren veya beynin çok geniş bölgelerine ulaşan normalden daha yüksek bir senkronizasyonla sonuçlanır. Başka deyişle, beyin çok kararlı bir duruma yerleşir. Bu fikir bilince dair Beyin-Davranış Sürekliliği’nde ayrıntılı olarak açıklanmış olan daha önceki bir yorumla da örtüşmektedir. 

Sonuç olarak, beyin daha düşük entropiye ve dolayısıyla değişken beyin aktivite kalıpları oluşturma yeteneğine (yani, daha az mikro duruma) sahiptir: Bu, etkileşimli sinir ağı konfigürasyonunun daha az sayıda olmasına neden olur. Bu da beyni dış dünyaya hızlı ve esnek bir şekilde uyum sağlama yeteneğinden yoksun bırakır. Bazı durumlarda, bilinç de dağılır.

Kaynak: A new theory of brain organization takes aim at the mystery of consciousness

October 27, 2019.  https://neurosciencenews.com/brain-organization-consciousness-15132/

Sünger hücreleri sinir sisteminin kökenine işaret ediyor olabilir

Süngerler basit yaratıklardır, fakat arıtma tesisi uzmanıdırlar: Her gün on binlerce ton suyu vücutlarından geçirip süzerler. Beyinleri ya da nöronları olmadığından, bu sürece hakimiyetleri çok çarpıcıdır. Science‘da yayınlanan bir çalışma, süngerlerin beslenmelerini düzenlemek ve potansiyel olarak istilacı bakterileri ayıklamak için karmaşık bir hücre iletişim sistemi kullandığını ortaya koyuyor (J. M. Musser ve diğerleri. Science https://doi.org/g4xt; 2021). Bu bulgular, araştırmacıların hayvanların sinir sistemlerinin nasıl evrimleştiğini anlamalarına yardımcı olabilir, diyor Connecticut, New Haven’daki Yale Üniversitesi’nde evrimsel biyolog olan Casey Dunn. “Bu, süngerleri yeni bir ışıkta görmemizi sağlayan gerçekten heyecan verici bir çalışma” diyor.

Credit: Willem Kolvoort/Nature Picture Library

Hücreler sıklıkla birbirleriyle iletişim kurar ve nöronlar bunu sinaps adı verilen bağlantılar aracılığıyla sinyaller ileterek yapar. Önceki araştırmalar, nöronları olmamasına karşın süngerlerin sinapsların işlev görmesine yardımcı olan proteinleri kodlayan genlere sahip olduğunu bulmuştu (M. Srivastava ve diğerleri. Nature 466, 720–726; 2010). 

Bu genlerin hangi hücrelerde ifade edildiğini keşfetmek için Almanya, Heidelberg’deki Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nda (EMBL) evrimsel biyolog olan Detlev Arendt ve meslektaşları, tatlı su süngerinin (Spongilla lacustris) çeşitli bireysel hücrelerindeki RNA dizisini çıkardılar. Süngerin 18 farklı hücre tipine sahip olduğunu buldular. Bunların birkaçında sinaptik genler etkindi ve sindirim adalarının çevresinde kümelenmişti. Bu, bir tür hücresel iletişim formunun hayvanın süzerek beslenme (arıtma tesisi) davranışını koordine ettiğini düşündürüyor.

Araştırmacılar daha sonra bu hücre tiplerinden birini incelemek için X-ışını görüntüleme ve elektron mikroskobu kullandılar ve bunlara salgısal nöroid hücreler adını verdiler. Taramalar, nöroidlerin süngerlerin koanositlere (choanocyte: süngerlerin su akışı sistemlerini yöneten ve besinlerinin çoğunu yakalayan tüy-benzeri çıkıntıları olan hücrelere) ulaşmak için uzun kollar gönderdiğini ortaya koydu. Bu kollar nöroidlerin koanosistlerle iletişim kurmasını mümkün kılıyor, böylece su akışı sistemini duraklatıp artıkları ya da yabancı mikropları temizleyebiliyorlar. Ancak, bu nöroid hücreler sinir değil ve sinaps olduklarını gösteren bir işaret de yok. 

Aslında bu hücre tipi gerçek bir sinir sisteminin öncüsü olabilir, diyor çalışmanın ortak yazarı olan EMBL’de evrimsel biyolog olan Jacob Musser. “Ara bir noktadayız, tüm bu bağımsız parçalar zaten elimizde, şimdi onları daha kapsamlı bir şekilde bir araya getirme aşamasındayız, ancak, hızlı bir sinaps oluşturmak için gereken tüm karşılıklı bağlantıları kurduğumuz da söylenemez” diyor.

Bazı bilim insanları bu hücrelere sinir sisteminin öncüsü demenin zorlama olduğunu düşünüyor. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’da evrimsel gelişim biyoloğu olan Linda Holland, “Bu sonuç ayartıcı, ama henüz kesin bir şey yok” diyor. Sinir sistemlerinin bu hücresel iletişim sisteminden mi evrimleştiğini, yoksa daha önce mi (hatta bazılarının öne sürdüğü gibi birden fazla kez mi) ortaya çıktığını kanıtlamanın zor olacağını söylüyor. Kanada, Edmonton’daki Alberta Üniversitesi’nde deniz biyoloğu olan Sally Leys’ göre, tek hücreli ökaryotlar dahil olmak üzere birçok başka organizma da aynı sinaptik genleri içeriyor.

Maine, Lewiston’daki Bates College’da gelişimsel genetikçi olan April Hill, bilim insanlarının bu çalışmayı ve yöntemlerini bu yaygın bulunan süngerin daha fazla araştırılması için bir “itici güç” olarak kullanmasını umuyor. Diğer süngerlerin de benzer bir hücresel iletişim sistemi kullanıp kullanmadığının, yanıtlanmamış önemli bir soru olmaya devam ettiğini ekliyor.

Kaynak: Kozlov M. Sponge Cells Hint at Origins of Nervous System

Nature, 599: 193.

Böcekler (ve Diğer Hayvanlar da) Bilince Sahip

2022’de, Londra Queen Mary Üniversitesi’ndeki Arı Duyusal ve Davranışsal Ekoloji Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar, yaban arılarının dikkat çekici bir şey yaptığını gözlemlediler: Küçük, tüylü yaratıklar, yalnızca oyun olarak tanımlanabilecek bir aktivitede bulunuyorlardı. Arılara küçük tahta toplar verildiğinde, onları itip döndürüyorlardı. Davranışın çiftleşme veya hayatta kalma ile belirgin bir bağlantısı yoktu ve bilim insanları tarafından da ödüllendirilmiyordu. Görünüşe göre, sadece eğlence amaçlıydı.

Oyuncu arılar üzerine yapılan çalışma daha önce resmen kabul edilenden daha geniş bir hayvan grubunun bilinçli olduğunu düşündüren yeni bir bildiriyi destekliyor. Onlarca yıldır, bilim insanları arasında, bize benzer hayvanların (örneğin büyük maymunlar) -bizimkinden farklı olsa bile- bilinçli deneyime sahip olduğu konusunda geniş bir fikir birliği var. Ancak son yıllarda araştırmacılar, bilincin, tamamen farklı ve çok daha basit sinir sistemlerine sahip omurgasızlar da dahil olmak üzere, bizden çok farklı hayvanlar arasında da yaygın olabileceğini kabul etmeye başladılar.

Jeff Sebo, Kristin Andrews ve Jonathan Birch (soldan sağa), çeşitli hayvan zihinleri üzerine yapılan son araştırmaları değerlendirdikten sonra, bilim insanları ve filozofları bir araya getirerek bilinci daha fazla hayvana genişletmeyi amaçlayan bir bildiriyi imzalamaya karar verdiler.

Biyologlar ve filozoflar tarafından imzalanan yeni bildirge, bu görüşü resmen benimsiyor. Kısmen şöyle diyor: “Deneysel kanıtlar, (tüm sürüngenler, amfibiler ve balıklar dahil) tüm omurgalılarda ve (en azından kafadan bacaklı yumuşakçalar, on bacaklı kabuklular ve böcekler dahil) birçok omurgasızda en azından gerçekçi bir bilinçli deneyim olasılığını gösteriyor.” Bu ve diğer hayvanlarda karmaşık bilişsel davranışları tanımlayan son araştırma bulgularından esinlenen belge, yeni bir fikir birliğini temsil ediyor ve araştırmacıların bilinç için gereken sinirsel karmaşıklık derecesini abartmış olabileceklerini öne sürüyor.

Hayvan Bilincine İlişkin Dört Paragraftan Oluşan New York Bilinç Bildirgesi, bugün, 19 Nisan’da New York Üniversitesi’nde düzenlenen “Yeni Ortaya Çıkan Hayvan Bilinci Bilimi” adlı bir günlük konferansta açıklandı. York Üniversitesi’nden filozof ve bilişsel bilimci Kristin Andrews, New York Üniversitesi’nden filozof ve çevre bilimci Jeff Sebo ve London School of Economics and Political Science’dan filozof Jonathan Birch’in öncülük ettiği bildirgeye şu ana kadar psikologlar Nicola Clayton ve Irene Pepperberg, nörobilimciler Anil Seth ve Christof Koch, zoolog Lars Chittka ve filozoflar David Chalmers ve Peter Godfrey-Smith’in de aralarında bulunduğu 39 araştırmacı imza attı.

Bildiri, fenomenal bilinç olarak bilinen en temel bilinç türüne odaklanıyor. Kabaca ifade etmek gerekirse, bir yaratık fenomenal bilince sahipse, o yaratık olmak, “bir şeye benzer” olmaktır -filozof Thomas Nagel’in 1974 tarihli etkili makalesi “Yarasa olmak nasıl bir şeydir?”de dile getirdiği bir fikir. Nagel, bir yaratık bizden çok farklı olsa bile, “temelde bir organizmanın, yalnızca ve yalnızca o organizma olmak gibi bir şeyi varsa bilinçli zihinsel durumları vardır. … Buna deneyimin öznel karakteri diyebiliriz” diye yazmıştır. Bir yaratık fenomenal olarak bilinçliyse, acı, haz veya açlık gibi duyguları deneyimleme kapasitesine sahiptir, ancak öz farkındalık gibi daha karmaşık zihinsel durumları deneyimleme kapasitesine sahip değildir.

Sussex Üniversitesi’nde nörobilimci olan Seth, bir e-postada “Bildirinin insan olmayan bilinç sorunlarına ve insanın çok ötesinde bilinçli deneyimler olasılığına eşlik eden etik zorluklara daha fazla dikkat çekmesini umuyorum” diye yazmıştır. “Umarım bu, hayvan refahı konusunda tartışmaları ateşler, politika ve uygulamaları bilgilendirir ve ChatGPT gibi şeylerle olduğundan çok daha fazla ortak noktamızın diğer hayvanlarla olduğunu anlamamızı ve takdir etmemizi sağlar.”

Büyüyen Bir Farkındalık

Bildiri, Sebo, Andrews ve Birch arasındaki konuşmaların ardından geçen sonbaharda şekillenmeye başladı. Sebo, “Üçümüz, hayvan bilinci biliminde son 10 yılda, son 15 yılda ne kadar çok şey yaşandığından bahsediyorduk,” diye hatırlıyor. Örneğin, ahtapotların acı hissettiğini ve mürekkep balıklarının belirli geçmiş olayların ayrıntılarını hatırladığını artık biliyoruz. Balıklar üzerinde yapılan çalışmalar, çırçır balıpının bir tür “ayna testi”nden geçtiğini, bunun da bir dereceye kadar kendini tanımayı gösterdiğini ve zebra balıklarının merak belirtileri gösterdiğini buldu. Böcek dünyasında, arılar belirgin bir oyun davranışı gösterirken, Drosophila meyve sinekleri sosyal çevrelerinden etkilenen belirgin uyku düzenlerine sahiptir. Bu arada, kerevitler kaygı benzeri durumlar sergiler ve bu durumlar kaygı önleyici ilaçlarla değiştirilebilir.

Hayvanlarda uzun zamandır tam olmayan bilinç halleri olarak düşünülen bu ve diğer bilinçli durum belirtileri biyologları, bilişsel bilimcileri ve zihin filozoflarını heyecanlandırdı ve zorladı. Sebo, “Birçok insan, örneğin memelilerin ve kuşların ya bilinçli olduğunu ya da bilinçli olma olasılıklarının çok yüksek olduğunu bir süredir kabul etti, ancak diğer omurgalılara ve özellikle omurgasız hayvan türlerine daha az dikkat edildi” dedi. Konuşmalarda ve toplantılarda, uzmanlar büyük ölçüde bu hayvanların bilinç sahibi olması gerektiği konusunda hemfikirdi. Ancak, bu yeni oluşan fikir birliği diğer bilim insanları ve politika yapıcılar da dahil olmak üzere daha geniş bir kamuoyuna iletilmiyordu. Bu yüzden üç araştırmacı net, öz bir bildiri taslağı hazırlamaya ve bunu meslektaşları arasında onay için dolaştırmaya karar verdi. Sebo, bildirinin kapsamlı olmasının amaçlanmadığını, bunun yerine “alanın şu anda nerede olduğunu ve nereye gittiğini düşündüğümüzü” belirtmek için olduğunu söyledi.

Yeni bildiri, hayvan bilinci konusunda bilimsel fikir birliği oluşturma yönündeki en son çabayı güncelliyor. 2012 yılında araştırmacılar memeliler ve kuşlar da dahil olmak üzere insan olmayan çeşitli hayvanların “bilinçli davranışlar sergileme kapasitesine” sahip olduğunu ve “insanların bilinci oluşturan nörolojik alt yapılara sahip olma konusunda tek olmadıklarını” belirten Cambridge Bilinç Bildirgesi’ni yayınladılar.

Seth, yeni bildirgenin öncekinin kapsamını genişlettiğini ve daha dikkatli bir şekilde ifade edildiğini yazdı. “Bilimsel olarak dayatma yapmaya çalışmıyor, bunun yerine hayvan bilinci ve sahip olduğumuz kanıtlar ve kuramalr göz önüne alındığında ilgili etik konusunda neleri ciddiye almamız gerektiğini vurguluyor.” “Açık mektupların çığ gibi artmasından ve benzerlerinden yana olmadığını” ancak nihayetinde “bu bildirgenin desteklenmeye değer olduğu sonucuna vardığını” yazdı.

Sidney Üniversitesi’nde ahtapotlarla yoğun bir şekilde çalışan bir bilim felsefecisi olan Godfrey-Smith, bu yaratıkların sergilediği (problem çözme, alet kullanma ve oyun oynama davranışı dahil) karmaşık davranışların yalnızca bilincin göstergeleri olarak yorumlanabileceğine inanıyor. “Şeylerle, bizimle ve yeni nesnelerle böylesine ilgiyle etkileşime girmeleri içlerinde çok şey olup bittiğini düşünmemeyi çok zorlaştırıyor” dedi. Son zamanlarda ahtapotlar ve mürekkep balıklarındaki acı ve rüya benzeri durumları inceleyen makalelerin “aynı yöne işaret ettiğini… deneyimin hayatlarının gerçek bir parçası olduğuna” dikkat çekti.

Bildiride adı geçen hayvanların çoğunun beyinleri ve sinir sistemleri insanlarınkinden çok farklı olsa da araştırmacılar bunun bilinç için bir engel teşkil etmesi gerekmediğini söylüyor. Örneğin, bir arının beyni sadece yaklaşık bir milyon nöron içerirken, insanlarda bu sayı yaklaşık 86 milyardır. Ancak bu arı nöronlarının her biri yapısal olarak bir meşe ağacı kadar karmaşık olabilir. Oluşturdukları bağlantı ağı da inanılmaz derecede yoğundur ve her nöron belki 10.000 veya 100.000 diğer nöronla temas halindedir. Buna karşın, bir ahtapotun sinir sistemi başka şekillerde karmaşıktır. Organizasyonu merkezi olmaktan ziyade oldukça dağıtılmıştır; kopmuş bir kol, sağlam hayvanın davranışlarının çoğunu sergileyebilir.

Andrews, sonuç olarak, bilinç elde etmek için “düşündüğümüz kadar ekipmana ihtiyacımız olmayabilir” dedi. Örneğin, memeli beyninin dikkat, algı, bellek ve bilincin diğer temel yönlerinde rol oynadığına inanılan dış tabakası olan beyin kabuğunun (cerebral cortex) bile bildiride hedeflenen daha basit fenomenal bilinç için gerekli olmayabileceğini belirtti.

“Balıkların bilinçli olup olmadığı konusunda büyük bir tartışma vardı ve bunun çoğu, memelilerde gördüğümüz beyin yapılarından yoksun olmalarıyla ilgiliydi” dedi. “Ancak kuşlara, sürüngenlere ve amfibilere baktığınızda, çok farklı beyin yapılarına ve farklı evrimsel baskılara sahipler – ve yine de bu beyin yapılarından bazılarının, beyin kabuğunun insanlarda yaptığı türden işi yaptığını görüyoruz.”

Godfrey-Smith, bilinci gösteren davranışların “omurgalı veya insan mimarisine tamamen yabancı görünen bir mimaride var olabileceğini” belirterek buna katıldı.

Akıllı İlişkiler

Bildirgenin hayvanlara yönelik muamele ve özellikle de hayvanların acı çekmesinin önlenmesi açısından çıkarımları olsa da Sebo, odak noktasının acının ötesine geçmesi gerektiğini belirtti. İnsanların esaret altındaki hayvanların bedensel acı ve rahatsızlık yaşamasını engellemesinin yeterli olmadığını söyledi. “Ayrıca onlara içgüdülerini ifade etmelerine, çevrelerini keşfetmelerine, sosyal sistemlere katılmalarına ve aksi takdirde oldukları türden karmaşık etkenler olmalarına olanak tanıyan zenginleştirme ve fırsatlar da sağlamalıyız.”

Ancak daha geniş bir yelpazedeki hayvanlara -özellikle de çıkarlarını düşünmeye alışkın olmadığımız hayvanlara- “bilinçli” etiketini vermenin sonuçları basit değil. Örneğin, böceklerle olan ilişkimiz “kaçınılmaz olarak biraz düşmanca” olabilir, dedi Godfrey-Smith. Bazı zararlılar ekinleri yer ve sivrisinekler hastalık taşıyabilir. “Sivrisineklerle bir şekilde barışabileceğimiz fikri, balıklarla ve ahtapotlarla barışabileceğimiz fikrinden çok farklı…” dedi.

Benzer şekilde, biyoloji araştırmalarında yaygın olarak kullanılan Drosophila gibi böceklerin refahına çok az dikkat ediliyor. Pennsylvania Üniversitesi’nde bilincin sinirsel temellerini araştıran ve bildirgeyi imzalayan Matilda Gibbons, “Araştırmada çiftlik hayvanlarının ve farelerin refahını düşünüyoruz, ancak böceklerin refahını asla düşünmüyoruz” dedi.

Bilimsel kuruluşlar laboratuvar farelerinin tedavisi için bazı standartlar oluşturmuş olsa da, bugünkü bildirinin böceklerin tedavisi için yeni standartlara yol açıp açmayacağı belli değil. Ancak yeni bilimsel bulgular bazen yeni politikaları tetikliyor. Örneğin, İngiltere, London School of Economics’in bir raporunun bu hayvanların acı, sıkıntı veya zarar görebileceğini belirtmesinin ardından ahtapotlar, yengeçler ve ıstakozlar için korumayı artırmak üzere yasa çıkardı.

Bildiride yapay zekadan hiç bahsedilmese de, olası yapay zeka bilinci konusu hayvan bilinci araştırmacılarının aklında. Sebo, “Mevcut yapay zeka sistemlerinin bilinçli olma olasılığı çok düşük” dedi. Ancak, hayvan zihinleri hakkında öğrendikleri “bana duraklama fırsatı veriyor ve konuya ihtiyatlı ve alçakgönüllülükle yaklaşmamı sağlıyor.”

Andrews, bildirinin genellikle göz ardı edilen hayvanlar hakkında daha fazla araştırmayı tetiklemesini umuyor; bu, hayvan dünyasında bilincin kapsamına ilişkin farkındalığımızı daha da genişletme potansiyeline sahip bir hareket. “Neredeyse her üniversitede bulunan tüm bu nematod kurtları ve meyve sinekleri – bunlarda bilinci inceleyin” dedi. “Zaten bunlara sahipsiniz. Laboratuvarınızdaki birinin bir projeye ihtiyacı olacak. O projeyi bir bilinç projesi yapın. Bunu hayal edin!”

Dan Falk. Insects and Other Animals Have Consciousness, Experts Declare. April 19, 2024. http://www.quantamagazine.org/insects-and-other-animals-have-consciousness-experts-declare-20240419

Beynin Bir Anıyı Nerede Koruyacağına O Anının Yararlı Olup Olmaması Yol Gösteriyor

Bellek tek bir bilimsel gizemi temsil etmez; birçok gizemli yönü var. Sinirbilimciler ve psikologlar beynimizde bir arada var olan çeşitli bellek türlerini tanımaya başladılar: Geçmiş deneyimlerin epizodik anıları, olguların semantik anıları, kısa ve uzun vadeli anılar ve daha fazlası… Bunlar genellikle farklı özelliklere sahiptir ve hatta beynin farklı bölgelerinde yerleşmiş gibi görünmektedirler. Ancak bir anının nasıl ve neden bu şekilde sıralanması gerektiğini hangi özelliğinin belirlediği hiçbir zaman netlik kazanmadı.

by Kristina Armitage. https://www.quantamagazine.org/the-usefulness-of-a-memory-guides-where-the-brain-saves-it-20230830/#comments

Yapay sinir ağlarını kullanan deneylerle desteklenen yeni bir kuram, beynin anıları, gelecekte davranışlara yol göstermede ne kadar yararlı olabileceklerini değerlendirerek sıraladığını öne sürüyor. Özellikle, olgulardan (facts) kahvaltıda düzenli olarak yedikleriniz veya işe giderken yaptığınız yürüyüşler gibi faydalı, tekrarlayan deneyimlere kadar tahmin edilebilir şeylere ilişkin pek çok anının beyin kabuğunda (neokorteks) kaydedildiğini öne sürüyor. Burada anılar dünyayla ilgili genellemelere katkıda bulunabilirler. Bir partide içtiğiniz o eşsiz içeceğin tadı gibi, işe yarama olasılığı daha düşük olan anılar, hipokampus adı verilen denizatı şeklindeki bellek bankasında saklanır. Anıları yararlılıklarına ve genelleştirilebilirliklerine göre bu şekilde aktif olarak ayırmak, anıların güvenilirliğini yeni durumlarda yön bulmamıza yardımcı olacak şekilde optimize ediyor olabilir.

Yeni kuramın yazarları (Howard Hughes Tıp Enstitüsü Janelia Araştırma Kampüsü’nden sinir bilimci Weinan Sun ve James Fitzgerald, University College London’dan Andrew Saxe ve meslektaşları) bunu yakın zamanda Nature Neuroscience’da yayınlanan bir makalede açıkladılar. Makale beynin birbiriyle bağlantılı, birbirini tamamlayan iki öğrenme sistemine sahip olduğu yönündeki köklü fikri güncelliyor ve genişletiyor: Yeni bilgiyi hızla kodlayan hipokampus ve onu uzun vadeli depolama için yavaş yavaş entegre eden beyin kabuğu (neokorteks).

Bellekte tamamlayıcı öğrenme sistemleri fikrine öncülük eden ancak bu çalışmanın bir parçası olmayan Stanford Üniversitesi’nden bilişsel sinirbilimci James McClelland, bu kuramın 1990’ların ortasında kendi grubunun kuramını öne sürerken düşünmediği “genelleme yönlerini ele aldığını” belirtti. 

Bilim adamları, bellek oluşumunun en azından 1950’lerin başlarından beri çok aşamalı bir süreç olduğunu, kısmen bilimsel literatürde onlarca yıldır yalnızca H.M. olarak bilinen Henry Molaison adlı bir hasta üzerinde yaptıkları çalışmalardan fark ettiler. Hipokampüsünden kaynaklanan kontrol edilemeyen nöbetlerden muzdarip olduğu için cerrahlar onu  beyin yapısının çoğunu çıkararak tedavi etmişti. Daha sonra hasta çoğu açıdan epey normal görünüyordu: Kelime dağarcığı sağlamdı, çocukluk anılarını aklında tutuyordu ve ameliyattan önceki hayatına dair diğer ayrıntıları hatırlıyordu. Ancak, onunla ilgilenen hemşireyi her zaman unutuyordu. Ona baktığı on yıl boyunca her sabah kendini yeniden tanıtmak zorunda kalmıştı. Yeni uzun vadeli anılar yaratma yeteneğini tamamen kaybetmişti.

Molaison’un semptomları, bilim adamlarının yeni anıların önce hipokampusta oluştuğunu ve daha sonra yavaş yavaş beyin kabuğuna (neokorteks) aktarıldığını keşfetmesine yardımcı oldu. Bir süreliğine bunun tüm kalıcı anılar için geçerli olduğu yaygın biçimde varsayıldı. Ancak araştırmacılar, uzun vadede hipokampusa bağlı kalan anıların artan sayıda örneğini görmeye başladığında, başka bir şeyin de olduğu açıklığa kavuştu.

Yeni makalenin yazarları, bu anormalliğin ardındaki nedeni anlamak için yapay sinir ağlarına yöneldiler, çünkü beyindeki iç içe geçmiş milyonlarca nöronun işlevi, akıl almaz derecede karmaşıktır. Saxe, bu ağların “biyolojik nöronların yaklaşık bir idealleştirilmesi” olduğunu, ancak, gerçekte olduğundan çok daha basit olduğunu söyledi. Bu ağlar canlı nöronlar gibi, verileri alan, işleyen ve daha sonra ağın diğer katmanlarına ağırlıklı çıktılar sağlayan düğüm katmanlarına sahiptirler. Tıpkı nöronların sinapsları aracılığıyla birbirlerini etkilemesi gibi, yapay sinir ağlarındaki düğümler de diğer düğümlerden gelen girdilere göre aktivite seviyelerini ayarlar.

Ekip, öğretmen-defter-öğrenci modeli olarak adlandırdıkları hesaplamalı bir çerçeve geliştirmek için farklı işlevlere sahip üç sinir ağını birbirine bağladı. Öğretmen ağı, bir organizmanın kendisini içinde bulabileceği ortamı temsil ediyor, deneyim girdileri sağlıyordu. Dizüstü bilgisayar ağı, öğretmenin sağladığı her deneyimin tüm ayrıntılarını hızla kodlayan hipokampüsü temsil ediyordu. Öğrenci ağı, not defterine kaydedilenlere başvurarak öğretmenden gelen kalıplar üzerinde eğitim almıştı. Fitzgerald, “Öğrenci modelinin amacı nöronları (düğümleri) bulmak ve onların faaliyet kalıplarını nasıl yeniden oluşturabileceklerini açıklayan bağlantıları öğrenmektir” dedi.

Dizüstü bilgisayar ağındaki anıların tekrar tekrar oynatılması, öğrenci ağını hata düzeltme yoluyla genel bir kalıba sürüklüyordu. Ancak, araştırmacılar kuralın bir istisnasını da fark etti: Eğer öğrenci çok fazla öngörülemeyen anı (geri kalanlardan çok fazla sapan gürültülü sinyaller) üzerine eğitilmişse, bu durum öğrencinin genelleştirilmiş modeli öğrenme becerisini olumsuz etkiliyordu.

Sun, mantıksal açıdan bakıldığında bunu “çok anlamlı” bulmuştu. Evinize paketler aldığınızı hayal edin, diye açıkladı: Eğer pakette “kahve kupaları ve tabaklar gibi” gelecek için faydalı bir şey varsa, onu evinize getirip kalıcı olarak orada tutmak mantıklı görünüyor. Ancak pakette Cadılar Bayramı partisi için Örümcek Adam kostümü veya satış broşürü varsa evi bunlarla doldurmaya gerek yok. Bu öğeler ayrı olarak saklanabilir veya atılabilir.

Çalışma, yapay zekada kullanılan sistemler ile beynin modellenmesinde kullanılan sistemler arasında ilginç bir yakınlaşma sağlıyor. Saxe, bunun “bu yapay sistemlere dair kuramın beyindeki anılar hakkında düşünmek için bazı yeni kavramsal fikirler verdiği” bir örnek olduğunu söyledi.

Örneğin, bilgisayarlı yüz tanıma sistemlerinin işleyişiyle paralellikler var. Kullanıcılardan kendilerine ait yüksek çözünürlüklü görselleri farklı açılardan yüklemelerini isteyerek başlayabilirler. Sinir ağı içindeki bağlantılar, yüzün farklı açılardan ve farklı ifadelerle nasıl göründüğüne dair genel bir anlayışı bir araya getirebilir. Ancak Fitzgerald, “İçinde arkadaşınızın yüzünün yer aldığı bir fotoğraf yüklerseniz sistem, ikisi arasında tahmin edilebilir bir yüz haritası belirleyemez” dedi. Bu, genellemeye zarar verir ve sistemin normal yüzü tanıma konusundaki doğruluğunu azaltır.

Bu görüntüler belirli giriş nöronlarını etkinleştirir ve daha sonra etkinlik, bağlantı ağırlıklarını ayarlayarak ağ üzerinden akar. Daha fazla görüntüyle model, çıktı hatalarını en aza indirmek için düğümler arasındaki bağlantı ağırlıklarını daha da ayarlar.

Ancak bir deneyimin alışılmadık olması ve genellemeye uymaması, onun bir kenara atılıp unutulması gerektiği anlamına gelmez. Tam tersine, istisnai deneyimleri hatırlamak hayati önem taşıyabilir. Beynin anılarını ayrı ayrı depolanan farklı kategorilere ayırmasının nedeni bu gibi görünüyor: Beyin kabuğu (neokorteks) güvenilir genellemeler için kullanılırken, hipokampus istisnalar için kullanılır.

McClelland, bu tür araştırmaların “insan belleğinin yanılabilirliği” konusunda farkındalığı artırdığını söyledi. Bellek sınırlı bir kaynaktır ve biyoloji, sınırlı kaynaklardan en iyi şekilde yararlanmak için taviz vermek zorunda kalmıştır. Hipokampus bile mükemmel bir deneyim kaydı içermiyor. Bir deneyim her hatırlandığında, ağın bağlantı ağırlıklarında değişiklikler olur ve bu da bellek öğelerinin ortalamasının daha fazla alınmasına neden olur. Kendisi, “Görgü tanıklarının ifadelerinin önyargıdan ve tekrarlanan sorgu saldırılarının etkisinden nasıl korunabileceği” koşulları hakkında soruları gündeme getirdiğini söyledi.

Model aynı zamanda daha temel sorulara da ışık tutabilir. “Güvenilir bilgiyi nasıl oluştururuz ve bilinçli kararlar veririz?” Kaliforniya Politeknik Devlet Üniversitesi’nden araştırmaya dahil olmayan sinir bilimci James Antony şöyle konuştu: Güvenilir yordamalar yapmak için anıları değerlendirmenin önemini gösteriyor: Çok sayıda gürültülü veri veya güvenilmez bilgi, yapay zeka modellerinin eğitimi için olduğu kadar insanların eğitimi için de uygun olmayabilir.

Kaynak: Saugat Bolakhe. The Usefulness of a Memory Guides Where the Brain Saves It. https://www.quantamagazine.org/the-usefulness-of-a-memory-guides-where-the-brain-saves-it-20230830/#comments

Belleğin Dinamikleri: Stres Daha Sonraki Hatırlamayı Nasıl Keskinleştiriyor

Özet: Araştırmacılar insan belleğinin büyüleyici bir yönünü keşfettiler: Olumsuz deneyimlerden sonra hatırlamamız daha keskin hale geliyor.

Bir çalışmada, anı hatırlama kalıplarını anlamak için katılımcılarla görüntüye dayalı deneyler yapıldı. Katılımcılar, olumsuz deneyimlerden sonra meydana gelen yüksüz olayları daha doğru bir şekilde hatırladılar; bu da hafızanın olumsuz olandan yüksüz olana doğru aktığını gösteriyor.

Bu bulgunun görgü tanıklarının ifadelerini anlamak, Travma Sonrası Stres Bozukluğu’nu (TSSB) tedavi etmek ve Alzheimer gibi bozukluklarda bellek kaybını azaltmak açısından önemli sonuçları olabilir.

Önemli Olgular:

• Olumsuz deneyimler, sonraki yüksüz olayların hatırlanmasını kolaylaştırır.
• Çalışma bellek ve travma hakkındaki geleneksel beklentilere meydan okuyor.
• Bulgular, TSSB tedavisi ve yasal tanıklıklar için önemli sonuçlar doğurabilir.

Kısa bir süre içinde iki farklı ama benzer deneyim yaşadığınız bir zamanı düşünün. Belki aynı hafta içinde iki tatil partisine katıldınız veya işte iki sunum yaptınız. Kısa bir süre sonra, ikisini karıştırdığınızı görebilirsiniz,. Ancak, zaman geçtikçe bu karışıklık azalır ve bu farklı deneyimler arasındaki farkı daha iyi ayırt edebilirsiniz.

Nature Neuroscience‘ta yayınlanan yeni bir araştırma, bu sürecin hücresel düzeyde gerçekleştiğini ortaya koyuyor ve bu bulgular Alzheimer hastalığı gibi bellek bozukluklarının anlaşılması ve tedavisi için kritik önem taşıyor.

Dinamik engramlar anıları depolar

Araştırma, beyindeki bellek bilgilerini depolayan nöronal hücreler olan engramlara odaklanıyor. Makalenin kıdemli yazarlarından biri olan Dheeraj S. Roy (Buffalo Üniversitesi Jacobs Tıp ve Biyomedikal Bilimler Fakültesi Fizyoloji ve Biyofizik Bölümü’nde PhD ve yardımcı doçent), “Engramlar, anıları hatırlamayı desteklemek için yeniden aktive edilen nöronlardır” diyor. “Engramlar bozulduğunda, bellek kaybı yaşarsınız.”

Roy bir deneyimi hemen izleyen dakikalarda ve saatlerde, beynin engramı depolamak için sıkılaştırması (consolidation) gerektiğini söylüyor. “Şunu bilmek istedik: Bu sıkılaştırma sürecinde; yani, bir engramın oluştuğu zaman ile daha sonra bu anıyı hatırlamanız gereken zaman arasında neler oluyor?”

Araştırmacılar, duyusal bilgiyle (yani, bir uyaranla) başlayan öğrenme ve bellek oluşumu için bir hesaplama modeli geliştirdiler. Bu bilgi, beynin anıların oluştuğu kısmı olan hipokampüse ulaştığında, bazıları uyarıcı, bazıları ise engelleyici olan farklı nöronlar aktive olur.

Nöronlar hipokampüste aktive olduğunda, hepsi aynı anda ateşlenmeyecektir. Anılar oluşurken, zaman içinde yakın bir şekilde aktive olan nöronlar engramın bir parçası haline gelir ve gelecekteki hatırlamayı desteklemek için bağlantılarını güçlendirir.

Roy, “Anı hatırlama sırasında engram hücrelerinin aktivasyonu, ya hep ya hiç süreci değildir, daha çok iyi bir hatırlama için bir eşiğe (yani, özgün engramın belli bir yüzdesine) ulaşılması gerekir” diye açıklıyor.

“Modelimiz, engram popülasyonunun sabit olmadığını gösteren ilk modeldir: Geri çağırma sırasında aktive olan engram hücrelerinin sayısı zamanla azalır, bu da dinamik bir yapıya sahip oldukları anlamına gelir ve bu nedenle bir sonraki kritik soru bunun davranışsal bir sonucu olup olmadığıdır.”

Anıların Ayırt Edilmesi İçin Dinamik Engramlara İhtiyaç Vardır

“Öğrenmeden sonraki pekiştirme döneminde, beyin iki deneyimi ayırmak için aktif olarak çalışır. Bu çalışma muhtemelen tek bir anı için aktive edilmiş engram hücrelerinin sayısının zamanla azalmasının nedenlerinden biridir.”

“Eğer doğruysa, bu, zaman geçtikçe anıları ayırt etmenin neden daha iyi hale geldiğini de açıklar. Deneyimin anısı başlangıçta büyük bir otoyola benzer, ama zamanla, dakikalar ila saatler mertebesindeki pekiştirme dönemi boyunca, beyniniz bunları iki şeride böler, böylece ikisi arasında ayrım yapabilirsiniz.”

Roy ve ekipteki deneyciler artık test edilebilir bir hipoteze sahipti ve bunu farelerle iyi hazırlanmış bir davranış deneyi kullanarak gerçekleştirdiler. Fareler, benzersiz kokulara ve ışık koşullarına sahip iki farklı kutuya kısa bir süre maruz bırakıldı; biri yüksüz bir ortamdı, ama ikinci kutuda ayaklarına hafif bir şok aldılar.

Bu deneyimden birkaç saat sonra, genellikle sürekli hareket eden fareler, her iki kutuya da maruz kaldıklarında korku anılarını hatırladılar ve donakaldılar.

Roy, “Bu, ikisi arasında ayrım yapamadıklarını gösterdi” diyor.

“Ancak on ikinci saatte, aniden, yalnızca ilk deneyimleri sırasında rahatsız oldukları kutuya maruz kaldıklarında korku gösterdiler. İkisi arasında ayrım yapabildiler. Hayvan bize bu kutunun korkutucu olduğunu bildiklerini, ancak beş saat önce bunu yapamadıklarını söylüyor.”

Ekip, ışığa duyarlı bir teknik (optogenetik) kullanarak, hayvan kutuları keşfederken fare hipokampüsündeki aktif nöronları tespit edebildi. Araştırmacılar bu tekniği aktif nöronları etiketlemek ve daha sonra beyin tarafından geri çağırma için kaç tanesinin yeniden aktive edildiğini ölçmek için kullandılar. Ayrıca, tek bir engram hücresinin deneyimler ve zaman boyunca izlenmesine izin veren deneyler de yürüttüler.

“Bu yüzden size bir engram hücresinin veya bunların bir alt kümesinin zaman içinde her ortama nasıl tepki verdiğini tam anlamıyla söyleyebilirim ve bunu anı ayırt etme yeteneğiyle  ilişkilendirebilirim” diye anlatıyor Roy.

Ekibin ilk hesaplamalı çalışmaları, tek bir anıda yer alan engram hücrelerinin sayısının zamanla azalacağını öngörmüştü ve hayvan deneyleri bunu doğruladı.

“Beyin ilk kez bir şey öğrendiğinde, kaç nörona ihtiyaç olduğunu bilmez ve bu nedenle bilerek daha büyük bir nöron alt kümesi devreye girer” diye açıklıyor. “Beyin nöronları stabilize ederken, anıyı sıkılaştırırken, gereksiz nöronları uzaklaştırır, böylece daha az nörona ihtiyaç duyulur ve bunu yaparken farklı anılara yönelik engramları ayırmaya yardımcı olur.”

Bellek bozukluklarında neler oluyor?

Bulgular, Alzheimer hastalığı gibi bellek bozukluklarında neyin yanlış gittiğini anlamakla doğrudan ilgilidir. Roy, bu tür bozukluklar için tedaviler geliştirmek için, ilk anı oluşumu, sıkılaştırma ve hatırlama için engramların aktivasyonu sırasında ne olduğunu bilmenin kritik olduğunu açıklıyor.

Roy, “Bu araştırma bize, bellek işlev bozukluğunun neden meydana geldiğine dair çok olası bir adayın, anı oluşumundan sonraki -engramların değiştiği- erken devredeki bir aralık olması gerektiğini söylüyor” diyor.

Şu anda erken Alzheimer hastalığının fare modellerini inceleyerek engramların oluşup oluşmadığını ya da doğru şekilde sabitlenip sabitlenmediklerini bulmaya çalışıyor. Engramların anıyı oluşturmak ve sabitlemek için nasıl çalıştığı hakkında daha fazla şey bilindiğine göre, araştırmacılar engram popülasyonu azaldığında hayvan modelinde hangi genlerin değiştiğini inceleyebilirler. “Fare modellerine bakabilir ve şunu sorabiliriz: Değiştirilen belirli genler var mı? Eğer varsa, sonunda test edecek bir şeyimiz olur, bu ‘rafine etme’ veya ‘pekiştirme’ süreçleri için geni modüle ederek bunun bellek performansını iyileştirmede bir rolü olup olmadığını görebiliriz” diyor.

Kaynak: Memory’s Dynamics: How Stress Sharpens Subsequent Recall. January 19, 2024. Ellen Goldbaum.

Memory’s Dynamics: How Stress Sharpens Subsequent Recall

Bellek Şaşırtıcı Ölçüde Doğru Olabilir

İnsan belleği ne kadar güvenilirdir? Aylar önce gerçekleşen bir olayı düşünürseniz, belleğinizdeki ayrıntılardan kaç tanesi doğru olur?

Bu hafta Psychological Science‘da yayınlanan yeni bir makaleye göre, günlük deneyimlerimize dair belleğimiz, hayata oldukça sadıktır. Dahası, belleğin bir grup bellek bilimcisinin tahmin ettiğinden çok daha doğru olduğu kanıtlandı.

Pennsylvania Üniversitesi’nden araştırmacılar Nicholas B. Diamond ve meslektaşları bu çalışmayı yürüttüler ve oldukça basit bir yaklaşım kullandılar.

Diamond ve diğerleri, 74 katılımcıdan daha önce deneyimledikleri belirli bir olay hakkında mümkün olduğunca çok ayrıntıyı hatırlamalarını istedi. Örneğin, olaylardan biri, katılımcıların her birinin tamamladığı yerel bir sanat galerisi turuydu.

En önemlisi, olay sırasında gerçekten ne olduğunun kesin ayrıntıları araştırmacılar tarafından biliniyordu; çünkü olayı onlar ayarlamıştı. Bu şekilde, her katılımcının bildirdiği her ayrıntının doğruluğu kanıtlanabiliyordu. Sanat galerisi turu katılımcıları iki gün sonra test edildi, ancak olay ile test arasındaki gecikmenin birkaç ay olduğu ikinci bir olay daha vardı.

Sonuçlar, her katılımcının çok sayıda olayın ayrıntısını hatırladığını (sanat galerisi etkinliği için ortalama 50’nin üzerinde) ve katılımcıların bildirdiği ayrıntıların yüzde 93’ünden fazlasının, olay ile bellek testi arasındaki gecikmeye bakılmaksızın doğru olduğunu gösterdi. Daha uzun gecikmelerle, katılımcılar daha az ayrıntıyı hatırladı, ancak bildirdikleri ayrıntılar doğruydu.

Bu yüzde 93’lük doğruluk, bellek konusunda uzmanlaşmış 68 psikologdan oluşan bir panelin sağladığı tahminlerden çok daha yüksekti. Uzmanlara deneysel yöntemlerin bir açıklaması verildi ve hatırlanan ayrıntıların doğru olma oranını tahmin etmeleri istendi. Ortanca uzman tahmini sadece yüzde 40 doğruluk içindi.

Diamond ve diğerleri, insan belleğinin çoğu araştırmacının inandığından daha doğru olduğu sonucuna varmıştır. Yazarlar, belleklerimizin örneğin çok duygusal olaylar sırasında bozulmasının birçok nedeni olsa da, normal belleklerimizin epey güvenilir olduğunu söylüyorlar:

Uzak (günler veya yıllar öncesine ait) gerçek dünya olaylarının belleği beklenenden daha doğrudur… Belleğin belirli koşullar altında kirlenmeye maruz kalması, belleğin doğası gereği güvenilmez olduğu anlamına gelmez.

Yazarlar, yine de, bu çalışmada kullanılan olayların nispeten yeni olaylar olduğunu kabul ediyorlar, bu yüzden her gün tekrar tekrar gerçekleşen olaylara ilişkin belleğimiz karışıklığa daha yatkın olabilir.

Bana göre, bu ilginç bir çalışma, ancak olayların yeni ve sıra dışı olması önemli bir faktör olabilir. Sıkıcı şeyler için belleğin -örneğin belirli bir günde kahvaltıda ne yediğiniz gibi- çok daha az güvenilir olacağından şüpheleniyorum. Ama sonra, sıkıcı olaylara yönelik belleğin gerçekten o kadar da güvenilir olması gerekmediğini düşünüyorum.

Kaynak: The Surprising Accuracy of Memory

Nov 26, 2020 3:00 PM. Last updated Dec 2, 2020 12:12 AM. By Neuroskeptic.

https://www.discovermagazine.com/mind/the-surprising-accuracy-of-memo

Beyniniz Algıları Anılardan Nasıl Ayırt Eder?

Algılanan bir görüntünün sinirsel temsilleri ve onun anısı neredeyse aynıdır. Yeni araştırmalar bunların nasıl ve neden farklı olduğunu gösteriyor.

Bellek ve algı tamamen farklı deneyimler gibi görünür ve sinirbilimciler beynin bunları farklı şekilde ürettiğinden emindiler. Ancak 1990’larda, nörogörüntüleme çalışmaları beynin yalnızca duyusal algı sırasında aktif olduğu düşünülen kısımlarının anıların hatırlanması sırasında da aktif olduğunu ortaya koydu.

Boston Üniversitesi’nde sinirbilim doçenti ve Görsel Sinirbilim Laboratuvarı müdürü olan Sam Ling, bu yüzden “Bir bellek temsilinin aslında algısal bir temsilden farklı olup olmadığı sorusu gündeme gelmeye başladı” dedi. Örneğin, güzel bir manzaraya dair anılarımız, daha önce onu görmemizi sağlayan sinirsel aktivitenin yeniden yaratılması olabilir mi?

“Tartışma, duyusal kortekslerin herhangi bir katılımı olup olmadığı konusundaki bu tartışmadan ‘Bir dakika, bir fark var mı?’ demeye doğru kaydı” dedi Ulusal Ruh Sağlığı Enstitüsü’nde öğrenme ve esneklik birimini yöneten araştırmacı Christopher Baker. “Sarkaç bir taraftan diğerine, ama bu kez de çok uzağa sallandı.”

Anılar ve deneyimler arasında çok güçlü bir nörolojik benzerlik olsa bile, bunların tam olarak aynı olamayacağını biliyoruz. Columbia Üniversitesi’nde doktora sonrası bilim insanı ve yakın zamanda Nature Communications tarafından yapılan bir çalışmanın baş yazarı olan Serra Favila, “İnsanlar bunları birbirine karıştırmıyor” dedi. Ekibinin çalışması, anıların ve görüntü algılarının nörolojik düzeyde farklı şekilde bir araya getirildiği yollardan en az birini belirledi.

Bulanık Noktalar

Dünyaya baktığımızda, onunla ilgili görsel bilgiler retinanın fotoreseptörlerinden geçerek görsel kortekse akar ve burada farklı nöron gruplarında sırayla işlenir. Her grup görüntüye yeni karmaşıklık seviyeleri ekler: Basit ışık noktaları çizgilere ve kenarlara, sonra konturlara, sonra şekillere ve sonra gördüğümüz şeyi somutlaştıran tamamlanmış sahnelere dönüşür.

Yeni çalışmada, araştırmacılar nöronların erken gruplarında çok önemli olan bir görme işleme özelliğine odaklandılar: şeylerin uzayda nerede bulunduğu. Bir görüntüyü oluşturan pikseller ve konturlar doğru yerlerde olmalıdır, aksi takdirde beyin gördüğümüz şeyin karışık, tanınmaz ve çarpık bir görünüşünü yaratacaktır.

Araştırmacılar, katılımcıları dart tahtasına benzeyen bir zemin üzerinde dört farklı desenin konumlarını ezberlemeleri için eğittiler. Her desen tahtada çok belirli bir yere yerleştirildi ve tahtanın ortasındaki bir renkle ilişkilendirildi. Her katılımcının bu bilgiyi doğru bir şekilde ezberlediğinden emin olmak için test edildi; örneğin, yeşil bir nokta görürlerse, yıldız şeklinin en soldaki konumda olduğunu biliyorlardı. Daha sonra, katılımcılar desenlerin yerlerini algılayıp hatırladıkça, araştırmacılar beyin aktivitelerini kaydetti. Beyin taramaları araştırmacıların nöronların bir şeyin nerede olduğunu nasıl kaydettiğini ve daha sonra bunu nasıl hatırladıklarını haritalandırmalarına olanak sağladı. Her nöron, görüş alanınızdaki bir alana veya “alıcı alana”, örneğin sol alt köşeye dikkat eder. Favila, bir nöronun “sadece o küçük noktaya bir şey koyduğunuzda ateşleneceğini” söyledi. Uzayda belirli bir noktaya ayarlanmış nöronlar bir araya gelme eğilimindedir ve bu da beyin taramalarında aktivitelerinin tespit edilmesini kolaylaştırır.

Görsel algı üzerine yapılan önceki çalışmalar, erken, daha düşük işleme seviyelerindeki nöronların küçük alıcı alanlara sahip olduğunu ve daha sonraki, daha yüksek seviyelerdeki nöronların daha büyük alıcı alanlara sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu mantıklıdır, çünkü daha yüksek seviyeli nöronlar, görsel alanın daha geniş bir bölümünden bilgi çekerek birçok düşük seviyeli nörondan gelen sinyalleri derler. Ancak daha büyük alıcı alan aynı zamanda daha düşük mekansal duyarlılık anlamına gelir ve Ankara’yı göstermek için Anadolu’nun üzerine büyük bir mürekkep lekesi koymak gibi bir etki yaratır. Aslında, algılama sırasında görsel işleme, küçük, net noktaların daha büyük, daha bulanık ama daha anlamlı lekelere dönüşmesi meselesidir.

Ancak Favila ve meslektaşları, algıların ve anıların görsel korteksin çeşitli bölgelerinde nasıl temsil edildiğine baktıklarında, büyük farklılıklar keşfettiler. Katılımcılar görüntüleri hatırladıkça, görsel işlemenin en üst seviyesindeki alıcı alanlar algı sırasında oldukları boyuttaydı; ancak alıcı alanlar zihinsel görüntüyü çizen diğer tüm seviyelerde bu boyutta kaldı. Hatırlanan görüntü her aşamada büyük, bulanık bir lekeydi. Bu, görüntünün anısı depolandığında, yalnızca en üst seviyedeki temsilinin saklandığını gösteriyor. Anı tekrar deneyimlendiğinde, görsel korteksin tüm alanları aktive edildi; ancak bunların aktivitesi, girdi olarak daha az kesin versiyona dayanıyordu.

Yani bilginin retinadan mı yoksa anıların depolandığı yerden mi geldiğine bağlı olarak, beyin bunu çok farklı şekilde ele alıyor ve işliyor. Orijinal algının kesinliğinin bir kısmı belleğe girerken kayboluyor ve Favila, “bunu sihirli bir şekilde geri alamazsınız” diyor. Dartmouth College’da doktora sonrası araştırmacı olan Adam Steel, bu çalışmanın “gerçekten güzel” bir yönünün, araştırmacıların gördüklerini bildirmek için insan deneklere güvenmek yerine, doğrudan beyinden bir anı hakkındaki bilgileri okuyabilmeleri olduğunu söyledi. “Yaptıkları deneysel çalışmanın gerçekten olağanüstü olduğunu düşünüyorum.”

Bir Özellik mi, Yoksa Bir Hata mı?

Peki, anılar neden bu “daha bulanık” şekilde hatırlanıyor? Bunu bulmak için araştırmacılar, artan büyüklükte alıcı alanlara, farklı nöron seviyelerine sahip görsel korteksin bir modelini oluşturdular. Daha sonra, seviyeler arasında ters sırada bir sinyal göndererek uyandırılmış bir anıyı simüle ettiler. Beyin taramalarında olduğu gibi, en büyük alıcı alana sahip seviyede görülen mekansal bulanıklık, geri kalan tüm seviyelerde devam etti. Favila, bunun hatırlanan görüntünün görsel sistemin hiyerarşik yapısı nedeniyle bu şekilde oluştuğunu gösterdiğini söyledi.

Görsel sistemin hiyerarşik olarak düzenlenmesinin nedenine dair bir kuram, nesne tanımaya yardımcı olmasıdır. Alıcı alanlar küçük olsaydı, beynin görüş alanında olanı anlamlandırmak için daha fazla bilgiyi entegre etmesi gerekirdi; bu, Eyfel Kulesi gibi büyük bir şeyi tanımayı zorlaştırabilirdi, dedi Favila. “Daha bulanık” hafıza görüntüsü, “nesne tanıma gibi şeyler için optimize edilmiş bir sisteme sahip olmanın sonucu” olabilir.

Ancak Minnesota Üniversitesi’nde doçent olan Thomas Naselaris, “bunun bir özellik mi, yoksa bir hata mı olduğu net değil” dedi. Yeni çalışmada yer almadı, ancak 2020 tarihli bir çalışmada algı ve hafızanın beyinde çok farklı göründüğü sonucuna vardı. Farkın avantajlı olduğu fikrini, belki de algıları anılardan ayırt etmeye yardımcı olduğu fikrini destekliyor. “Zihinsel imgelemesi sahne imgelemesinin tüm ayrıntısına ve kesinliğine sahip olan bir kişinin kolayca kafası karışabilir” dedi.

Bulanıklık ayrıca gereksiz bilgilerin depolanmasını önlemeye yardımcı olabilir. Favila, “Belki de önemli olan her pikselin görüş alanında nerede olduğunu hatırlamak değil, piksellerin bir aile üyesine veya bir arkadaşa ait olmasıdır” dedi.

Naselaris, “Görsel sistemin son derece ayrıntılı, canlı ve kesin görüntüler üretemediği gibi bir durum söz konusu değil,” dedi. İnsanlar örneğin uyku ve uyanıklık arasındaki “hipnogojik” durumdayken çok canlı görsel görüntüler bildirdiler. Beyin “uyanık saatlerde bunu yapma eğiliminde değil.”

Favila ve ekibi, benzer işlemlerin şekiller veya renkler gibi görsel belleğin diğer yönlerinde de gerçekleşip gerçekleşmediğini keşfetmeyi umuyor. Özellikle algı ve bellekteki bu farklılıkların davranışları nasıl yönlendirdiğini incelemek konusunda istekliler.

Favila, “Algı ve bellek farklıdır; onlara ilişkin deneyimimiz farklıdır ve tam olarak hangi şekillerde farklı olduklarını belirlemek, belleğin nasıl ifade edildiğini anlamak için önemli olacaktır,” dedi. Bu farklılıklar “verilerde her zaman gizlice beklemektedir.”

Kaynak: Yasemin Saplakoğlu. How Your Brain Distinguishes Memories From Perceptions. December 14, 2022.

Derin Öğrenme ve Bellek

Derin Öğrenme Sistemlerindeki Belleği Anlamak: Sinirbilim ve Bilişsel Psikoloji Bakış Açıları

Bellek modelleme, derin öğrenme alanında aktif bir araştırma alanıdır. Son yıllarda, Nöral Turing Makineleri (NTM) gibi teknikler, derin öğrenme sistemlerinde insan benzeri bellek yapıları oluşturmak için temel oluşturma konusunda önemli ilerleme kaydetti. Bu yazıda konuya farklı bir açıdan yaklaşacak ve derin öğrenme modellerinde bellek hakkında düşünürken aklımızda bulundurmamız gereken üç temel soruyu yanıtlamaya çalışacağım:

a) Derin öğrenme sistemlerinde belleği bu kadar karmaşık bir konu yapan nedir?

b) Bellek mimarileri için nereden esinlenebiliriz?

c) Derin öğrenme modellerinde belleği temsil etmek için kullanılan ana teknikler nelerdir?

İlk iki soruyu iyi cevaplamak için, hem biyolojik hem de psikolojik bellek kuramlarına bakmalıyız. Bu bizi, bellek hakkındaki bilgimizi en çok etkileyen iki düşünce okuluna götürecektir: Sinirbilim ve bilişsel psikoloji. Aynı düşünce akışını izleyerek, bu makaleyi üç ana bölümde yapılandıracağız. İlk bölüm, sinirbilimin bellek kuramını açıklayacaktır. İkinci bölüm, belleğe bilişsel psikoloji perspektifinden yaklaşırken, son bölüm, derin öğrenmenin, belleği sinir ağlarına dahil etmek için bu disiplinlerden nasıl esinlendiğine odaklanacaktır. O halde, anıların yaratıldığı yerden başlayalım: İnsan beyninden…

Sinirbilimde Bellek Kuramı

Anıların nasıl yaratıldığını ve bazen nasıl yok edildiğini ve uzun ve kısa süreli bellek arasındaki farkları anlamak, son on yılda sinirbilim araştırmalarının önemli bir alanı olmuştur. Bu düzeydeki araştırmaları esinleyen simgesel konulardan biri, HM olarak bilinen hastadır.

Henry Gustav Molaison (HM), dokuz yaşındayken geçirdiği bir kaza sonucu, sonraki yıllarda düzenli olarak kasılmalar yaşıyordu. 1952’de, yirmi beş yaşındayken, belirtilerini hafifletmek için bir ameliyat geçirdi. Prosedür başlangıçta başarılı kabul edildi, ta ki doktorlar HM’nin hipokampüsünün bir kısmını yanlışlıkla kestiklerini keşfedene kadar… Sonuç olarak, HM yeni anıları hatırlayamıyordu.

Yeni anılar olmadan yaşama fikri, her zaman şimdiki zamanda yaşamanın analoğudur. İnanın bana, farkındalıkla ilgili bir şeyden söz etmiyorum, geçmişteki yakın bir olayla ilişki kuramayacağınızı ya da gelecekteki bir olayı hayal edemeyeceğinizi düşünün. HM gününü sadece birkaç dakika boyunca bilgileri hatırlayarak, aynı insanları selamlayarak ve aynı soruları tekrar tekrar sorarak geçiriyordu. HM vakası, sinirbilimcilerin anıların nasıl yaratıldığını, depolandığını ve hatırlandığını anlamalarına yardımcı olmak için çok önemliydi.

Modern sinirbilimin bellek kuramı beynin üç temel bölgesini içerir: Talamus, prefrontal korteks (beyin kabuğunun ön-alın bölgesi) ve hipokampus. Talamus, duyusal bilgileri (görme, dokunma, konuşma) işleyen ve değerlendirme için beynin duyusal loblarına ileten bir yönlendirici olarak düşünülebilir. Değerlendirilen bilgiler sonunda kısa süreli anılar oluşturmak üzere bilincimize girdiği prefrontal kortekse ulaşır. Bilgiler ayrıca hipokampüse gönderilir ve oradan farklı kısımları uzun süreli anılar oluşturmak üzere çeşitli kortekslere dağıtılır. Sinirbilimin bugün karşılaştığı en büyük zorluklardan biri, bu dağınık anı parçalarının tutarlı bellek deneyimlerine nasıl yeniden birleştirilebileceğini anlamaktır. Bu, sinirbilimde “bağlama sorunu” olarak bilinir.

Bağlama Sorunu

Sinirbilimsel bellek kuramının en kafa karıştırıcı yönlerinden biri olarak kabul edilen bağlama sorunu, diğer duyusal bilgilerden anıları yeniden yaratma kavramına meydan okur. Sevdiğiniz biriyle konsere gitme deneyimini ele alın. Olayla ilgili anılar parçalanacak ve beynin farklı bölgelerinde depolanacaktır. Ancak, aynı grubun bir melodisini dinlemek veya karınızı dans ederken görmek gibi tek bir deneyim, kavramın tüm anısını hatırlamak için yeterli olacaktır. Bu nasıl mümkün olabilir?

Bağlama sorununu çözen bir kuram, anı/bellek parçalarının beyinde sürekli akan elektromanyetik titreşimlerle birbirine bağlı olduğunu belirtir. Bu titreşimler, anı parçaları arasında zamansal (mekansal değil) bir bağlantı oluşturarak bunların tutarlı bir bellek olarak birlikte etkinleşmesini sağlar.

Sinirbilimsel bellek kuramı, akıllı bir bellek mimarisinin bazı ana bileşenlerini anlamamız için bize temel sağlar. Ancak, insan belleği yalnızca beynin bileşenlerinin bir yan ürünü değildir, aynı zamanda bağlamsal koşullardan da derinden etkilenir. 

Bilişsel Psikolojinin Bellek Kuramı

Sinirbilimsel bellek kuramının “bağlama sorunu”, dağınık anı parçalarının nasıl tutarlı anılara geri çağrılabileceğini açıklar. Bağlama sorununu açıklamak için beynimizin mimarisinin ötesine geçmemiz ve anıların nasıl hatırlandığını derinden etkileyen her türlü psikolojik bağlamsal unsuru değerlendirmemiz gerektiği ortaya çıkar. Bilişsel psikolojide belleğin çağrışımsal doğasını açıklamaya çalışan ana kuramlardan biri, Hazırlama Etkisi olarak bilinir.

Çağrışımsal Bellek ve Hazırlama Etkisi

Bilişsel psikolojideki tüm iyi kuramlar gibi, Hazırlama Etkisini deneyler bağlamında açıklamaya çalışalım. “Akşam yemeği” sözcüklerini duyduğunuzda aklınıza gelen ilk şeyi düşünün. Şarap mıydı, tatlı mıydı? Belki de cumartesi gecesi bir buluşma? Gördüğünüz gibi, bir sözcük kadar basit bir şey bile karışık bir duygu kümesini ve hatta diğer ilgili kelimeleri uyandırabilir. İlişkili anıları başarılı bir şekilde hatırlarız.

Önceki deneylerin en dikkat çekici sonuçlarından biri, bu ilgili kelimeleri veya anıları ne kadar hızlı hatırlayabildiğinizi fark etmektir. Bunun nedeni, ilişkili anıların Ekonomi Nobel Ödülü sahibi Daniel Kanehman’ın Sistem 1 olarak adlandırdığı şeyin bir parçası olmasıdır: Bunlar hızlı gerçekleşirler ve bir dizi ilgili duygusal ve fiziksel tepki üretirler. Psikolojide, bu tür fenomene İlişkisel Olarak Tutarlı denir.

Sözcüğümüze geri dönersek… “akşam yemeği” sözcüğünün “şarap” veya “tatlı” fikrini uyandırması, “akşam yemeğinin tatlıyı hazırlaması” anlamında bir hazırlama etkisi olarak bilinir. Hazırlamanın, belleğin nasıl çalıştığını açıklamada önemli bir rolü vardır. Hazırlama etkisi yalnızca sözcükler için değil, aynı zamanda duygular, fiziksel tepkiler, içgüdüler ve diğer bilişsel fenomenler için de geçerlidir. Bellek bağlamında, hazırlama etkisi bize anıların yalnızca ilişkili fikirlerle değil, aynı zamanda “hazırlanmış fikirlerle” de hatırlandığını söyler.

Kullanırlık Sezgisi (Availability Heuristic)

Bilişsel psikolojik bellek kuramının bir diğer önemli unsuru, olayların sıklığını nasıl hatırladığımızı kapsar. Örneğin, size “son on yılda kaç konsere gittiniz?” diye sorarsam, cevap akıcı geliyorsa veya yakın zamanda bir endişeye kapıldıysanız sayıyı abartmanız muhtemeldir. Aksi takdirde, son konser deneyiminizden hoşlanmadıysanız, sayı çok düşük olabilir. Bu bilişsel süreç Kullanırlık Sezgisi olarak bilinir ve belleğimizin bir yanıtın hızlı kullanılabilirliğinden nasıl derinden etkilendiğini açıklar.

Artık belleği beyin (sinirbilim) ve sosyal ortamlarımız (bilişsel psikoloji) bağlamında nasıl düşünebileceğimize dair bir fikrimiz var. Bu kuramlar derin öğrenme algoritmalarında nasıl taklit edilir?

Bellek ve Derin Öğrenme

Sinirbilim ve bilişsel psikolojik bellek kuramlarından, herhangi bir yapay bellek sisteminin insan belleğine benzemek için belirli bir özellik kümesine sahip olması gerektiğini biliyoruz. a) Belleği farklı bilgi alanlarını tanımlayan bölümlere ayırın b) Ayrı bölümleri tutarlı bilgi yapılarına yeniden birleştirin c) Bağlamsal ve doğrudan ilişkili olmayan bilgilere ve dışsal veri referanslarına dayalı verileri alın.

Bilgisayar bilimindeki hiçbir disiplin, derin öğrenmeden daha fazla insan benzeri bir bellek sisteminden faydalanamaz. Derin öğrenme alanında, ilk günlerinden beri, insan belleğinin bazı temel özelliklerini simüle eden sistemleri modelleme çabaları olmuştur.

Derin Öğrenme ve Açık Bellek

Derin öğrenme modellerinde belleğin önemini anlamak için örtük ve açık bilgi kavramlarını birbirinden ayırmamız gerekir. Örtük bilgi genellikle bilinçdışıdır ve dolayısıyla açıklanması zordur. Konuşma ve görme analizi gibi alanlarda örtük bilgiye örnek bulabiliriz: Örneğin, bir resimdeki maymunu tanımak veya konuşulan bir cümledeki ton ve ruh halini anlamak gibi. Bu modelle çelişen şekilde, açık bilgi kolayca bildirimsel olarak modellenebilir. Örneğin, bir maymunun bir hayvan türü olduğunu veya belirli sıfatların saldırgan olduğunu anlamak, açık bilginin klasik örnekleridir. Derin öğrenme algoritmalarının örtük bilgiyi temsil etmede inanılmaz ilerleme kaydettiğini biliyoruz, ancak hâlâ açık bilgiyi modelleme ve “ezberleme” konusunda zorluk çekiyorlar.

Açık bilgiyi derin öğrenme algoritmaları bağlamında bu kadar zor yapan nedir? Milyonlarca birbirine bağlı düğüme sahip geleneksel sinir ağları mimarisini düşünürseniz, çıkarımsal bilgi parçalarını ve bunların ilişkilerini depolayabilen ve böylece ağdaki farklı katmanlardan kolayca erişilebilen bir çalışma belleği sisteminin eşdeğerinden yoksun olduklarını fark ederiz. Son zamanlarda, bu sınırlamayı ele almak için yeni derin öğrenme teknikleri yaratıldı.

Nöral Turing Makineleri (NTMs)

Derin öğrenme algoritmalarının hızlı evrimi, açık bilgiyi işlerken insan belleğinin özelliklerine benzeyen bellek sistemlerine olan ihtiyacı tetikledi. Bellek modelleme alanındaki en popüler tekniklerden biri Nöral Turing Makineleri (NTM) olarak bilinir ve DeepMind tarafından 2014 yılında tanıtılmıştır.

NTM, tam vektörleri depolayabilen bellek hücreleriyle derin bir sinir ağını genişleterek çalışır. NTM’nin en büyük yeniliklerinden biri, bilgileri okumak ve yazmak için sezgisel yöntemler kullanmasıdır. Örneğin, NTM, girdi desenlerine dayalı vektörleri alabilen içerik tabanlı adresleme olarak bilinen bir mekanizma uygular. Bu, insanların bağlamsal deneyimlere dayalı anıları hatırlama biçimine benzer. Ek olarak, NTM, ne sıklıkla hatırlandıklarına bağlı olarak bellek hücrelerinin önemini artırmak için mekanikler içerir.

NTM, derin öğrenme sistemlerinde bellek yeteneklerini etkinleştiren tek teknik değildir, ancak kesinlikle en popüler olanlardan biridir. İnsan belleğinin biyolojik ve psikolojik işlevlerini taklit etmek kolay bir çaba değildir ve derin öğrenme alanındaki en önemli araştırma alanlarından biri haline gelmiştir.

Kaynak: Jesus Rodriguez. Understanding Memory in Deep Learning Systems: The Neuroscience, and Cognitive Psychology Perspectives. Jul 25, 2018. 

İnsan Bellek Teknolojilerinin Geleceği

İnsan belleği, bilindiği üzere, yanılabilirdir. Bir şeyleri unuturuz, yanlış hatırlarız ve çoğu zaman artık neleri bilmediğimizi bile bilmeyiz. Ya değerli anı kataloğumuzu karıştırıp, bir düğmeye basarak onları bilinncin en önüne çıkarmanın bir yolu olsaydı? Bazılarınızın bildiği gibi, insanlığa fütüristik teknolojilerin merceğinden bakan İngiliz bilimkurgu şaheseri Black Mirror’ın bir bölümünün varsayımı budur. Henüz tam olarak orada olmasalar da, son birkaç yılda sinirbilimciler insan beyniyle ilgili en temel sorulardan birini anlamada şaşırtıcı bir ilerleme kaydettiler: Bireysel bellek “izleri” beynimizde nerede bulunur?

Yeni teknolojilerin patlaması, en azından farelerde bir anıyı tanımlamamıza, bir anıyı silmemize veya hatta yapay anılar yerleştirmemize olanak sağladı. Teksas Üniversitesi’nden Dr. Alison Preston, her zaman anıların ne olduğuna dair sezgisel bir algıya sahip olduğumuzu, ancak bunların ardındaki mekanizmaları gerçekten anlamadığımızı söylüyor. Beynin devasa nöron yumağının içinden kırılgan anıları çıkarıp alma yeteneği sadece ilk adımdır. Bir olayı, bir kavramı veya hatta bir fikri yalnızca nöronların birbirleriyle konuşmalarına dayanarak izole edebildiğimizde, anılarımızı zamanın erozyonundan kurtarmak için kaydedip manipüle edebilmeye de yakınız demektir.

Bellek araştırmalarının “altın çağına” hoş geldiniz.

Bellek Engramı

2000’li yıllarda, sözde “yüz hücreleri”nin keşfi, belirli anıların tamamen tek tek nöronlarda tutulduğunu öne sürüyordu. Örneğin, bir kişi Jennifer Aniston’ın yüzünü gördüğünde, görsel işleme merkezindeki tek bir hücre aktive oluyordu. Nöron, sahibi sadece aktrisin yüzünü düşünse bile canlanıyordu ve bu da Aniston kavramının tamamı için gerçek bir yer olduğunu düşündürüyordu.

Basit mi? Evet. Peki, doğru mu? Pek sayılmaz.

Günümüzde, sinirbilimciler genellikle anılar hakkında yüzyıllık bir hipotezi (anıların, beyin bölgelerine epey dağıtılmış nöron ağlarında depolandığını) kabul ediyorlar. İlk olarak 1910’larda psikolog Dr. Karl Lashley tarafından öne sürülen bellek izi (veya bellek engramı) fikri, modern nörobilimde deneysel olarak bir türlü araştırılamamıştır. Ancak yeni teknolojiler sayesinde bilim insanları belirli bir anıyı oluşturan nöron kümesini belirleyebilir hale geldi.

Taraf Tutan Bellek Depolaması

Burada, öğrenme sırasında harekete geçen önemli bir protein olan CREB devreye giriyor. 2009’da bilim insanları şaşırtıcı bir şekilde nöronlardaki CREB (bkz.) seviyesini yapay olarak artırırsanız, bunun onları aktive etme ve bir anıyı depolama olasılığını artırdığını buldular.

Araştırmacılar bir virüs kullanarak, korku anılarında rol oynayan bir beyin bölgesi olan amigdaladaki nöronları farelerde CREB seviyelerini artırmaya ikna ettiler. Daha sonra hayvanları bir ses tonunu elektrik şokuyla ilişkilendirecekleri şekilde eğittiler. Şaşırtıcı bir şekilde, yeni bellek engramının yüksek CREB seviyelerine sahip nöronlarda depolanma eğiliminde olduğunu buldular; öyle ki, bu nöronları bir toksinle öldürdüklerinde, kemirgenler acı dolu deneyimi kalıcı olarak unuttular.

Kısa bir süre sonra, başka bir çalışma bu sonuçları doğruladı: CREB, nöronal Jedi’ların midicholorian’ları (bkz.2) gibidir; seviyeler ne kadar yüksekse, gücü kullanmak, öhöm, bir anıyı kaydetmek için seçilmiş olma şansları o kadar yüksektir. Sebebi şudur: CREB nöronların daha uyarılabilir olmasına neden olur, böylece komşularına kıyasla gelen deneyimleri kaydetmeye daha istekli olurlar.

Sonuç? Öğrenmeden hemen önce belirli nöron gruplarını yapay olarak etkinleştirebilirsek, bu anıların nerede sonlanacağını seçebiliriz, tıpkı yeni verileri sabit diskteki bir bloğa taşımak gibi. Ve hangi beyin hücrelerinin -hatta hangi sinapsların- anıları depoladığını bilirsek, bu bağlantıları güçlendirmeye veya ortadan kaldırmaya doğru büyük bir adım olur.

Anı Ekmek

Ancak anıları bulmak resmin sadece bir parçasıdır. “Anı engramı” kuramının gerçek testi, anıları (yani, hiç gerçekleşmemiş olayların anılarını) yaratma yeteneğidir. Bunu zaten kaba bir düzeyde yapabiliyoruz. Bir olayı zihnimizin ön saflarına getirdiğimizde, beyin anıyı depolamak için kullanılan aynı sinirsel bağlantıları yeniden etkinleştirmek için çok çalışır. Ancak, tam da bu süreç aynı zamanda anıyı kırılgan ve değişime açık hale getirir. Birçok çalışma, anıların hatırlandıktan sonra “yeniden sağlamlaştırma”(bkz. 3) adı verilen bir süreçten geçtiğini göstermiştir; bir kez daha sinir devrelerine kazınırlar ve bu süre zarfında, bu anı hakkında yanlış bilgiler yerleştirmek oldukça kolaydır.

Ancak nöroteknolojiler bilim insanlarının çok daha kesin sonuçlara varmasını sağlamıştır. MIT’den Dr. Susumu Tonegawa bir dizi çalışmada, korkutucu bir şeyi tamamen zararsız bir duruma yapay olarak bağlamanın ne kadar kolay olduğunu göstermiştir. Bu ekip, farelerde anı kodlamasıyla ilişkili bir beyin bölgesi olan hipokampüsteki aktif nöronlara ışığa duyarlı proteinler iletmek için bir virüs kullandı. Daha sonra hayvanları bir şoku bir odayla ilişkilendirmeleri için eğittiler. Bu anıyı depolayan nöronlar canlandı ve sırayla bu ışığa duyarlı proteinleri seri biçimde ürettiler, yani esasen bunları engramın bir parçası olarak etiketlediler. Ekip fareleri tamamen yeni, zararsız bir ortama yerleştirdiğinde, korku engramını ışıkla yapay olarak aktive ettiler – böylece, fareler anında güvenli yerden korkmaya başladılar. Bunun aksine, engram nöronlarını farklı bir ışık frekansıyla engellemek, orijinal şok odasına olan korkularını geçici olarak “sildi”.

Daha sonraki bir çalışmada, aynı ekip benzer bir korkulu anıyı büyük bir anıya -cinsel çekim anısına- bağladı, özünde duygusal yükü olumlu bir şeye dönüştürdü.

İnsan Anıları

Bu teknolojiler insanlar için fazla istilacı olsa da, bilişsel bilim insanları kendi anılarımızı ortaya çıkarmada da ilerleme kaydediyorlar. “Anı kodu çözme” olarak adlandırılan teknoloji, bireysel hatırlamalarla ilişkili sinirsel kalıpları belirlemek için fonksiyonel MRI görüntülerini kullanıyor. Pennsylvania Üniversitesi’nde bir sinirbilimci olan Dr. Michael Kahana, “Bu, bilişsel sinirbilimdeki en önemli devrimlerden biri” diyor.

Son bulgular, insanların sinirsel kalıplarının son derece özgül olabileceğini, gördükleri yüzleri, uykularındaki düşleri veya hatta hatırladıkları bir TV şovundan belirli sahneleri yeniden oluşturabileceğimizi gösteriyor. Örneğin, İngiliz dizisi Sherlock’u izleyen insanlara bakan bir çalışma, gönüllünün bir sahneyi ünlü dedektifle mi, yoksa onsuz mu düşündüğünü belirleyebildi. Daha da ilginci, bu sinirsel kalıp insanlar arasında, hatta sahneyi hiç görmeden sadece başkalarının tarif ettiğini duyanlar arasında bile dikkat çekici derecede benzerdi. “Farklı insanların aynı sahneyi hatırladıklarında, kendi sözcükleriyle tarif ettiklerinde, hatırlamak istedikleri şekilde hatırladıklarında aynı parmak izini görmemiz şaşırtıcıydı,” diyor Johns Hopkins Üniversitesi’nde çalışmaya liderlik eden Dr. Janice Chen.

Bu muazzam bir şey: temelde insan beyninin sadece yüzler veya yerler için değil, çok daha soyut ve genel bir şey için de benzer şekilde anıları kodladığını ve geri çağırdığını gösteriyor. Başka deyişle, anı kodu çözme aktarılabilir olabilir: anı kalıplarını çözmek için bir kişinin zihinsel süreçlerini kullanabilirsek, kuramsal olarak, bilmeyen veya isteksiz bir kişinin anısını da kabaca çözümleyebiliriz.

Daha da çılgını şu: bilim insanları fare çalışmalarını insanlarla birleştirmeye başladı. DARPA (bkz. 4) liderliğindeki bu deneyler, insanlar yeni bir görev öğrenirken hipokampüsteki elektriksel aktiviteyi kaydetmek için implante edilmiş elektrotlar kullanıyor. Aynı devreyi hatırlama sırasında etkinleştirdiğimizde, bu anıları biyolojik olarak arka planda kaybolmuş olsalar bile, potansiyel olarak güçlendirebiliriz.

Bellek engramları arayışı son birkaç yıldır şaşırtıcı derecede verimli oldu. Ve hâlâ kendi anılarımızla özgürce oynayabilmenin bir yolunu bulamamış olsak da, artık böyle bir geleceği hayal etmek imkansız değil. Belki de gelecekte daha yeni teknolojilerin yardımıyla bellek engramlarına erişebileceğiz, bunları harici depolama aygıtlarına kopyalayabileceğiz ve bu engramları istediğimiz zaman geri sarabileceğiz, yeniden oynatabileceğiz veya yeniden yazabileceğiz.

Kaynak:

Shelley Fan. Here’s the Tech That Could One Day Track, Boost, or Erase Human Memory
January 25, 2018.
https://singularityhub.com/2018/01/25/heres-the-tech-that-could-one-day-track-boost-or-erase-human-memory/

Psikiyatrik Hastalıkların Kriminalizasyonu

Psikiyatrik rahatsızlıkların kriminalize edilmesinin arkasında ne var?

Fiziksel dünya gibi toplumsal hayatın, kültürün de kendine özgü işleyiş kuralları vardır. Örneğin, ilişkilerde yaşadığınız herhangi bir duygusal sorunu görmezden gelirseniz ve bu görmezden gelme tavrı alışkanlığa dönüşürse, o sorun kendini bir şekilde, ama bu kez semptom olarak gösterir. Toplumlar ve onların yöneticileri de sorunları analiz edemeyebilir ya da sınıfsal, politik çıkarlarından dolayı görmezden gelebilirler. Nasıl ki çözülmeyen bireysel sorunlar insanın karşısına semptom olarak çıkıyorsa, göz ardı edilen toplumsal sorunların da kendilerini gösterme biçimleri, yani, semptomları vardır.

Ancak, insan çoğu zaman kendi çıkarları, kendine özgü bakış açısı, bulunduğu bağlam, hayat dönemi, psikolojik yapılanması, vb. nedenlerle kendini en azından bir süre kolayca kandırmaya yatkın bir türdür. Toplumlar da öyle. Buna uygun olarak, yüzyıllardır insanlar yaşadıkları fakat anlayamadıkları sorunları yine bilmedikleri, tanımadıkları başka güçlere, başka insanlara, özellikle başka gruplara yükleme eğiliminde olmuşlardır. Bunlar bazen komşu kabile, bazen cadılar, bazen komünistler, vs. olabilir. Toplumun kendi gelişim evresinin, kendi işleyiş dinamiklerinin sonucu olarak ortaya çıkan bu yansıtmacı savunma biçimi, yönetenler tarafından da kullanılmaya elverişlidir ve nitekim çeşitli dönemlerde başarıyla kullanılmıştır da. Örneğin, Selanik’te Atatürk’ün evine adam gönderip bombalattıktan sonra İstanbul’da insanları kışkırtıp azınlıkların üzerinde saldırtmanın, sonra da bu olaylardan komünistleri sorumlu tutup onları yargılamanın ne kadar keskin bir zekanın ürünü olduğu üzerinde düşünmeye değer.

Psikiyatri hastaları toplumsal bir kesim olarak baştan itibaren böyle bir yansıtma için en uygun adaylardan biridir. Bilinen tarihin başından beri psikiyatrik sendromların yol açtığı davranışlar, bunları anlamlandıramayan insanların “hasta”lardan çekinmelerine ve onları dışlamalarına neden olmuştur. Foucault’nun “büyük kapatılma”sının mekanları olan tımarhaneler ile cüzzam hastanelerinin -Bakırköy’deki gibi- yan yana inşa edilmiş olması bile bu insanları toplumdan dışlama politikasının somut örneklerindendir. Dolayısıyla, sorunları üstüne yükleyecek bir grup arandığında psikiyatri hastaları elverişli bir gruptur. Enflasyonun nedeni olarak suçlanamasalar da, aksine bütün kanıtlara karşın, toplumun gözünde şiddet olaylarının failleri haline kolaylıkla getirilebilirler.

Peki, bugünlerde neden psikiyatri hastaları suçlamaların odağı haline geldiler? Tıpkı 6-7 Eylül olayları gibi, bu olgunun altında yatan “akıllıca” mantık şudur: Nasıl ki Türk lirasının değerinin düşmesinin nedeni ekonomik yapı ve uygulanan politikalar değil Geziciler ve dış güçlerse, yurttaşların büyük bölümünü tedirgin eden yaygın şiddet olaylarının nedeni de ekonomik eşitsizlik ve yoksullukla paralel giden bir yasasızlık, birlikte yaşama sözleşmesi olan anayasa metnine uyulmaması, işine geldiğini yasayla korkuturken işine geldiğine yasalar yokmuş gibi davranılması değil, psikiyatri hastalarının kliniklerden dışarıya salınmasıdır.

Bu rahatsızlıklar toplumsal ve kamusal olarak nasıl giderilebilir?

Öyle olmasalar da, ikisi ayrı kategorilermiş gibi, ister psikolojik, isterse biyolojik açıdan düşünülsün, hastalık denen şey, mutlak, tarihsellikten, toplumsallıktan, kültürden kopuk bir olgu değildir. Patolojik şişmanlık (obezite), şeker hastalığı, yüksek tansiyon gibi hastalıklar bunun en iyi örnekleridir. Bu “hastalık”lar kapitalist toplumun dayattığı hayat tarzından, çalışma koşullarından, beslenme biçimlerinden bağımsız düşünülemez. Yoksulluk, trafik sıkışıklığı, zamansızlık, dinlenememe, sağlık açısından nitelikli yiyecekler yerine ucuz, fakat enerji veren endüstri ürünleriyle beslenme, vs. gibi nedenler patolojik şişmanlığa, o da şeker hastalığına ve çoğu zaman yüksek tansiyona yol açar. Ancak, kimsenin kapitalist üretim ve bölüşüm biçimlerinin değiştirilmesi, gönüllülerin severek üretim yapabilecekleri, adil, dayanışmacı, doğayla uyumlu bir dünya kurulması üzerine konuşması istenmez. Sermayenin beslediği medyada yer alan “uzmanlar” şişmanlık ve zayıflama üzerine konuşur; zayıflatan ve tansiyonu düşüren ilaçlar üzerine konuşur, çeşitli diyetler, fitness salonları, vs. üzerine konuşur. 

Çok büyük oranda genetik olarak aktarılanlardan en az genetik olup en çok çevresel etkenlere bağlı olanlara kadar psikiyatrik “hastalıklar” da tıpkı patolojik şişmanlık, şeker hastalığı ya da yüksek tansiyon gibi belli bir tarihsel kesitte, belli bir toplumsal ve kültürel bağlamda daha yaygın biçimde ortaya çıkarlar. Böyle bakıldığında depresyon ile şeker hastalığı arasında çok fazla fark olmadığı görülebilir. Nasıl ki farklı bir dünyada; rekabetin ve geçim kavgasının yarattığı stresin daha az olacağı, insanların severek üretim yapacakları, doğayla uyumlu biçimde yaşayacakları adil bir dünyada şeker hastalığına zemin hazırlayan çevresel etkenler daha az olacaksa, böyle bir dünyada kendisi de yaşantılardan beslenen beynin hastalıkları, yani psikiyatrik hastalıklar da daha az görülecek, belki kökleri de kazınacaktır.

Ülkede şiddet mi artıyor, yoksa görünürlüğü mü?

Ne yazık ki bu soruyu yanıtlamak için elimizde sağlıklı, yeterli istatistiksel veriler yok. Ancak, günlük konuşmalara ve medyaya yansıdığı kadarıyla, toplumun şu anda ikili bir şiddet sarmalının içinde kendini çok çaresiz hissettiği sonucuna varılabilir. Bu sarmalın bir yanını ekonomik ve politik şiddetin yoğunlaşması, ikincisini de gündelik hayatın şiddete teslim edilmesi oluşturmaktadır. Ekonomik ve politik şiddet geniş kitlelerin derin biçimde yoksullaştırılması ve bununla yakından ilişkili olmak üzere bu duruma itiraz edenlerin zorla susturulması şeklinde kendini gösteriyor. Yine bununla birçok noktadan ilişkili olan gündelik hayatın şiddeti ise mafyalaşma, insanlara yönelik rastgele saldırılar, kadınlar ve çocuklar gibi toplumun görece zayıf kesimlerine yönelik taciz, tecavüz ve cinayetler şeklinde ortaya çıkıyor. Yöneticilerin herhangi bir yasaya tabi olmadıkları düşüncesinin bu tabloya katkısı ne kadar vurgulansa azdır. Eklemek gerekir ki, toplumsal patlama her zaman grevler, direnişler, gösteriler şeklinde ortaya çıkmaz, şiddetin toplumun kılcal damarlarına kadar yayılıp olağanlaşması da toplumsal patlamanın bir versiyonu sayılır.

Evet, elimizde istatistiksel veriler yok, fakat medyaya yansıyanların nesnel olarak gözlemlenmesinden ve zaman zaman bize çok iyi yol gösteren öznel hislerimizden yola çıkarsak, toplum olarak kendimizi yoğun bir şiddet atmosferinde hissettiğimizi rahatlıkla söyleyebiliriz. Bu durum, soğuk rakamlardan tanık bulmaya ihtiyaç duymayacağımız kadar açık olup elimizden geldiğince alternatif hayat biçimleri üzerinde daha yoğun olarak düşünme ve bu yönde çaba gösterme sorumluluğumuzu da artırmaktadır.