Beyinde duyularımızı körelten bir ‘düşük güç modu’ var

Telefonlarımız ve bilgisayarlarımızın şarjı bittiğinde, parlayan ekranları kararıyor ve bir nevi dijital ölüm yaşıyorlar. Ancak enerji tasarrufu için düşük güç moduna geçtiklerinde, pilleri yeniden şarj olana kadar temel işlemlerin sorunsuz bir şekilde devam etmesini sağlamak için gereksiz işlemleri kesiyorlar.

Enerji yoğun beynimizin de ışıklarını açık tutması gerekiyor. Beyin hücreleri öncelikle glikoz şekerinin sürekli akışına bağımlıdır, çünkü glikozdan enerji için kullandıkları ATP’yi (adenozin trifosfat) elde ederler. Biraz acıktığımızda, beynimiz genellikle enerji tüketimini fazla değiştirmez. Ancak insanların ve diğer hayvanların tarihsel olarak, bazen mevsimsel olarak, uzun süreli açlık tehdidiyle karşı karşıya kaldığı göz önüne alındığında, beyinlerin de acil durumlar için kendi düşük güç moduna sahip olup olmadığı merak konusudur.

Edinburgh Üniversitesi’nde Nathalie Rochefort’un laboratuvarındaki sinirbilimciler, Ocak ayında Neuron dergisinde yayınlanan bir makalede, farelerin görsel sistemlerinde enerji tasarrufu sağlayan bir stratejiyi ortaya çıkardılar. Fareler haftalarca yeterli besin almadan bırakıldığında (bu süre, sağlıklı kilolarının %15-20’sini kaybetmelerine yetecek kadar uzundur), beyin kabuğunun görmeyle ilgili bölgesindeki (görsel korteksteki) nöronların sinapslarında kullanılan ATP miktarını %29 oranında azalttığını buldular. Ancak, bu yeni işleme biçiminin algı açısından bir bedeli vardı: Farelerin dünyanın ayrıntılarını görme biçimini bozuyordu. Düşük güç modundaki nöronlar görsel sinyalleri daha az duyarlı bir şekilde işlediği için, yiyecek kısıtlaması uygulanan fareler zorlu bir görsel görevde daha kötü performans gösterdiler.

Yeni çalışmanın ilk yazarı Zahid Padamsey, “Bu düşük güç modunda, dünyanın düşük çözünürlüklü bir görüntüsünü elde edersiniz” diyor. Bu çalışma, yetersiz beslenmenin veya hatta bazı diyet biçimlerinin insanların dünya algılarını nasıl etkileyebileceğini anlamak açısından önemli sonuçlar doğurabilir. Ayrıca, sinirbilim çalışmalarında hayvanları motive etmek için yaygın olarak kullanılan gıda kısıtlaması ve araştırmacıların algı ve davranış konusundaki anlayışının, nöronların optimal olmayan, düşük güç durumundaki çalışmalarıyla bozulmuş olma olasılığı hakkında soruları da gündeme getiriyor.

Daha Az Besin, Daha Az Kesinlik

Eğer açken bir işe odaklanamadığınızı veya aklınızın sadece yemekle meşgul olduğunu hissettiyseniz, sinirsel kanıtlar sizi destekliyor. Birkaç yıl önce yapılan bir çalışma, kısa süreli açlığın sinirsel işlemeyi değiştirebileceğini ve dikkatimizi, yiyeceği daha hızlı bulmamıza yardımcı olabilecek şekilde yönlendirebileceğini doğruladı.

2016 yılında, Michigan Üniversitesi’nde sinirbilimci olan Christian Burgess ve meslektaşları, farelerin yiyecekle ilişkilendirdikleri bir görüntüyü gördüklerinde, görsel kortekslerinin bir bölgesinde aç olduklarında daha fazla nöronal aktivite olduğunu; yedikten sonra ise bu aktivitenin azaldığını buldular. Benzer şekilde, insanlar üzerinde yapılan görüntüleme çalışmaları, yiyecek resimlerinin, denekler açken bazı beyin bölgelerinde, yedikten sonraki duruma kıyasla daha güçlü tepkiler uyandırdığını ortaya koymuştu.

Burgess, “Aç olsanız da olmasanız da, retinanıza çarpan fotonlar aynıdır” diyor. “Ancak, beyninizdeki temsil çok farklıdır, çünkü vücudunuzun ihtiyaç duyduğunuzu bildiği bir hedefiniz vardır ve dikkati bu hedefi tatmin etmenize yardımcı olacak şekilde yönlendirir.”

Peki, birkaç saatten fazla süren açlıktan sonra ne olur? Araştırmacılar, beynin en enerji yoğun süreçlerini azaltarak enerji tasarrufu yapabileceğini fark ettiler. Buna dair ilk somut kanıt 2013 yılında sineklerin minik beyinlerinden geldi. Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi ve ESPCI Paris’ten Pierre-Yves Plaçais ve Thomas Preat sinekler aç kaldığında, enerji açısından maliyetli olan uzun süreli bir bellek türü oluşturmak için gereken bir beyin yolunun kapandığını keşfettiler. Bu yolu aktive etmeye ve anı oluşturmaya zorladıklarında, aç sinekler çok daha hızlı öldüler; bu da bu sürecin kapatılmasının enerjiyi koruduğunu ve yaşamlarını kurtardığını gösteriyor.

Ancak, memelilerin çok daha büyük, bilişsel olarak gelişmiş beyinlerinin benzer bir şey yapıp yapmadığı bilinmiyordu. Ayrıca, hayvanlar aç kalmadan önce herhangi bir enerji tasarrufu modunun devreye girip girmeyeceği de net değildi. Bunun olmayabileceğini düşünmek için nedenler vardı: Sinirsel işlem için kullanılan enerji çok erken kesilirse, hayvanın yiyecek bulma ve tanıma yeteneği tehlikeye girebilirdi.

Yeni çalışma, uzun süre boyunca yiyecek kıtlığı yaşandığında, ancak tamamen yok olmadığında, beynin enerji tasarrufu sağlamak için nasıl adapte olduğuna dair ilk bakışı sunuyor. Araştırmacılar, üç haftalık bir süre boyunca, bir grup farenin vücut ağırlıklarının %15’ini kaybedene kadar, onlara verilen yiyecek miktarını kısıtladılar. Fareler aç kalmıyordu: Aslında, araştırmacılar, Burgess ve diğer araştırma gruplarının gözlemlediği kısa süreli açlığa bağlı nöral değişiklikleri önlemek için deneylerden hemen önce fareleri beslediler. Ancak fareler aynı zamanda ihtiyaç duydukları kadar enerji de alamıyorlardı.

Ardından araştırmacılar, farelerin nöronları arasındaki iletişimi dinlemeye başladılar. Fareler farklı açılarda yönlendirilmiş siyah çubukların görüntülerini izlediğinde, görsel korteksteki birkaç nöron tarafından gönderilen voltaj dikenlerinin (nöronların iletişim kurmak için kullandığı elektriksel sinyallerin) sayısını ölçtüler. Birincil görsel korteksteki nöronlar, tercih edilen yönelimlere sahip çizgilere yanıt verir. Örneğin, bir nöronun tercih edilen yönelimi 90 derece ise, görsel bir uyaranın 90 dereceye yakın veya 90 derece açıyla yerleştirilmiş elemanları olduğunda daha sık dikenler gönderir, ancak açı çok daha büyük veya küçük olduğunda oran önemli ölçüde düşer.

Nöronlar, iç voltajları kritik bir eşiğe ulaşana kadar bir sinyal gönderemezler; bu eşiği de hücreye pozitif yüklü sodyum iyonları pompalayarak elde ederler. Ancak sinyalden sonra, nöronlar tüm sodyum iyonlarını tekrar dışarı pompalamak zorundadırlar. 2001 yılında sinirbilimciler bu görevin beyinde en fazla enerji gerektiren süreçlerden biri olduğunu keşfettiler. Yazarlar, enerji tasarrufu sağlayan mekanizmaların kanıtlarını bulmak için bu maliyetli süreci incelediler ve doğru yerin burası olduğu ortaya çıktı. Aç bırakılmış farelerdeki nöronlar, zarlarından geçen elektriksel akımları ve içeri giren sodyum iyonlarının sayısını azalttılar, böylece sinyalden sonra sodyum iyonlarını tekrar dışarı pompalamak için daha az enerji harcamak zorunda kaldılar. Daha az sodyumun içeri girmesinin daha az sinyalle sonuçlanması beklenebilir, ancak aç bırakılmış fareler, iyi beslenmiş farelerle benzer bir sinyal oranını görsel kortikal nöronlarında korudular. Bu nedenle araştırmacılar, sinyal oranını koruyan telafi edici süreçleri aramaya başladılar. İki değişiklik buldular ve her ikisi de bir nöronun sinyal üretmesini kolaylaştırıyordu. İlk olarak, nöronlar giriş dirençlerini artırdılar, bu da sinapslarındaki akımları azalttı. Ayrıca, dinlenme zar potansiyellerini de yükselttiler, böylece sinyal göndermek için gereken eşiğe zaten yakın bir değere ulaştı.

Seattle’daki Allen Beyin Bilimi Enstitüsü’nde hesaplamalı sinirbilimci olan Anton Arkhipov, “Beyinlerin ateşleme hızlarını korumak için büyük çaba sarf ettiği görülüyor” diyor. “Ve bu bize bu ateşleme hızlarını korumanın ne kadar önemli olduğu konusunda önemli bir şey söylüyor.” Sonuçta, beyinler daha az sinyal göndererek de enerji tasarrufu sağlayabilir.

Ancak sinyal hızını aynı tutmak, başka bir şeyden fedakarlık etmek anlamına geliyor: Farelerdeki görsel kortikal nöronlar, onları ateşlemeye neden olan çizgi yönelimleri konusunda o kadar seçici olamadılar, bu nedenle tepkileri daha az hassas hale geldi.

Düşük Çözünürlüklü Görüş

Araştırmacılar, nöronların duyarlılığındaki azalmanın görsel algıyı etkileyip etkilemediğini kontrol etmek için fareleri, her biri beyaz bir arka plan üzerinde farklı açılarda siyah çubukların görüntüleriyle işaretlenmiş iki koridora sahip bir su altı odasına yerleştirdiler. Koridorlardan birinde, farelerin sudan çıkmak için kullanabileceği gizli bir platform vardı. Fareler, gizli platformu belirli bir açıda çubukların görüntüsüyle ilişkilendirmeyi öğrendiler, ancak araştırmacılar, resimdeki açıları daha benzer hale getirerek doğru koridoru seçmeyi zorlaştırabiliyorlardı.

Yiyecekten yoksun bırakılmış fareler, doğru ve yanlış görüntüler arasındaki fark büyük olduğunda platformu kolayca buldular. Ancak resimdeki açılar arasındaki fark 10 dereceden az olduğunda, yiyecekten yoksun bırakılmış fareler aniden iyi beslenmiş fareler kadar doğru bir şekilde ayırt edemez hale geldiler. Enerji tasarrufunun sonucu, dünyanın biraz daha düşük çözünürlüklü bir görünümü oldu.

Sonuçlar, beyinlerin hayatta kalmak için en kritik olan işlevlere öncelik verdiğini göstermektedir. Çubukların yönündeki 10 derecelik bir farkı görebilmek, yakındaki meyveleri bulmak veya yaklaşan bir yırtıcıyı fark etmek için muhtemelen şart değildir. Bu algı bozukluklarının hayvan gerçek açlığa girmeden çok önce meydana gelmesi beklenmedikti. Duke Üniversitesi’nde görme üzerine çalışan bir nörobilimci olan Lindsey Glickfeld, “Bu benim için kesinlikle şaşırtıcıydı” dedi. “Bir şekilde [görme] sistemi, hayvanın algısal görevi yapma yeteneğindeki bu nispeten ince değişiklikle enerji kullanımını büyük ölçüde azaltmanın bir yolunu bulmuş.”

Şimdilik, çalışma bize sadece memelilerin görsel kortikal nöronlarda bir enerji tasarrufu mekanizmasını devreye sokabildiklerini kesin olarak söylüyor. Rochefort, “Gösterdiğimiz şeyin örneğin koku alma duyuları için geçerli olmaması hala mümkün” dedi. Ancak o ve meslektaşları, bunun diğer kortikal alanlarda da farklı derecelerde meydana gelmesinin muhtemel olduğunu düşünüyorlar.

Diğer araştırmacılar da aynı fikirde. Pennsylvania Üniversitesi’nde işitsel işleme üzerine çalışan bir nörobilimci olan Maria Geffen, “Genel olarak, nöronlar kortikal alanlarda çok benzer şekilde işlev görüyor” diyor. Enerji tasarrufunun algı üzerindeki etkilerinin tüm duyular için aynı olmasını, organizma için o anda en faydalı olan aktiviteyi artırmayı ve diğer her şeyi azaltmayı bekliyor.

Geffen, “Çoğu zaman duyularımızı sınırlarına kadar kullanmıyoruz” diyor. “Davranışsal taleplere bağlı olarak, beyin sürekli olarak kendini ayarlıyor.”

Neyse ki, ortaya çıkan herhangi bir bulanıklık kalıcı değil. Araştırmacılar, vücudun enerji dengesini ve açlık seviyelerini düzenlemek için kullandığı leptin hormonunu farelere verdiklerinde, düşük güç modunu açıp kapatan anahtarı buldular. Nöronlar, tercih ettikleri yönelimlere yüksek hassasiyetle yanıt vermeye geri döndüler ve işte böylece, algısal eksiklikler ortadan kalktı – üstelik fareler tek bir lokma yiyecek bile yemeden.

Rochefort, “Leptin verdiğimizde, beyni kortikal fonksiyonu geri kazandıracak noktaya kadar kandırabiliyoruz” diyor.

Leptin yağ hücreleri tarafından salındığı için, bilim insanları kandaki varlığının, hayvanın bol miktarda yiyeceğin olduğu ve enerji tasarrufuna gerek olmadığı bir ortamda olduğunu beyne işaret ettiğine inanıyorlar. Yeni çalışma, düşük leptin seviyelerinin beyni vücudun yetersiz beslenme durumuna karşı uyardığını ve beyni düşük güç moduna geçirdiğini öne sürüyor.

Londra’daki Francis Crick Enstitüsü’nde sinirbilimci olan Julia Harris “Bu sonuçlar alışılmadık derecede tatmin edici” diyor. “Mevcut anlayışla bu kadar uyumlu, bu kadar güzel bir bulgu elde etmek pek sık görülen bir şey değil.”

Sinirbilimi Çarpıtmak

Yeni bulguların önemli bir sonucu, beyinlerin ve nöronların nasıl çalıştığına dair bildiklerimizin çoğunun, araştırmacıların farkında olmadan düşük güç moduna aldıkları beyinlerden öğrenilmiş olabileceği gerçeğidir. Fareler ve diğer deney hayvanlarına, sinirbilim çalışmaları öncesinde ve sırasında haftalarca yiyecek verilmesini kısıtlamak, onları yiyecek ödülü karşılığında görevleri yerine getirmeye motive etmek için son derece yaygın bir uygulamadır. (Aksi takdirde, hayvanlar genellikle sadece oturmayı tercih ederler.)

Rochefort, “Gerçekten derin bir etki, yiyecek kısıtlamasının beyin fonksiyonunu etkilediğini açıkça göstermesidir” diyor. Gözlemlenen yüklü iyon akışındaki değişikliklerin, sinapslarda meydana gelen belirli değişikliklere bağlı oldukları için, öğrenme ve bellek süreçleri için özellikle önemli olabileceğini öne sürüyor.

Glickfeld, “Bir hayvanın algısının veya nöronların duyarlılığı hakkında sorular sormak istiyorsak, deneyleri nasıl tasarladığımızı ve deneyleri nasıl yorumladığımızı çok dikkatli düşünmeliyiz” diyor.

Sonuçlar ayrıca, diğer fizyolojik durumların ve hormon sinyallerinin beyni nasıl etkileyebileceği ve kan dolaşımındaki farklı hormon seviyelerinin bireylerin dünyayı biraz farklı görmesine neden olup olamayacağı konusunda yepyeni sorular ortaya çıkarıyor.

Kopenhag Üniversitesi’nde sinirbilimci olan Rune Nguyen Rasmussen, insanların leptin ve genel metabolik profillerinde farklılık gösterdiğini belirtti. “Bu, görsel algımızın bile -farkında olmasak da- insanlar arasında gerçekten farklı olduğu anlamına mı geliyor?” diye soruyor.

Rasmussen, sorunun kışkırtıcı olduğunu ve yanıta dair çok az somut ipucu verdiğini belirtiyor. Farelerin bilinçli görsel algılarının gıda yoksunluğundan etkilenmesi muhtemel görünüyor, çünkü bu algıların nöronal temsillerinde ve hayvanların davranışlarında değişiklikler meydana gelmekte. Ancak kesin olarak bilemeyiz, “çünkü bu, hayvanların bize niteliksel görsel deneyimlerini tarif edebilmelerini gerektirir ve açıkçası bunu yapamazlar” diyor.

Ancak şu ana kadar, farelerdeki görsel kortikal nöronların uyguladığı düşük güç modunun ve bunun algı üzerindeki etkisinin insanlarda ve diğer memelilerde de aynı olmayacağını düşündürecek herhangi bir neden de yok.

Glickfeld, “Bunların nöronlar için gerçekten temel mekanizmalar olduğunu düşünüyorum” diyor.

Dipnotlar:

1. https://discovery-brain-sciences.ed.ac.uk/our-staff/research-groups/nathalie-rochefort
2. Padamsey, Zahid et al. (2022). Neocortex saves energy by reducing coding precision during food scarcity. Neuron, Volume 110, Issue 2, 280 – 296.e10.
3. https://discovery-brain-sciences.ed.ac.uk/our-staff/postdoc-researchers/zahid-padamsey
4. https://www.bio.espci.fr/-Thomas-Preat-Pierre-Yves-Placais-Energy-Memory-
5. Attwell D, Laughlin SB. An Energy Budget for Signaling in the Grey Matter of the Brain. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2001;21(10):1133-1145. 
6. https://alleninstitute.org/person/anton-arkhipov/
7. https://www.neuro.duke.edu/research/faculty-labs/glickfeld-lab
8. https://www.med.upenn.edu/apps/faculty/index.php/g329/p8404062
9. https://www.crick.ac.uk/research/find-a-researcher/julia-harris

Kaynak: Allison Whitten. June 14, 2022. The Brain Has a ‘Low-Power Mode’ That Blunts Our Senses. https://www.quantamagazine.org/the-brain-has-a-low-power-mode-that-blunts-our-senses-20220614/

Çocuk İstismarı Beyinde ve DNA’da Kalıcı Biyolojik Yaralar Bırakıyor

Çocuğa yönelik istismar (abuse) ve ihmal (neglect) gibi kötü muameleler (maltreatment)  dünya çapında en ciddi halk sağlığı sorunlarından biridir. Araştırmacılar adli otopsi vakaları, koruyucu müdahale gören küçük çocuklar ve ergenler ile beyin MRI taramaları yapılan ergenlerden oluşan üç farklı grupta DNA’nın üzerinde metilasyon yoluyla gen etkinliğini düzenleyen kimyasal düğmeler/anahtarlar (switch) olan epigenomu ayrıntılı biçimde incelediler ve kötü muameleyle bağlantılı başlıca dört metilasyon bölgesi belirlediler: ATE1, SERPINB9P1, CHST11 ve FOXP1.

Metilasyon bölgeleri genetik düzenlemede anahtar rol oynarlar, çünkü alttaki DNA dizilimini değiştirmeden gen ifadesini düzenleyebilirler. Belirlenen dört metilasyon bölgesinden FOXP1 ana anahtar olarak davranmaktadır.

FOXP1’deki değişiklikler özellikle önemli, çünkü beynin duygu ve bellekle bağlantılı bölgelerinde gri madde azalmasıyla bağıntılıdır. Araştırmacılar FOXP1’in hipermetliasyonunun (fazla metillenmesinin) gri madde hacminde (duygusal düzenleme, anıların geri alınması ve toplumsal bilişten sorumlu olan orbirofrontal korteks (OFK), singulat girus ve oksipital fuziform girus’ta) değişikliklerle bağlantılı olduğunu buldular. Bu tespit hayatın ilk yıllarındaki travma, beyin gelişimi ve gelecekteki ruhsal sağlık sorunları arasındaki ilişkiyi göstermektedir.

Araştırmacılar ayrıca bir metilasyon risk puanı (methylation risk score: MRS) da oluşturdular. Bu skorun kötü muamele öyküsü olan ve olmayan bireyleri birbirinden ayırt edebileceği öngörülmektedir.

Kaynak: Child Abuse Leaves Lasting Biological Scars on the Brain and DNA. https://neurosciencenews.com/child-abuse-epigenetics-brain-29822/ 16 Ekim, 2025.

Bir Hücre Ne Hatırlayabilir?

Küçük ama istekli bir grup sinirbilimci, zamanında görmezden gelinmiş olan deneyleri gün yüzüne çıkarıp hücrelerin geçmiş deneyimleri kaydedip kaydetmediğini araştırmak için yeni deneyler gerçekleştiriyor. Belleğin ne olduğuna dair en dipten bir meydan okuma…

1983’te, seksenlik genetikçi Barbara McClintock¹, Stockholm’deki Karolinska Enstitüsü’nün kürsüsünde duruyordu. İnsan içine çıkmaktan hoşlanmamasıyla ünlüydü; kendisine münzevi denebilirdi, fakat insanların Nobel Ödülü aldıklarında konuşmaları adettendir, bu yüzden duraksayarak 1950’lerin başında DNA dizilerinin genomda nasıl yer değiştirebildiğini keşfetmesine yol açan deneyleri anlattı. Konuşmasının sonuna doğru, tel çerçeveli gözlüklerinin ardından gözlerini kırpıştırarak konuyu değiştirdi ve sordu: “Bir hücre kendisi hakkında ne bilir?”

McClintock tuhaflığıyla ünlüydü. Yine de, sorusu bir bitki genetikçisinden çok, bir filozoftan gelmiş gibi görünüyordu. Bitki hücrelerinin ‘düşünceli bir şekilde’ tepki verdiğini gördüğü laboratuvar deneylerini anlatmaya devam etti. Bitki hücreleri beklenmedik bir stresle karşı karşıya kaldıklarında, ortama epey iyi uyum sağladıkları görünüyordu. “Şu anki kavrayışımızın ötesinde” bir şeydi bu… Bir hücre kendisi hakkında ne bilir? McClintock bunu bulmanın geleceğin biyologlarının işi olduğunu söylüyordu.

Geçen yılın sonlarında Nature Communications‘da yayınlanan kışkırtıcı bir çalışmada², sinirbilimci Nikolay Kukushkin ve New York Üniversitesi’nden akıl hocası Thomas J. Carew, bir kapta büyüyen insan böbrek hücrelerinin, düzenli aralıklarla sunulduğunda kimyasal sinyal örüntülerini “hatırlayabildiğini” gösterdi; bu, tüm hayvanlarda yaygın olan, ancak şimdiye kadar sinir sistemi dışında görülmemiş bir bellek fenomenidir. Kukushkin, ‘anevral’ veya beyinsiz bellek biçimlerini inceleyen küçük ama hevesli bir araştırmacı grubunun parçası. Bir hücre kendisi hakkında ne bilir? Şimdiye kadar yaptıkları araştırmalar, McClintock’un sorusunun cevabının ‘düşündüğümüzden çok daha fazlası’ olabileceğini gösteriyor.

Beyinsiz Öğrenme

Sinirbilimdeki yaygın kanı, uzun zamandır bellek ve öğrenmenin beyindeki ‘sinaptik plastikliğin’ bir sonucu olduğudur. Bir deneyim sırasında aynı anda etkinleşen nöron kümeleri arasındaki bağlantılar, deneyim geçtikten sonra bile etkin olmaya devam eden ağlara dönüşerek onu bir anı olarak kalıcı hale getirir. “Birlikte ateşlenen nöronlar, birlikte bağlanır” deyişiyle ifade edilen bu olgu, neredeyse bir asırdır bellek anlayışımızı şekillendirmiştir. Ancak tek başına nöron olmayan hücreler de hatırlayıp öğrenebiliyorsa, nöron ağları hikayenin tamamı olamaz.

Evrimsel bir bakış açısından, sinir sistemi dışındaki hücrelerin hayatta kalmayı teşvik edecek şekilde deneyimlerinden etkilenmesi mantıklıdır. Harvard Üniversitesi’nde bilişsel bilimci olan Sam Gershman³, “Bellek, beynin ortaya çıkışından yüz milyonlarca yıl önce var olan sistemler de dahil olmak üzere, tüm canlı sistemler için faydalı bir şeydir” demiştir.

Hücresiz cıvık mantarlar, yiyecek ararken, nerede olduklarını hatırlatan kimyasal izler bırakırlar. Bakteriler, kimyasal değişim eğilimleri (gradyan) boyunca daha elverişli ortamlara doğru ilerlerken mevcut ve önceki koşulları karşılaştırırlar. Gershman, bu “daha eski bellek biçimlerinin” sinaptik plastistiklikte önemli ve tamamlayıcı bir rol oynayabileceği konusunda bir önseziye sahip, öyle ki, yakın zamanda tek hücreli siliyat Stentor coeruleus‘u sistematik olarak incelemek için çalışmalarına yeni bir laboratuvar ekledi.

Kirpikliler (siliyatlar), bilişsel bir bilim insanı için alışılmadık bir odak noktası gibi gelebilir, ancak bu tek hücreli canlılarda bellek çalışmaları 20. yüzyılın başlarına kadar uzanır. Zoolog Herbert Spencer Jennings, Aşağı Organizmaların Davranışı adlı kitabında, benzer bir kirpikli türü olan S. roeselii üzerinde 1906 gibi erken bir tarihte ayrıntılı deneyler yapmıştır.⁴ Dünyanın dört bir yanındaki tatlı su göletlerinde bulunan bu trompet şeklindeki hücreler, yapışkan bir ‘tutunma’ ile kendilerini bulundukları ortama sabitler ve yüzerken tüy benzeri kirpiklere çarpan besin parçacıklarını kendilerine çekerler.

Jennings, bir dizi deneyde, yakındaki bir göletten topladığı bu kirpikli tek hücrelilerden (protist) bazılarına tekrar tekrar tahriş edici kırmızı bir boya sıktı ve organizmaların nasıl tepki verdiğini gözlemledi.Önce bu bireylerin boyayı verdiği cam pipetten uzaklaştığını gördü. Eğer bu tahrişi engellemezse, protistler kirpikleriyle pipete su tükürdüler. Ve eğer bu da boyayı temizleyemezse, tutundukları yerlere keskin bir şekilde kasılarak geri döndüler: Eğil, tükür, saklan. Bu tepki dizisini belirledikten sonra Jennings, kısa bir gecikmeden sonra deneyi tekrarlayarak S. roeselii’nin belleğini test etmeye karar verdi.

Kirpikliler yaklaşık yarım dakika saklandıktan sonra tutundukları yerden çıktıklarında, boyayla tekrar karşılaştılar. Jennings, S. roeselii‘nin tüm kaçınma dizisini tekrar mı yaşayacağını, yani, organizmanın ‘geçirdiği deneyimlerle değişip değişmeyeceğini’ merak ediyordu. Başka deyişle, hücre bir şeyler öğreniyor muydu? Yanıtın “çok ilginç” olduğunu buldu. Canlı bu boyayla tekrar karşılaşınca, giriş kısmını atlayarak, hemen kasılmıştı. Son bir dizi ortaya çıkış ve kasılmanın ardından, kirpikli sonunda bıktı, kazıkları çekip yüzdü ve muhtemelen yerleşmek için daha az zararlı bir yer aradı.

Jennings döneminde tek hücreli davranışa dair baskın görüş, S. roeselii gibi organizmaların ışık, kimyasal değişim eğilimleri ve yerçekimi gibi dış etkenlere otomatik tepkiler olan ‘tropizmler’ tarafından yönlendirildiğiydi. Ancak Jennings’in çalışması, tek hücreli bir organizmanın tepkisini kısa bir süre içinde artırabileceğini gösterdi; bu da önceki deneyimleri eylemlerine dahil ettiğini, yani aslında hatırlayabildiğini gösteriyordu.

İronik bir şekilde, Stentor belleği neredeyse unutulmuştu. Jennings’in deneylerinin tekrarlanabilir olmadığı yaygın olarak kabul edildi; sonraki yüzyıl boyunca hücresel öğrenme araştırmaları rutin olarak göz ardı edilecek ve hatta uç bilim olarak kabul edilecekti. Ardından, 2010 yılında, Gershman’ın meslektaşı Jeremy Gunawardena⁵ bu konuyla ilgilenmeye başladı. Matematikçiden sistem biyologluğuna geçen ve yakın zamana kadar Harvard Tıp Fakültesi’nde görev yapan Gunawardena, kütüphane raflarını karıştırdı ve Jennings’in deneylerini tekrarlamaya yönelik tek gerçek girişimin 1960’ların sonlarında, tamamen farklı bir organizma olan Stentor coeruleus üzerinde yapıldığını keşfetti. Bu bariz eksiklikten cesaret alan Gunawardena, bir lisansüstü öğrencisini ve doktora sonrası araştırmacılarından birini, Jennings’in çalışmasını doğru organizmayla tekrarlamak için yıllarca sürecek, yalnızca geceleri ve hafta sonları yürütülecek gayrı-resmi bir özel projeye (skunkwork) katılmaya ikna etmeyi başardı. Bulguları 2019’da Current Biology dergisinde yayınlandığında⁶, Jennings haklı çıktı: S. roeselii aslında “fikrini değiştirebiliyordu”.

Gunawardena ve Gershman, hücresel öğrenme alanındaki meslektaşları için bir tartışma grubu yönetiyor. Gershman, “Bu konuda çalışan insanların evreni o kadar da büyük değil,” diyor. Aynı zamanda tarih meraklısı; makalelerinde genellikle zamanında kötülenmiş, ama bu çalışmayla itibarları iade edilen bilim insanlarının dokunaklı portreleri yer alıyor. Jennings’i rehabilite ettikten sonra, daha az bilinen Beatrice Gelber’e⁷ yöneldiler. Gelber, 1960’larda Chicago Üniversitesi’ndeki görevinden, kaplanmamış bir metal teli yiyecekle ilişkilendirmek için farklı bir tek hücreli kirpkliyi, bir paramesyumu ‘eğittiğini’ iddia ettikten⁸ sonra ayrılmıştı. Bunu Pavlov’un petri kabı gibi düşünün. Gelber’in titiz çalışması, tek hücrelilerde ilişkisel öğrenme üzerine yapılmış nadir araştırmalardan biridir. Gunawardena, Jennings gibi onun da zamanında büyük ölçüde ideolojik nedenlerle göz ardı edildiğine inanıyor; eğittiği paramecia’lar, hücrelerin öğrenemeyeceği yönündeki yaygın inanışı çürütüyordu.

Şimdi, diyor, daha iyisini biliyoruz.

Bir Hücrenin Bakış Açısı

Beyinsiz, tek hücreli organizmalarda hücre içi bir bellek mekanizması varsa, sunduğu avantajlar göz önüne alındığında, bunun bir biçimini miras almış olmamız mümkün. Bizimki de dahil olmak üzere tüm ökaryotik hücreler, evrimsel kökenlerini özgür yaşayan bir ataya dayandırır. Bu miras, her hücremizde yankılanır ve kaderimizi, protozoalar gibi canlıların tehditlerle başa çıktığı, yardım aradığı ve yaşamdan ölüme giden yolu hissettiği uçsuz bucaksız tek hücreli aleme bağlar.

Çoğumuz, böyle bir hücre için belleğin nasıl olabileceğini hayal etmek için öznel, içgözlemsel deneyimimizin dışına çıkmakta zorlanırız. Ancak moleküler biyolog olarak eğitim alan Nikolay Kukushkin⁹ için bu kolay bir adım. New York Üniversitesi Sinir Bilimi Merkezi’ndeki laboratuvarından yaptığı görüntülü görüşmede “Gerçekten de gözlerimi kapattığımda hücrenin içindeyim” diyordu.

Kukushkin, bir hücrenin tüm varoluşunun çok hücreli bir vücudun sıcak karanlığında gerçekleştiğini açıkladı. Bu bakış açısından, ‘deneyim’ diyebileceğimiz şey, zaman içinde aralıklı kimyasal örüntülerdir: besinler, tuzlar, hormonlar ve komşu hücrelerden gelen sinyal molekülleridir. Bu kimyasallar hücreyi farklı şekillerde, örneğin, moleküler veya epigenetik değişiklikleri tetikleyerek -ve farklı hızlarda- etkiler. Tüm bunlar da hücrenin yeni sinyallere tepki verme biçimini etkiler. Kukushkin, hücre düzeyinde belleğin tam da bu olduğuna inanıyor: Değişime verilen bedensel bir tepki. Ezberleyen şey ya da kişi, bellek ve hatırlama eylemi arasında bir ayrım yok. “Hücre için hepsi aynı” diyor.

Bu fikri açıklığa kavuşturmak için Kukushkin, yakın zamanda tüm hayvanlarda ortak olan ve ilk olarak 1885’te Alman psikolog Hermann Ebbinghaus tarafından tanımlanan bir bellek özelliğini bir hücrede bulmaya karar verdi. Ebbinghaus kendi kobay faresiydi: Hatırlama becerisini ölçmek için yıllarını anlamsız hecelerden oluşan listeleri ezberleyerek,  tekrar ezberleyerek geçirdi. Ezberleme seanslarını hızlandırdığında, her şeyi aynı anda çalışmak yerine hece dizilerini hatırlamanın daha kolay olduğunu keşfetti; bu, bir sınava çalışıp daha erken çalışmaya başlaması gerektiğini fark eden herkese tanıdık gelecek bir ‘aralar bırakma (spacing) etkisi’dir.

Kukushkin yakın zamanda yazdığı bir makalede¹⁰ aralar bırakmanın “birçok farklı hayvanda belleğin en sarsılmaz özelliklerinden biri olduğu kanıtlanmıştır” diye yazmıştı. İnsanlar, arılar, deniz sümüklü böcekleri ve meyve sinekleri gibi farklı yaşam formlarında görülen bu fenomen o kadar yaygındı ki, Kukushkin bunun hücrenin en derinlerine kadar ulaşıp ulaşmadığını merak etti. Bunu öğrenmek için, sinir hücresi olmayan, başka tür hücrelerin aralıklı kimyasal örüntülere ne kadar tepki verdiğini ölçmesi gerekiyordu.

Deney için bu gen, belleğin bir temsilcisiydi (proxy). Her iki hücre hattını da CRE etkinleştirildiğinde parlayan bir protein üretecek şekilde tasarlayarak, hücrelerin ne zaman bir bellek/anı oluşturduğunu ve bu belleğin/anının ne kadar süreyle devam ettiğini ölçebildiler.

Ardından, Kukushkin’in sıkıcı bir saat gibi işleyen pipetleme koreografisi olarak tanımladığı bir işlemle, hücreleri beyindeki nörotransmitter patlamalarını taklit eden hassas zamanlanmış kimyasal patlamalarına maruz bıraktılar. Kukushkin’in ekibi, hem sinir hem de böbrek hücrelerinin bu örüntüleri hassas bir şekilde ayırt edebildiğini keşfetti. Üç dakikalık sabit bir patlama, CRE’yi aktive ederek hücrelerin birkaç saat boyunca parlamasını sağladı. Ancak, 10 dakika arayla, dört kısa atımla verilen aynı miktarda kimyasal, petri kabını bir günden fazla aydınlatarak kalıcı bir iz, bir anı olduğunu gösterdi.

Kukushkin’in bulguları, sinirsel olmayan hücrelerin sayabildiğini ve örüntüleri tespit edebildiğini gösteriyor. Bunu bir nöron hızında yapamasalar da hatırlıyorlar ve aralıklı verildiğinde bir uyaranı daha uzun süre hatırlıyor gibi görünüyorlar. Bu, tüm hayvanlarda bellek oluşumunun bir özelliğidir.

Gershman, sezgisel olarak bunun mantıklı olduğunu söyledi. Hücre veya /aralar bırakma etkisini gösteren) herhangi bir canlı sistem açısından, aralıklı bilgi, oldukça tutarlı ve yavaş hareket eden bir ortamın, yani istikrarlı bir dünyanın kanıtıdır. Öte yandan, kütlesel bilgi -tek bir kimyasal madde patlaması veya gece boyunca süren bir çalışma seansı- daha kaotik bir ortamda rastlantısal bir olayı temsil edebilir. Gershman, “Dünya gerçekten hızlı değişiyorsa, öğrendiğiniz şeylerin raf ömrü daha kısa olacağı için, [daha kolay] unutmalısınız,” dedi. “Daha sonra o kadar faydalı olmayacaklar, çünkü dünya değişmiş olacak.” Bu dinamikler, bizimki kadar, hücrenin varlığıyla da ilgilidir.

Son zamanlarda kendine ‘moleküler filozof’ demeye başlayan Kukushkin, kullandığı hücre türünden bağımsız olarak bulgularının aynı olacağından oldukça emin. “Herkesin favori hücre hattının aralar bırakma etkisi gösterdiğine dair iddiaları kabul ediyorum” dedi. “Bence belleğin sürekli bir süreç olduğu, tüm bu tek hücrelerin ezberlediği, bitkilerin ezberlediği, nöronların ve her türlü hücre tipinin aynı şekilde ezberlediği varsayılan bir varsayım olmalı. Kanıtlama yükümlülüğü, aynı olduğunu kanıtlamakta olmamalı. Kanıtlama yükümlülüğü, farklı olduğunu kanıtlamakta olmalı.”

Gershman da aynı fikirde. “Bir beyinde, [belleğin] dinamikleri, nöronların birbirlerine sinyal göndermesiyle ilgilidir: çok hücreli bir olgu” dedi. “Ama tek bir hücrede, belki de farklı zaman ölçeklerinde bir hücre içindeki moleküllerin dinamiklerinden bahsediyoruz. Farklı fiziksel mekanizmalar, tıpkı bir kalem, kurşun kalem, daktilo veya bilgisayar kullanarak mektup yazmam gibi ortak bir bilişsel sürece yol açabilir.”

Sonuçta önemli olan mektuptur, yani hatıradır.

Yapısal Önyargı

Gunawardena, bilimin hücresel ölçekte bir belleği benimsemekte tereddüt etmesinin bir nedeninin sosyolojik olduğunu söyledi. Jennings ve Gelber gibi ilk araştırmacıların bulguları, zamanlarının hakim teorileriyle örtüşmediği için belleksizdi: Jennings’in Stentor‘da belleği keşfetmesi, Gelber’in döneminde baskın olan davranışçı psikolojiye ilham veren ‘tropizmler’ dogmasına aykırıydı. Her iki görüş de, önceden programlanmış tepkiler arasında geçiş yapan biyolojik otomatlarla dolu canlı bir dünya varsayıyordu. Öğrenebilen ve uyum sağlayabilen hücreler bu tür modellerde yer almıyordu.

Şu anda Barselona’daki Pompeu Fabra Üniversitesi’nde bulunan Gunawardena, “Hepimizin ideolojileri var” diyor. “Bu, insanların dünyayla başa çıkma biçiminin doğal bir parçası. … Bilimde, bu önyargıların bilimsel toplulukları örgütlemede ve neyin uygun, neyin uygun olmayan bilim olarak kabul edildiğini belirlemede ne kadar önemli olabileceğini gerçekten küçümsedik.”

Bu aynı zamanda bir anlambilim meselesidir. Tüm önemli terminolojiler gibi, ‘bellek’ de yüklü bir terimdir, kesin değildir ve farklı disiplinler tarafından farklı şekillerde tanımlanır. Bir bilgisayar bilimcisi için farklı, bir biyolog için farklı bir anlam ifade eder; geri kalanımız içinse hiçbir şey ifade etmez. Kukushkin, “Normal bir insana belleğin ne olduğunu sorduğunuzda, bunu içgözlemsel olarak düşünür” diyor. “‘Gözlerimi kapatıp düne dönüp baktığımda, işte bellek budur’ diye düşünürler. Ama bilimde incelediğimiz şey bu değil.”

Peki bir anı, yalnızca dışsal bir davranışla ilişkilendirildiğinde, anı mıdır? Kukushkin, “Buna karar vermek keyfi bir şey gibi görünüyor” dedi. “Tarihsel olarak neden böyle karar verildiğini anlıyorum, çünkü [davranış] bir hayvanla çalışırken kolayca ölçebileceğiniz bir şeydir. Bence olan şu ki, davranış ölçülebilen bir şey olarak başladı ve sonra belleğin tanımı haline geldi.”

Davranış bize bir anının oluştuğunu söyler, ancak neden, nasıl veya nerede olduğu hakkında hiçbir şey söylemez. Dahası, ölçekle sınırlıdır. Devasa nöronlara sahip kaslı bir deniz sümüklüböceği olan Aplysia californica‘yı ele alalım. Sinirbilimciler, Aplysia üzerinde bellek deneyleri yapmayı severler, çünkü fiziksel tepkileri kolayca ölçülebilir : Dürttüğünüzde irkilir. Ve bu tepkiler, ilgili bir avuç duyusal ve motor nöronla net bir şekilde eşleşir.

Kukushkin, deniz sümüklüböceğinin sinirbilimin davranışsal önyargılarını karmaşıklaştırabileceğini söyledi. Diyelim ki kuyruğuna şok vererek savunma refleksini tetiklediniz. Ertesi gün tekrar şok verdiğinizde ve savunma refleksinin öncekinden daha güçlü olduğunu gördüğünüzde, bu, sümüklüböceğin ilk şokunu hatırladığına dair davranışsal bir kanıttır. Herhangi bir sinirbilimci bunu bir anı ile ilişkilendirirdi.

Peki ya (midesi bulananlardan özür dilerim) o deniz sümüklüböceğini parçalara ayırırsanız¹¹ ve sadece hareketsiz nöronlarını bırakırsanız? Sağlam yaratığın aksine, nöronlar geri çekilemediği için görünür bir tepki olmaz. Bellek gitti mi? Kesinlikle hayır, ancak dışarıdan bir doğrulama olmadan, belleğin davranışsal tanımı çöker. Kukushkin “Artık buna bellek demiyoruz” diyor. “Buna bellek mekanizması diyoruz, belleğin altında yatan sinaptik değişime belleğin bir benzeri diyoruz. Ama buna bellek demiyoruz ve bunun keyfi olduğunu düşünüyorum.”

Belki de belleğin tanımı, geçmişe dair daha fazla kaydı kapsayacak şekilde davranışın ötesine uzanmalıdır. Aşı bir tür bellektir. Bir yara izi, bir çocuk, bir kitap da öyle. “Bir ayak izi bırakırsanız, bu bir bellektir” diyor Gershman. Belleğin fiziksel bir olay -dünyada veya benlikte bırakılan bir iz- olarak yorumlanması, bir hücre içinde meydana gelen biyokimyasal değişiklikleri de kapsayacaktır. Gershman, “Biyolojik sistemler, bilgiyi saklayan ve kendi amaçları doğrultusunda kullanan fiziksel süreçleri harekete geçirecek şekilde evrimleşmiştir” diyor.

Peki, bir hücre kendisi hakkında ne bilir? Belki de Barbara McClintock’un sorusunun daha iyi bir versiyonu şudur: Bir hücre neyi hatırlayabilir? Hayatta kalma söz konusu olduğunda, bir hücrenin kendisi hakkında bildikleri, dünya hakkında bildikleri (ne zaman eğileceğini, ne zaman savaşacağını ve ne zaman kaçacağını belirlemek için deneyimleriyle ilgili bilgileri birleştirme biçimi) kadar önemli değildir.

Bir hücre, varlığını koruyan bilgiyi korur. Ve bir anlamda biz de öyle. Günümüzün hücresel bellek araştırmacıları geçmişten kalma terk edilmiş deneysel süreçleri yeniden gözden geçirirken, onlar da belleğin bağlamına ne borçlu olduğunu, bilimin sosyolojik ortamının hangi fikirlerin korunup hangilerinin unutulacağını nasıl belirleyebileceğini keşfediyorlar. Sanki bir alan 50 yıllık bir bellek kaybından uyanıyormuş gibi. Neyse ki, anılar geri geliyor.

Kaynak: Claire L. Evans. What can a cell remember? July 30, 2025. https://www.quantamagazine.org/what-can-a-cell-remember-20250730/ (7 Ağustos 2025’te indirildi.)

Dipnotlar

1. Barbara McClintock’un ilginç hayatı için bkz. https://en.wikipedia.org/wiki/Barbara_McClintock ↩︎
2. Kukushkin, N. V., Carney, R. E., Tabassum, T., Carew, T. J. (2024). The massed-spaced learning effect in non-neural human cells. Nature Communications 15, 9635. https://www.nature.com/articles/s41467-024-53922-x ↩︎
3. Gershman’ın yayınları için bkz. https://gershmanlab.com/pubs.html ↩︎
4. Jennings, H. S. (1906). Behavior of the lower organizms. Columbia University Press. https://archive.org/details/behavioroflowero00jenn/page/174/mode/2up ↩︎
5. Gunawardena’nın yayınları için bkz. https://vcp.upf.edu/papers.html. ↩︎
6. Dexter, J. P., Prabakaran, S., Gunawardena, J. (2019). A Complex Hierarchy of Avoidance Behaviors in a Single-Cell Eukaryote. Current Biology 24: 4323-4329.e2 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982219314319?via%3Dihub. ↩︎
7. Gershman, S. J., Balbi, P. E. M., Gallistel, C. R., Gunawardena, J. (2021). Reconsidering the evidence for learning in single cells. https://elifesciences.org/articles/61907. ↩︎
8. Gelber, B. (1952). Investigations of the behavior of Paramecium aurelia: I. Modification of behavior after training with reinforcement. Journal of Comparative and Physiological Psychology 45: 58-65. https://psycnet.apa.org/doiLanding?doi=10.1037%2Fh0063093. ↩︎
9. Kukushkin’in yayınları için bkz. https://liberalstudies.nyu.edu/about/faculty-listing/nikolay-kukushkin.html. ↩︎
10. Kukushkin, N. Humans, sea slugs, kidney cells: we all learn the same way. https://communities.springernature.com/posts/humans-sea-slugs-kidney-cells-we-all-learn-the-same-way. ↩︎
11. Chen, S., Cai, D., Pearce, K. et al. (2014). Reinstatement of long-term memory following erasure of its behavioral and synaptic expression in Aplysia. https://elifesciences.org/articles/03896. ↩︎

Bebekler anı oluşturabilirler. O halde hayatımızın en erken dönemlerini neden hatırlayamıyoruz?

20 Mart 2025’te Science’de yayımlanan bir beyin tarama çalışmasının sonuçlarına göre, 1 yaş kadar küçük bebekler bile anı oluşturabilirler. Bulgular, çocukluk unutkanlığının (infantile amnesia: hayatın ilk yıllarını hatırlayamama) anı oluşturamamaktan çok, geri çağırmadaki güçlüklerden kaynaklandığını düşündürüyor.

Bebekler Anı Oluşturabilir (Resim: Chat GPT)

Yetişkinler ne kadar uğraşırlarsa uğraşsınlar, hayatın ilk aylarındaki (ya da yıllarındaki) olayları hatırlayamazlar. Ancak, bunun nedeninin bebeğin bu tür anıların depolanmasında anahtar bir beyin bölgesi olan hipokampusunun yeterince gelişmemiş olması mı, yoksa yetişkinlerin bu anıları geri çağırma yetersizliği mi olduğu sorusu, uzun zamandır yanıtlanmamış bir sorudur.

Araştırmacılar (Yates ve ark., 2025) bu konuya ışık tutmak için bir bellek ödevi yapan 4 ay ila 2 yaş arasındaki 26 bebeğin beyinlerini fMRI kullanarak taradı ve çocuklar yeni bir yüz, nesne ya da manzara resmine bakarken, bir dakika sonra da aynı resim gösterildiğinde hipokampus etkinliğini ölçtüler. 

Bebek yeni bir resme bakarken hipokampus etkinliği ne kadar büyükse, o resim tekrar gösterildiğinde ona bakma süresi o kadar uzundu. Bebekler tanıdık şeylere bakarken daha çok zaman geçirme eğiliminde olduklarından, bu bulgu gördükleri şeyi hatırlıyor olduklarını düşündürür.

Araştırmacılar en güçlü kodlama etkinliğini hipokampusun arka bölümünde (yani, yetişkinlerde anının geri çağrılmasıyla en fazla ilişkili bölgede) gördüler. Yazarlar bunun bebeklerin kodlama kapasitesinin varlığının kanıtı olduğunu düşünüyorlar. Her ne kadar çalışmadaki tüm bebeklerde bu bulgu görülmüş olsa da, 12 aylıktan büyük olanlarda sinyallerin daha güçlü olması, hipokampusun tek tek anıları kodlama yeteneğinin bir tür gelişim yolu izlediğini gösteriyor.

Başka yazarlar da bu kadar küçük çocuklarda veri toplamanın kolay olmadığını, bu çalışmanın henüz olgunlaşmamış hipokampusun en azından bir tür epizodik bellek kodlaması yapabileceği fikrini desteklediğini düşünüyorlar.

Çalışmanın yazarları da yetişkinlerin hayatın ilk yıllarını hatırlayamamasının, anıların başlangıçtaki (bebeklikteki) depolama biçimi ile beynin anıya geri dönmeye çalışırken kullandığı geri çağırma ipuçları (ya da arama terimleri) arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanan bir geri çağırma sorunu olduğu sonucuna varıyorlar. Bebeklerin deneyimleri, beynin gördüğü ve duyduğu şeyleri bağlama oturtup buna göre kategorize edebildiği ileriki yıllardaki deneyimlerden çok farklı olabilir, çünkü sadece emeklemekten yürümeye geçmek bile bütün dünya görüşünü değiştirir.

Sıçanlardaki çalışmalar da erken çocukluk anılarının beynimizde yıllarca kalabileceği fikrini destekliyor. Daha önceki bir çalışmada (Travaglia ve ark., 2016) sinirbilimcilerin optogenetik yöntemini kullanarak yetişkin sıçanlarda bebeklik anılarını kodlayan nöronları etkinleştirmeleri ve bu anıların hâlâ var olduğunu göstermeleri, anıların hep orada olduğunun kanıtı sayılıyor.

Özgün metin:

Simms, C. (2025). Babies do make memories – so why can’t we recall our earliest years? https://www.nature.com/articles/d41586-025-00855-0

Metinde Geçen Makaleler: 

Yates, T., Fel, J., Chol, D., Trach, J. E., Behm, J., Ellis, C. T., Turk-Browne, N. B. (2025). Hippocampal encoding of memories in human infants. Science 20 Mar 2025 Vol 387, Issue 6740 pp. 1316-1320 DOI: 10.1126/science.adt7570

Travaglia, A., Bisaz, R., Sweet, E., Blitzer, R. D., Alberini, C. M. (2016). Infantile amnesia reflects a developmental critical period for hi

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/

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. 

Zihin, Zihinsiz Maddeden Nasıl Çıkabildi?

Özgün metin: Ralph Lewis. How could mind emerge from mindless matter? Psychology Today Posted Jan 2019. Downloaded on January 30, 2019.

(Ref. Bu makalenin bölümleri şundan uyarlandı: Ralph Lewis. Finding Purpose in a Golden World: Why We Are Even If the Universe Doesn’t (Amherst, NY: Prometheus Books, 2018)

Ben bir psikiyatristim (metnin yazarı Ralph Lewis’i kast ediyor:-), beyin ve davranış arayüzünden çalışıyorum. Hastalarımı sinir ateşlenmesi ve bağlantıları olarak mı, yani, kimya ve biyoloji olarak mı görmeliyim, yoksa diğer bireylerle ve toplumla ilişkiler içinde yaşayan zengin içsel zihinsel hayatları olan psikolojik varlıklar olarak mı? Reçete ettiğim ilaçlar kimyasal ve biyolojik düzeyde çalışırken, uyguladığım psikoterapi ve salık verdiğim çevresel değişiklikler psikolojik ve sosyal düzeylerde iş görüyor. Bu düzeyler arasına gerçekten bütünleşmiş bir biçimde bağlantı kurmak insanın tam olarak anlaşılmasında meydan okuyucu olabilir.

2019’da bile birçok insan hâlâ zihnin ve kendiliğin sadece fiziksel parçacıkların ürünü olmayan bir ruha sahip olduğunu savunuyor. Sinirbilimciler hâla yağmurun nereden geldiğini çözmeye çalışan bilim-öncesi insanlar tarafından hayal edilen köhne dinlere dayandığını düşünerek bir tür tuhaf halk psikolojisiyle alay etse de, gerçekte akıllı insanların bu tür şeylere hâlâ inanması tamamen anlaşılabilir. Nihayetinde zihin ve öznel öz-farkındalık bilinci (kendinin farkında olan bilinç) maddenin fiziksel özelliklerine (her ne iseler) nitel bir benzerlik taşımaz. Beynin işleyişini devrelere, nöronlara ve nörotransmiterlere dayanan salt maddî bir temelde açıklamaya yönelik indirgemeci bilimsel yaklaşım inanılmaz ilginç ve aydınlatıcı olmakla birlikte, henüz bilinçli bir kendilik olmanın nasıl bir şeye benzediği ya da neden böyle olduğunun gizemini çözememektedir. Fakat durum şu: Bilimden öğrendiğimiz her şey bizim ve dünyanın salt fiziksel madde ve enerjiden oluştuğumuzu doğrulamaktadır.

Tahayyülümüz dışında herhangi bir yerde tinsel bir alemin varolmasının bilimle uyuşmasının kesinlikle bir yolu yoktur. Ruhlar ve doğaüstü veya normaldışı kuvvetler gibi tinsel fenomenlerin gerçek olması için bilimin çoğunun yanlış olması gerekir. Başka bir sonuca varmak istersek, bütün bir bilimsel bilgi ve kanıt toplamının epey bir kısmını reddedip en baştan başlamaya hazır olmalıyız. (Bunun mobil telefonumu çalıştıran aynı bilgiler ve kanıt tabanı olduğunu düşünün; bilim yanlış olsaydı, çalışmazdı.)

Beynin ya da zihnin işleyişinin sadece parçalarının (fiziğin yalın yasalarına göre birbirleriyle etkileşen temel parçacıklardan yapılmış atomlardan oluşan sinir hücreleri devrelerinin) toplamı olduğunu öne süren geleneksel bilimsel indirgemecilik yöntemi (karmaşık şeyleri sistemin en küçük unsurlarını ya da parçalarını belirleyip çözümlemek) insan zihni ve onu üreten beyin için eksik bir açıklama getiriyor.

Her Şey Bu Kadar Mı

Bilimsel indirgemecilik (beyin dahil) dünyanın anlaşılmasına yönelik çok önemli ve şık bir yaklaşımdır ve şaşırtıcı içgörülere yol açmıştır, ama bazı insanlara doyurucu gelmeyebilir, iç karartabilir. Her şey nihayetinde parçacıklara ve fiziğe indirgenebilirse, o zaman her şey nihayetinde amaçsız ve boşuna görünebilir. “Hepsi bu kadar mı?” diye sorulabilir. Öyleyse, insanlığımız nereden geliyor? Karmaşık öznelliğimiz olmadan, böyle bir evrene nerede uyduğumuzu anlamaya ihtiyacımız var.

Karmaşıklık ve Ortaya Çıkış – Parçaların Toplamından Daha Büyük

Yaklaşık son otuz yılda karmaşıklık kuramı (karmaşık sistemler kuramı) denen etkileyici bir yeni disiplin gelişti. Bu bilim karmaşık sistemlerin özelliklerinin daha yalın bileşenlerin etkileşiminden nasıl çıktığını açıklamaya yönelik modeller tasarlamaya odaklandı. Karmaşık sistemler gerek nicel, gerekse nitel olarak daha yalın bileşenlerinden ayrılan özellikler kazanırlar. Bunlar bileşenlerinin doğasında bulunmayan ve onlardan çıkarsanamayan ya da yordanamayan / öngörülemeyen özelliklerdir. Karmaşık sistemin bu yeni özelliklerine ortaya çıkan (emergent) fenomenler denir. Ortaya çıkış (emergence), indirgemeciliğin zıttıdır. Bütün, parçalarının toplamından büyüktür. Söz konusu olan ‘büyü’ değil, sadece karmaşık fiziksel etkileşimlerdir. Ortaya çıkış, kendiliğinden, aşağıdan yukarıya, kendini-örgütleyen bir karmaşıklık fenomenidir, herhangi bir dışsal neden, hiçbir yukarıdan aşağıya tasarım, hiçbir merkezî sistem denetimi gerektirmez. Karmaşıklık bilimi standart indirgemecilik yaklaşımının yerini almaz. Onu tamamlar. İndirgemecilik hâlâ karmaşık sistemlerin anlaşılması için son derece yararlı ve güçlü bir yöntemdir.

Ortaya Çıkış: Yenilik Evrene Girebilir

En temel örnek olarak suyun özelliklerini düşünün. Suyun bazı temel özellikleri vardır: Yapıştırıcı (cohesive) davranış, ısıyı ılıtma yeteneği ve donunca genişleme… Hatta daha yalını, suyun ‘ıslaklığını’ düşünün. H₂O’yu oluşturan tek tek hidrojen ve oksijen atomları bu özelliklerin ve davranışların, hiçbirine sahip değildir. Bu özellikler tek tek atomların özelliklerinden yordanamaz ya da çıkarsanamaz; bunlar ortaya çıkmışlardır (emergent).

Su, basit bir örnektir. Ortaya çıkmış olandan çok daha görkemli yenilik, doğanın tümü, aslında. Bunu evrenin kendiliğinden rehbersiz yaratıcılığı olarak düşünün; en mucizevi olan şey, bilinçli niyetin hiç olmaması.

Beyin Uyumlu Karmaşık Sistemlerin En Karmaşığıdır

Beynin, bütünün parçalarının toplamından büyük bir fenomen olduğu açıktır ve onun ürünü olan zihin ya da öznel kendilik duygusu parçalarından nitel açıdan kökten farklıdır; ortaya çıkan bir özelliktir.

Aslında bu sadece beyin için değil herhangi bir karmaşık uyumsal (adaptive) sistem için geçerlidir; dünyada bunun sayısız örneği vardır. Sadece birkaçını sayarsak: Bireysel organizmalar, bir organizmanın içindeki bağışıklık sistemi ya da beyin gibi sistemler, sosyal böcek kolonileri, kuş sürüleri, hayvan sürülerinin göçleri, trafik akışı, kentler, malî piyasalar, internet, ekosistemler, iklimler… Bunların her biri birçok failin/bileşenin etkileştiği bir ağa sahip olan bir sistemdir.

Ortaya çıkış fenomenlerini üreten karmaşık uyumsal sistemler bileşen parçaları arasında dinamik etkileşim ağları oldukları için karmaşık olarak değerlendirilirler. Değişen ortamlarına yanıt olarak değiştikleri ve kendilerini örgütledikleri için uyumsal olarak değerlendirilirler.

Bilinç Evrende Kökten Yeni Bir Fenomen Olarak Ortaya Çıktı. Hayat da Öyle.

İnsan beyni bildiğimiz en karmaşık uyumsal sistemdir. Bir fenomen olarak bilinç de bildiğimiz tüm fenomenlerin fiziksel maddesinden en kökten farklı olandır. Fakat elbette bilincin her zaman çok zengin ve karmaşık olmadığını unutmayın; farklı türlerde ve insanlarda farklı beyin sağlığı hallerinde derece derece ortaya çıkar, çok sayıda minimal ve yalın bilinç halleri bulunur.

Bilinçten başka sıradan maddeden ortaya çıkan bildiğimiz çok farklı diğer fenomen, hayatın kendisidir. Bir zamanlar canlıların mutlaka canlı olmayan maddenin yoksun olduğu bir tür gizemli hayat verici öze, bir tür hayati kuvvete (élan vital) sahip oldukları varsayılırdı. Fakat bir şeyi neyin canlı yaptığına dair gizem yirminci yüzyılda çözüldü. Bir şeyi canlı yapan şey, atomlarının örgütlenmesidir.

Karmaşık Uyumsal Sistemlerin Kendiliğinden ve Kendi Kendine Örgütlenmesi ve Bunları Yöneten Kurallar

Canlılar karmaşık uyumsal sistemlerin özel bir sınıfıdır. Karmaşık Uyumsal Sistemlerin merkezî bir karakteristiği, örgütlenmedir. Göze çarpan bir şekilde bu sistemler kendini-örgütleme ya da kendiliğinden bir düzen süreciyle oluşurlar. Başlangıçta düzensiz olan bir sistemin parçaları arasında yerel etkileşimlerden bütün düzeni yaratırlar. Süreç, herhangi bir dış failin ya da merkezî denetimin tasarımını gerektirmez.

Karmaşık uyumsal bir sistemin bileşenlerinin etkileşimlerini yöneten ‘kurallar’ genellikle çok elementerdir ve bireysel bileşenler arasında yerel bir düzeyde çalışırlar. Karmaşık uyumsal sistemler mahalle sakinleri arasındaki etkileşimlerden yerel bir düzeyde doğan yeni politik örgütlenmelere kadar benzer şekilde ortaya çıkarlar. Basit ve yerel etkileşim kuralları kendi kendine örgütlenmeyi olası kılar. Kimse ‘zorunlu’ değildir, süreç yukarıdan aşağıya doğru değil, aşağıdan yukarıya doğrudur. Fakat bu etkileşimlerden kaynaklanan karmaşık bütün sistem, yeni ortaya çıkan özellikleriyle birlikte, tek tek bileşenler üzerinde sınırlayıcı bir etkiye sahiptir, geriye dönük olarak da onları etkiler. Bileşenler ile bütün arasında karşılıklı ya da yansıtıcı geri bildirim halkaları kurulur, örneğin, termitler ile bütün olarak koloni arasında ya da bireysel nöronlar ile bütün olarak bireyin arasında…

Tasarlanmış Gibi Görünecek Kadar “Akıllı”

Doğadaki Karmaşık Uyumsal Sistemler çok girift olabilirler ve o kadar ‘akıllı’ görünebilirler ki, bir kopyaya ya da master plana göre birleşik süreç aracılığıyla dikkatle yönlendirilmiş ve zekice tasarlanmış olmaları gerektiğini düşünmek affedilebilir. Fakat karmaşıklık bilimi bütün bunların doğal, kendiliğinden, kendini-örgütleyen süreçler aracılığıyla, hiç yol gösterilmeden, nasıl olduğunu açıklayabilir. (Zeki bir Tasarımcı Olarak Her Şeye Gücü Yeten’i çağırmakta özgür hissedin, fakat bunu yapmak tamamen gereksizdir ve süreçlerin kusurlulukları, yetersizlikleri ve eksiklikleri düşünülürse, Tasarımcı ne yazık ki her şeye gücü yeten, her şeyi bilen ya da hep iyi olmayabilir.)

Tasarım gereği dayatılan sınırlamaları olan insan yapımı Karmaşık Uyumsal Sistemler bile insan tasarımcıları tarafından tamamıyla denetlenemez ya da yordanamazlar (malî piyasaları yordayabilen biri var mı?)

Canlı organizmalar söz konusu olduğunda doğal seçilimle ve cinsel seçilimle evrimin iyi anlaşılmış süreçleri doğada gördüğümüz mucizevî ve girift karmaşıklığın daha fazla şekillenmesinde ilaveten muazzam güçlü bir rol oynar, zeki tasarımın görülmesini büyük oranda pekiştirir. Fakat Karmaşık Uyumsal Sistemlerin kendini örgütleyen süreçleri evrimden bağımsız olarak ortaya çıkar ve hem canlı, hem de cansız sistemler için geçerlidir. Evrimsel kuvvetler karmaşıklığın artmasını yönlendirmekte denetimi almadan önce, hayatın başlangıçtaki köklerinde neredeyse kesin olarak merkezî bir rol oynadılar.

Bilincin Nasıl Ortaya Çıktığını Bilimsel Olarak Daha Yeni İncelemeye Başladık

Karmaşıklık kuramı bilimcilere nihaî bir bilinç kuramının olabileceği konusunda önemli ipuçları verir. Karmaşıklık kuramı bugün artık sinirbilimin bilgi-işlemin ve döngüsel denetimin beyin-sinir ağlarında nasıl çalıştığını anlama arayışının ayrılmaz parçasıdır. Bu ağlar tek bir bölgenin tamamen denetlemediği sibernetik halkalar olarak iş görürler.

Şurası muhakkak ki bilincin bilimsel açıklanmasından epey uzağız. Bilinci açıklamaya yönelik ciddi bilimsel çabalar ancak 1990’larda başladı -ondan önce bilinç çok zorlu bir konu olarak düşünülür ve bilimselden çok felsefî bir sorunun parçası olarak görülürdü. Gerçekten de sinirbilim disiplin olarak birkaç onyıl yaşındadır. 1990’ların başlarında psikiyatri eğitimine başladığımda zihni ve beyni az çok paralel konular olarak inceledik, genellikle nasıl tamamen bütünleştirileceklerinden emin değildik. O zamandan bu yana zihin-beyin ilişkisinin bilimi büyük ilerlemeler kaydetti. Buna gelişkin beyin görüntüleme gibi yeni teknolojiler yardımcı oldu. Sinirbilimciler algıların, düşünce süreçlerinin ve öznel kendilik duygusunun her biri binlerce bağlantıya sahip milyarlarca nöronun yoğun ve karmaşık etkileşimlerinden nasıl ortaya çıktığı; karmaşık ağları ve geri bildirim halkalarını nasıl oluşturduğu, yüz milyonlarca yıllık, rehberi olmayan doğal seçilim süreçleriyle nasıl şekillendiğinin gizemini istikrarlı bir şekilde çözüyorlar.

Bilinci bilimsel olarak açıklama sürecine gerçekten ancak yeni başladık ve şaşırtıcı ilerlemelere ve fantastik içgörülere rağmen açıklamalarda hâlâ doldurulması gereken büyük boşluklar var. Fakat belli bir boşluğun sonunda bilim tarafından kapatılamayacağını iddia etmek akıllıca bir iddia olmazdı.

Merak

(PsikeArt dergisinin 30. (Merak) sayısında yayımlanmıştır.)

Uyandıklarında yanlarında bir bebek bulunduğunu ve bebeğin kendisine ait olduğunu iddia eden iki kadın anlaşmaya varamayınca Kral Süleyman’ın karşısına çıkarılırlar. Süleyman kadınları uzlaştıramayacağını anlayınca adamlarından bir kılıç getirmelerini ister. Bebeği ikiye bölüp kadınlar arasında paylaştırmayı önerir. Bebeğin gerçek annesi, yalan söylediğini düşünecekleri için öldürülmeyi göze alarak, hemen atılır ve iddiasından vazgeçtiğini, bebeğin kendisine ait olmadığını söyler. Süleyman bunun üzerine durumu anlar ve bebeğin gerçek annesine verilmesini buyurur.
Bu öykü farklı yönlerden okunabilir: Genellikle Süleyman’ın kararının ne kadar adil olduğu ya da gerçek annenin ne kadar fedakarca bir davranış sergilediği üzerinde durulur. Forrester, Freud Savaşları’nda, yaygın olan bu iki okumaya ek olarak, üçüncü bir okumaya, Freud’unkine değinir ve öykünün gözden kaçan önemli bir yönünün, bebeğin annesi olmadığı halde öyle olduğunu iddia eden annenin davranışının anlaşılmasıyla ilgilenir. Freud’dan yola çıkarak, haset kavramı üzerinde fikir yürütür. Özetle, ona göre, haset, “ondan benim de olsun” ana fikriyle özetlenebilecek olan imrenmeden farklı olarak, “benim yoksa, onun da olmasın” ifadesiyle dile getirilebilir.

Bowlby ile Robertson’un Anne-Çocuk Ayrılması Üzerine Kuramsal Tartışmalarının Anlatılmayan Öyküsü

“Karşılaşmalar” sayfasında yayımladığım makaleyi “Yazılar” sekmesine ekledim ve böylece “Son Posta” olarak öne çıkmasını istedim. “Karşılaşmalar” sayfasında daha sonra Bohm’un yaşadıkları ile ilgili daha geniş başka bir yazıya geçmeyi umuyorum.

Makale: Van Der Horst FCP, Van Der Veer R. Separation and Divergence: The untold story of James Robertson’s and John Bowlby’s theoretical dispute on mother-child separation. Journal of the History of the Behavioral Sciences 2009;45(3):236-52).

Bağlanma kuramının tarihinde James Robertson (1911-1988) ve John Bowlby’nin (1907-1990) adları genellikle birlikte anılır. Robertson ve Bowlby 1950’lerin başlarında ayrılık teması üzerinde çalışırken, çocuğun anneden ayrılmayı takiben tepkilerinde üç evre belirleyerek gelişimsel psikolojide önemli bir dönüm noktasına ulaştılar ve bunları “protesto” (protest), “umutsuzluk” (despair) ve “inkar” (denial) diye adlandırdılar. Bu sırada dışarıdan bakıldığında Bowlby ve Robertson tam bir uyum içinde çalışıyorlar, temelde aynı görüşleri paylaşıyorlarmış gibi görünüyorlardı. Bu izlenim ortak kariyerlerinin başında doğruydu da, fakat sonraki yıllarda bir takım kuramsal konularda uyuşamadılar ve kişisel ilişkileri epey gerginleşti. Gerçi Bowlby kitaplarında Robertson’u kuramsal ve pratik başarılarından ötürü övmeye gayret etti. Onun başlıca kaygısı galiba uyuşmazlıklarının halka mal olması ve bunun kuramsal rakiplerinin ekmeğine yağ sürmesiydi. Robertson’a mektuplarından birinde Bowlby bu kaygıyı açık bir şekilde ifade etmiştir:

Birlikte yararlı bir tartışmaya girebilmeyi umut ediyorum, çünkü korkarım ki bunu yapamazsak yanlış anlamalar çoğalacak ve belki de kamuoyuna mal olacak, bu da ancak ikimizin çalışmalarına ve geliştirmeye çalıştığımız sosyal değişmelere karşı çıkmakta olan insanları rahatlatacaktır.

Bowlby ve Anna Freud Tartışması

Bowlby’nin bugünlerde psikolojide genel bir kabul gören “bağlanma kuramı”, ilk zamanlarında “ben (ego) psikolojisi” yanlıları (özellikle Anna Freud) ile aralarında bir yarılmaya yol açmıştı. Bu yarılma büyük ölçüde bağlanma kuramı ile psikanalitik kuramın cinsellik ve sevgiye yönelik farklı bakış açılarına bağlıydı. Bowlby’nin görüşleri içgüdüsel/duygusal kumanda sistemlerinin işleyişi konusunda çağdaş nöropsikanalitik görüşlere çarpıcı bir şekilde benziyordu. Ona göre, birbiriyle etkileşim halinde olan (bağlanma, cinsellik, bağ kurma (affiliation), bakım verme, araştırma, boyun eğme ya da egemenlik kurma, saldırganlık gibi) çok sayıda davranışal ya da güdülenimsel sistem vardı. Her biri ilişkilere ve nesnelere kendine göre farklı yollardan gidiyordu ve bir sistemin diğerini etkinleştirmesi gerekmiyordu. Gelişim ilerledikçe, sistemlerin kendi aralarında da etkileşim oluyor ve herhangi bir sistemin karakteristiği olan davranış daha karmaşık hale geliyordu.

Bağlanma kuramının Bowlby ile ego psikolojisi yanlıları arasındaki yarılmayı pekiştiren yönü, haz ilkesinin insan bağlanmasının asıl itici gücü (motivator) olduğu görüşünü reddetmesiydi. Öyle ki, Anna Freud şöyle yazmıştı:

“Anne bağlanması ile haz ilkesi arasında, sanki bunlar aynı düzlemdeki zihinsel fenomenlermiş gibi, bir öncelik mücadelesi varsaymak bana pek pratik görünmüyor… Bu kendine özgü yanlış anlama giderilince Dr. Bowlby ile bizim konuyu ele alışımız birbirine ilk bakışta göründüğünden daha fazla yakınlaşır.”

Freud A. Discussion of Dr. Bowlby’s paper “Grief and mourning in infancy and early childhood”. Psychoanalytic Study of the Child 1960; 15: 53-62.

Uzun bir süre beklenen bu yakınlaşmanın gerçekleşmediği ve Bowlby’nin bu süre içinde gerek literatürde, gerekse psikanalitik kurumlarda gölgede kaldığı, ancak, tüm gerçekler gibi, son zamanlarda bağlanma kuramının da bir şekilde aydınlığa çıktığı, başka bir deyişle, değerinin yeniden keşfedildiği, hatta giderek güncel sinirbilim ve psikanaliz çalışmalarının ana konularından biri haline geldiği söylenebilir.

Şimdi esas mesele, bağlanma sisteminin mi, yoksa cinsel sistemin mi başat olduğu değil, bu ikisinin temsil dünyası düzeyinde birbirleriyle nasıl bütünleştiğini ya da bütünleşmekte yetersiz kaldığını anlamaktır.

Kaynak: Yovell Y. Is There a Drive To Love? Neuropsychoanalysis 2008; 10(2): 117-144.