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

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