öğrenme

Zihnin Gizli Yaşamı

Sigman’ın Zihnin Gizli Yaşamı kitabı beklentilerimin epey üzerinde çıktı. Bir beklentim de yoktu aslında. Türkçe’de sinirbilim alanında son zamanlarda o kadar çok kitap yayımlandı ki ve bazıları içerikleriyle, bazıları da çevirileriyle, o kadar düş kırıklığı yarattı ki, kitapları artık bir beklentim olmadan seçiyordum. O yüzden Zihnin Gizli Yaşamı benim için sürpriz oldu, diyebilirim. Hemen belirteyim, çevirisiyle de… Çevirmeni Nur Küçük’ü kutlarım, çok rahat okunan bir kitap çıkarmış ortaya. Bir iki yerde aklıma takılan çeviriler oldu, ama genel olarak epey akıcı bir Türkçe’yle karşılaştım. Örneğin, beyin bölgelerinin Türkçesine de ilgi duyduğum halde, 226. sayfada “… beyindeki dopamin üreten bir bölge olan ön tavan bölgesindeki bir etkinlik..” diye giden cümledeki ‘ön tavan bölgesini’ kafamda canlandıramamıştım.

Devamını oku: Zihnin Gizli Yaşamı

Bunu Deepsek’le konuşmaya karar verdim. Ona “beynin ön tavan bölgesi neresi?” diye sorduğumda, ‘prefrontal korteks’ (beynin ön alın bölgesi) dedi ve bana prefrontal korteksin işlevlerini anlatmaya başladı. Ona bu kez “front’un tavanla ilişkisini kuramadım. Bildiğim kadarıyla front: ön, cephe, alın anlamına geliyor” diye hatırlattım. Haklısınız, dedi, sonra bi sürü laf. Bu terimin geçtiği cümleyi ona yazınca bana cümlede kastedilenin büyük olasılıkla Ventral Tegmental Alan (VTA) (Orta Beyin Çatısı) olduğunu anlattı ve cümleyi şöyle düzeltti: … beyindeki dopamin üreten bir bölge olan orta beyin çatısındaki (VTA) bir etkinlik…”

Neyse… konumuz o değil. Kitabın en çok sevdiğim yanı, sinirbilimdeki hemen her konuya, yapılmış birçok ilginç deneye değinmiş, bu arada Freud’un Tasarısını bile ihmal etmemiş olması… Okumayı düşünenlere tavsiyem, özellikle Nörobilimin Tarihöncesinde Psikoloji ve Karanlıkta Çalışan Freud başlıkları altında Freud’un Tasarısının ne kadar güzel özetlendiğine baksınlar.

Anlatılan deneyler ve sorulan sorular o kadar konunun özüne dair ki, yazarın fizikçi olmasına karşın meseleyi iyi kavradığı anlaşılıyor. Örneğin, daha kitabın başında peşine düşülen soru şu: Dünyayı betimleyecek sözcükleri öğrenmeden önce dünyayı nasıl düşünüyor ve tasavvur ediyorduk? Soruları yanıtlarken de birçok yerde aynı öncülden yola çıkıyor ve doğduğumuzda şaşırtıcı miktarda bilgiye sahip olduğumuzu sıklıkla tekrarlıyor. Yazarın bir konunun nasıl peşine düştüğünü daha iyi anlatmak amacıyla, başlangıçtaki birçok yeri alıntılayacağım.

Şu düşünce deneyinin güzelliğine bakın: 

“On yedinci yüzyılın sonlarında, İrlandalı felsefeci William Molyneux arkadaşı John Locke’a aşağıdaki düşünce deneyini önerdi:

Doğuştan kör bir adam düşün Bir küp ile bir küreyi dokunarak ayırt etmeyi öğrenmiş olsun.[…] Şimdi, küp ve kürenin bir masa üzerine koyulduğunu ve kör adamın gözlerinin açılmış olduğunu düşün. Soru şu: Adam nesnelere dokunmadan, sadece bakarak hangisinin küre hangisinin küp olduğunu söyleyebilir mi?”

Yazar bu sorudan sonra şöyle devam ediyor: “Empirizm doğal sezgiye dayandığı için, bu kadar başarı kazanmış olması şaşırtıcı değildir: Zihin felsefesi alanındaki egemenliği on yedinci yüzyıldan başlayıp İsviçreli büyük psikolog Jean Piaget’nin zamanına dek sürmüştür. Fakat gerçek her zaman sezgiye uygun olmaz: Yenidoğanın beyni tabula rasa değildir. Tam tersine, dünyaya kavramlaştırma makineleri olarak geliriz.”

İşte bu “empirik sezgiyi çürütmek amacıyla psikolog Andrew Meltzoff bir deneyde Molyneux probleminin bir versiyonunu sınadı. Bir küre ve bir küp yerine, iki emzik kullandı. Emziklerden biri pürüzsüz ve yuvarlak, diğeri yumruluydu. Yöntem basitti. Tamamen karanlık bir ortamda, bir bebeğin ağzına emziklerden biri verildi. Daha sonra emzikler bir masaya koyuldu ve ışık açıldı. Bebekler emdikleri emziklere daha fazla baktılar, bu da emziği tanıdıklarını gösteriyordu.”

Ancak, konu o kadar basit ve Locke o kadar haksız değildi, çünkü bir başka olguya bakıldığında doğuşta bulunması gereken, fakat eksik olan bilginin kullanılmaması yüzünden daha sonra onu edinmenin ne kadar zor olduğunu gösteriyordu. Örneğin, “doğuştan kör biri için, görme yetisini kazanmak uzun zamandır hayalini kurduğu şeye benzemiyordu.” Nitekim göz hekimi Alberto Valvo’nun görmesini sağlayan bir ameliyattan sonra bir hasta şöyle demişti:

Yeni bir hayata başladığımı hissediyordum, ama görsel dünyayı anlamanın ne kadar güç olduğunu fark edip moralimin bozulduğu, umutsuzluğa kapıldığım anlar oluyordu. […] Etrafımda ışıktan ve gölgelerden oluşan kümeler görüyordum. […] anlamını bilmediğim hareketli ve değişken duyumlardan oluşan bir mozaik gibi. […]”

“Bu hasta birdenbire görme yetisini kazanınca büyük zorluk yaşadı, çünkü gözlerinin ameliyatla ‘açılmasına’ rağmen, görmeyi öğrenme aşamasından geçmesi gerekiyordu. Önceden işitme ve dokunma duyularıyla inşa ettiği kavramsal dünyayı bu yeni görme deneyimi ile birleştirmek büyük ve yorucu bir çabaydı.”

Özetle, farklı duyu alanlarındaki bilgilerin bir başka alana taşınması mümkündü, fakat bazı beceriler için taşınmanın öğrenme aşamasından geçmesi gerekiyordu. Bu konuyla ilgili diğer bir örnek, Ramachandaran’ın yarattığı şu iki şekildir:

Ramachandran ve arkadaşları araştırmaya katılanlara şekillerden birinin adının Bouba, diğerinin Kiki olduğunu söyleyip hangisi Bouba hangisi Kiki diye sordular. Hemen herkes soldaki Bouba, sağdaki Kiki diye yanıtladı. Neden? Çünkü “o ve u gibi seslileri telaffuz ettiğimizde, dudaklarımızı iyice yuvarlıyoruz, bu da Bouba’daki yuvarlaklığa tekabül ediyor. K veya i sesi çıkarırken ise, dilin gerisi yukarı kalkarak köşeli bir biçim alıp damağa değiyor. Dolayısıyla, sivri şekil doğal olarak Kiki adına tekabül ediyor.”

Daha ilginç bir şeyle bu konuyu bitireyim: “… dünyanın büyük kısmı geçmişin arkada, geleceğin ileride olduğunu düşünür. Ama bu keyfidir. Örneğin, Güney Amerika’nın And bölgesinden bir halk olan Aymaralar zaman ile uzay arasındaki ilişkiye dair bizimkinden farklı bir kavrayışa sahiptir. Aymara dilinde ‘nayra’ sözcüğü hem geçmiş, hem de önde olan, görünürde olan anlamına gelir. ‘Kuipa’ sözcüğü ise hem gelecek anlamındadır hem de geriyi belirtir. Yani Aymara dilinde geçmiş ileride, gelecek geridedir. (…) gelecekten bahsederken kollarını geriye, geçmişi kast ederken ileriye uzatırlar. (…) geçmiş bildiğimiz, gözlerimizin gördüğü tek şeydir, bu yüzden önümüzdedir. Gelecek ise bilinmeyendir, gözlerimizin görmediğidir, bu yüzden arkamızdadır.” 

Sigman bu konuyu anlatırken kısaca fakat büyük bir açıklıkla zamanı nasıl mekana göre tanımladığımızı, bunu yaparken bedeni nasıl referans aldığımızı, başkalarını anlamak için de onu bedenimizle nasıl taklit ettiğimizi, bu yeteneğimizde ayna nöronların rolünü de özetleyiveriyor. Oradan nesne sürekliliğine geçiyor, bu kavramı ilk kez açıklayanlardan olan ünlü psikolog Piaget’nin nerede hata yaptığını, bebeklerin nesne sürekliliğini bilmelerine rağmen neden bu bilgiyi kullanamadıklarını, burada alın loblarının (yürütücü sistemin) gelişme(me)sinin rolünü gösteriyor. Sonra dikkatin gelişimini ve dil içgüsünü öğreniyoruz. Ahlakın temellerine dair bebek deneylerinin ayrıntılarını okuyoruz.

Böyle pürüzsüzce süren çok renkli bir akışla 2. Bölüm’de karar verme süreçlerimize ve seçimlerimize; rasyonel düşünce ile sezgi ayrımına, inanç/bilgi/güven kavramlarına, özgüvene, iyimserliğe, önyargılarımıza, toplumun bakışları altındaki ahlaki ikilemlere, oyun teorileriyle yapılan deneylere, vb. aşina oluyoruz.

3. Bölüm’de Freud’un hakkının verildiğini görüyoruz. (Bu bölüm Freud’un Tasarı’sındaki zihin modelinin mantığını en kısa ve berrak biçimde açıklayan bir pasaj olarak kayıtlara geçebilir.) Bu bölüm özgür irade ve bilinç gibi ‘ağır’ konuları yine anlaşılır biçimde ele alıyor. 

4. Bölüm’de rüyalar, hayaller, bilinçli rüyalar, rüyaların bilimsel olarak deşifre edilmesi, kenevir ve psilosibin gibi bilinç değiştiren maddelerle yaşanan deneyimlerin olası sinirbilimsel açıklamaları, Julian Jaynes’in yazılı metinlerin ortaya çıkışıyla birlikte bikameral bilincin çöküşü ve tek bir bilincin ortaya çıkışına dair hipotezi dahil, bilincin tarihine dair bazı hipotezleri de içeren çok ilginç konular var.

5. Bölüm’de ayrıntılı olarak öğrenme; öğrenme sürecinde genetiğin ve çalışmanın rolü, öğrenme ile ilgili yanlış bilinenler, öğrenme yolları, belleğin kullanılması, beynin seri ve paralel işlemcileri, okuma (ve okuma kusurları: disleksi), vb. konular tartışılıyor. 

6. Bölüm daha çok “sinirbilim alanında öğrendiklerimizi eğitimde nasıl kullanırız?” sorusu üzerinde duruyor ve öğrenmede uygulamanın ve öğretmenin katkısını vurguluyor. 

“Neden kendimizi gıdıklayamayız?”, “Niçin gözlerimizi hareket ettirdiğimizde baktığımız görüntü de hareket etmez?” ve “Kafamızdaki sesin kendimizinki olduğunu nereden biliyoruz?” gibi ilginç soruların bilinci anlamamıza ne kadar yardımcı olduğunu gördüğümüzde, birçok yerde olduğu gibi, açıklamaya giden bakış açısının ve yöntemin yalınlığından hayrete düşebiliyoruz. Bu hayret verici sorular, yanıtlar ve birçok öğretici deney arasında Libet’in özgür iradeyle ilgili sonuçlar çıkarılan ünlü çalışmasının ve Sperry’nin yine çok ünlü bölünmüş beyin çalışmalarının unutulmadığını da ekleyeyim.

Beynin yoğrulabilirliğinden ve bir yordama (çevirmen bunu öngörü olarak çevirmiş) makinesi gibi çalıştığından, bu süreçlerde dopaminin rolünden, yine beynin dorsal (yavaş, seri, düşünsel) ve ventral (hızlı, paralel, otomatik) sistemlerinden, vs. de söz edilmiş olmasının benim gözümde kitabın değerini epey artırdığını söyleyebilirim. 

Bu kitap tanıtımı yazısını yazarın kendi sözleriyle bitireyim: “Bu kitabın arkasında yatan düşünceyi tek bir cümle ile toparlamam gerekirse, insan düşüncesini saydam kılma arayışıdır diyebilirim.”

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. ↩︎

Unutma