Kafamızın içinde 100 milyar sinir hücresi bulunmakta olup, bu hücreler dış dünya ve birbirleri ile bağlantılıdır. Bu bağlantılar nasıl sağlanıyor? Dış dünyaya nasıl açılıyorlar? Dış dünya ile beynimizdeki sinir hücreleri bağlantısını duyu organlarımız sağlıyor. Duyu organlarımızın algıladıkları sinyaller beynimizde değerlendirilmedikce bir anlam ifade etmezler. En önemli duyu organımız olan gözümüze gelen sinyallerin nasıl değerlendirildiği konusunda son yıllarda yapılan araştırmalar ışığında başlıktaki sorunun cevabını tartışacağız.
Sahip olduğumuz tüm bilgilerin yaklaşık %80' ini optik yolla, yani gözlerimiz üzerinden alıyoruz. Gözümüzün yapısı yıllardan beri bilinmektedir. Göze gelen ışınlar göz merceği üzerinden yaklaşık 0.2 mm kalınlığındaki ve 2 cm çapındaki retinaya düşer. Bu tabakada 120 milyon çubuk, 6.5 milyon konik görme hücreleri vardır. Çubuk hücreler 24 grilik kademesine ayrılan aydınlık ve karanlığa, konik hücreler de renklere duyardır. Görme hücreleri bu tabakada tek düze değil, en net görmenin olduğu sarı nokta (macula) denen yerde en yoğun olacak şekilde dağılmışlardır. Bu noktadan kenarlara gidildikçe görme sinirlerinin yoğunluğu ve görme netliği hızla azalır. Bu özellik ise beynin etkin ve tutumlu çalışmasını sağlar. Görme sinirleri yoğunluğu tüm tabakada aynı olsaydı beynimizin de taşıyamayacağımız kadar büyük olması gerekirdi. Normal yaşamda farkında bile olmadan her baktığımızı aynı netlikte görmeyiz ve göz yuvarlağımız hareket ederek istediğimiz yerlerin de net kaydını sağlar.
Retinada algılanan görüntü sinyalleri 1.5 milyon lifli görme sinirleri tarafından beyne aktarılır. Bu sinirlerin sayısı retinaya düşen tüm bilgileri taşımada çok yetersiz kalacağı için bu bilgilerden ancak bir ön ayıklamadan sonra istenenler aktarılır. Retina mikroskop altında incelendiğinde 5 tabakadan oluştuğu görülür. Bunlar dıştan içe doğru:
1- Düşen ışığı kaydeden çubuk ve konik hücrelerden oluşan gerçek görme hücreleri ya da optik alıcılar,
2- Kontrası algılayan ve kuvvetlendirici olarak iş gören yatay hücreler,
3- Kontrası yükselten ve kenar yüksekliğini algılayan iki kutuplu ( bipolar) hücreler,
4- Alınan bilgilerin ön değerlendirmesini yapan ve gerekli görülenleri bir alt tabakaya aktaran amakrin hücreleri,
5- Görme keskinliğinden sorumlu olan ve yerel bilgileri algılayan gangliyon hücreleri.
Amakrin hücrelerinin yapısı ve işlevleri çok yönlüdür. Bu hücrelerin bağlantı yerleri çok sık olup, milimetre karesinde yaklaşık 500 milyon sinaps vardır. Burda ön değerlendirme ve eleme gören bilgiler renk, hareket, hareket doğrultusu, kenar durumları ve benzerlik durumlarına göre analiz edilip değerlendirildikten sonra beyne gönderilmek üzere görme sinirlerine aktarılır. Beyinde büyük gri tabakasının özel bir bölgesine, yani kortekste bilgiler toplanır. 1792 yılından beri bilinen bu tabaka artık görme tabakası olarak adlandırılmaktadır. Burda retinada alınan bilgilerin topografik bir resmi oluşur. İki gözden kortekse bilgiler tamamen bağımsız ve ayrı yol izleyerek gelir. Burda da retinada olduğu gibi bu bilgiler tekrar değerlendirilir. Ancak burdaki işlev daha yüksek düzeyde ve daha ayrıntılıdır. Görülen nesnenin ortamda nasıl hareket ettiği, boyutları , simetrik ilişkileri ve sınırları saptanır.
Gri tabakada her bir yerin renk, şekil, şekil değişimi hareket saptanması gibi farklı bir işlev üstlendiği beyninden yaralanan hastalardaki incelemelerle anlaşılmıştır. Londra Üniversitesi nörobiyoloji profesörü Semir Zeki gri tabakanın görev bölüşümünü bir posta sistemine benzeterek "mektup ayırıcıları gibi bir bölgeye gelen bilgileri sınıflandırarak aynı türleri özel kutucuklara yerleştirilir, sonra her bir kutudakileri tekrar değerlendirmek üzere başka bir bölgeye aktarılır, ama bu ayırıcılar ve kutucuklar arasında da bu işlemler sırasında özel iletişim bulunmaktadır" şeklinde ifade etmektedir. Bütün bilgiler değerlendirildikten sonra dış dünyadan algılananlarla ilgili bir resim oluşurulmaktadır. Ancak gelen tüm bilgilerle gri tabakada resim nasıl oluşturulmaktadır? Bu sorunun cevabı ise" beynimiz çok demokratik bir organ, gerçi her bir organ hiyerarşik bir sıra içinde bilgileri toplayıp başka bir organ veya hücrelere aktarıyor. Ancak bu organları ve beyni yöneten bir emredici komutan bulunmamaktadır. Her bir kısım ya doğrudan, ya da ayrı bir yol üzerinden veya ön değerlendirmeden sonra bilgileri başka bir bölgeye aktarmaktadır. Bunlar arasındaki bağlantılar düşünülemeyecek kadar karmaşıktır. Kortekse bir yandan yeni bilgiler aktarılır, bir yandan bu bilgiler değerlendirilir, diğer yandan her iki gözden gelen bilgiler birleştirilir, uzaklık, ortamdaki hareket ve ilişkileri saptanır, yeni bağlantılar yapılarak bir kısmı kaydedilir, bir kısmı geri gönderilir. Tüm bu işlemler saniyenin küçük bir kesrinde ve resmin yüzbinlerce noktası için gerçekleştirilir.
Sonuçta bir resim oluşturulur. Ancak bu resim göze ışınları gelen dış dünyadaki gerçek nesne ile ne derece uyuşmaktadır? Oluşturulan resim gerçek nesne ile aynı olmayabilir ve resmin nasıl oluşacağı insanın beklentisine ve bakış amacına da bağlıdır. Beyinde oluşturulan resimle ilgili olarak Franfurt Max Planck Beyin Araştırmaları Enstitüsü uzmanlarından Wolf Singer "Gerçek nesne ile birazcık uyuşmaktadır" diye ifade ediyor. Uzmanlara göre insan beyni saniyede ancak 126 bilgiyi değerlendirebilir. Bunun üzerindeki bilgileri ise süzer, ayıklar, yani basitçe gerçek olarak algılayamaz. Bu ise uzmanlara göre bir yaşam stratejisidir. Uzmanlar "duyu organlarımızdan gelen dış dünya ile ilgili tüm bilgileri alıp işleyebilsek gelen optik, akustik, mekanik, elektrik ve diğer sinyal yükü altında çaresiz kalır, çılgına dönerdik" diyorlar. Herhangi bir anda beynimiz en gerekli ve acil olan ne ise ona konsantre oluyor, algılıyor ve diğerleriyle ilgilenmiyor bile. Bir bilim adamı " taş devrindeki atalarımız da bir ayının kendilerine yaklaştığını görünce herşeyi olduğu gibi bırakıp yakalanmamak için hızla kaçıyorlardı" benzetmesini yapıyor. Beyin bu seçme, ayıklama işini otomatik olarak yapıyor. Göz görmek istediği bir noktaya odaklanır ve o noktaya bakarsa, beyin sadece onu gerçek olarak algılar. Bunun dışında ne varsa hiç biri gerçek algılanmaz ve bir iz bile bırakmadan kaybolur. Günlük yaşantımızda biz de birçok örnek verebiliriz. Örnek olarak 10 kişilik bir grup hiç uyarılmadan kısa sürelerle dışarıda bir manzaraya baksa, sonra çok değişik aletlerle dolu bir laboratuvarı izlese ardından başka bir odada gördüklerini en ince ayrıntıları ile yazmalarını istesek, aynı yerleri ve nesneleri gören 10 kişiden aynı şeyleri yazan iki kişi dahi bulamayız.
Gözümüz birşeye bakarken milyonlarca sinir hücresi görmede görev alır. Bunlar sık istiflenmiş bir elektrik şebekesi gibi kafamızın içindeki beynimize elektrik sinyalleri taşır. Giden, gelen, birbiri ile karşılaşan ve üst üste binen o kadar çok sinyal vardır ki "bu sinirlerin beyne ulaştırdığı sinyalin doğru sinyal olduğundan nasıl emin olabiliriz?" Bu sorunun yanıtı varsayım şeklinde de olsa bulunmuştur ve eski kabüller artık terkedilmiştir. Yakın zamana kadar beyne gelen bilgilerin herbirinin belirli beyin hücresine veya hücrelerine kaydedildiği ve saklandığı, örnek olarak bir çiçeğin tekrar söz konusu olduğu zaman derhal o çiçeğe ait kayıtların saklandığı beyin hücrelerinin ( nöronların) uyarılarak o çiçekle ilgili bilgilerin çağrıldığı sanılıyordu. Bu ise her bir insanda belli beyin hücreleinin yalnız belirli bilgilerin depolamasında kullanılması, daha çok yeni bilgi gelmesi halinde kullanılmayan eski bilgilerin yerine yenilerinin kaydedilmesini gerektirecekti. Günümüzde bu tür bilgilerin yanlış olduğu ve beyin hücrelerinin yalnız bir amaca tahsisi ve beyin hücrelerinin yalnız başına çalışması yerine topluluk (koloniler) oluşturarak birlikte ve çok işlevli çalıştıkları anlaşılmıştır. Böylece beyin daha etkin ve yüksek kapasiteli çalışabilir. Örnek olarak kardelen çiçeği için tahsis edilmiş nöron olmadığına göre kardelen çiçeği ile bilgiler birbiri ile bağlantılı topluluk oluşturan nöronlarda saklanacak, ancak kardelen çiçeği için oluşturulan toplulukta görev alan nöronlar başka bilgiler için oluşturulan başka kolonilerde de görev alacaktır. Herbir nesne ve örnek için o nesneye ait kolonide görev alan nöronlar birlikte uyarılacaktır. Başka bir örnek için ise yine o örnekle ilgili kolonide görev alan nöronlar birlikte aktif hale gelecektir. Aynı nöron her kezinde başka ortaklarla olmak üzere çok sayıda toplulukta ve çok sayıda bilgi kaydında aynı anda görev alabilir.
Üçerli topluluk oluşturan 10 nöron düşünelim. Bu 10 nöron birbirinden farklı nöronların görev aldığı 120 farklı grup oluşturabilir. Herbir nöron tek başına bir bilginin depolanmasında görev alsa sadece 10 bilgi saklarken, üçlü topluluk oluşturduklarında 120 bilginin kaydını yapabilmektedir. Beynimizde 100 milyar nöronun bulunduğunu ve her birinin böyle koloniler oluşturma olasılığını düşünürsek, sayılarla ifade edemeyeceğimiz kadar çok sayıda topluluk oluşturabilirler, yani bilgi alabilmeleri ve kayıtları için sınırsız imkan olacaktır. Yalnız bu kez de şu soru akla gelebilir: "Herbir sinir hücresi, her an başka hangi nöronlarla ve ne tür kolonilerde görev alacağını, aynı anda birden fazla toplulukla ilgili uyarılma durumunda nasıl davranacağını, nasıl ve nerden bilecek?"
Bochum Üniversitesinden Christoph von Malsburg bu tür sorulara çok zekice bir yanıt teklif etmiştir. "Nöronlar karşılıklı uyarıldıklarını elektrik sinyalinin ritminden anlamakta ve herbir nesne için farklı ritimde aktiflik kazanmaktadırlar." Zira nöronların birbiri arasındaki iletişimleri de elektriksel sinyal şeklinde olmakta ve ritmik frekansları aynı değildir. 40 Hertz cıvarında frekanslarda bu değerden az veya çok düzgün salınımlar gösterir. Herbir koloni farklı bir frekansta titreşirse nöronlar hangi diğer nöronlarla birlikte uyarıldıklarını anlarlar. Bir insanın aynı zamanda çok sayıda kimse ile konuştuğunda kiminle konuştuğunu karşısındakinin ses frekansından anlamasına benzemektedir. Bir toplulukla ilgili belirli bir frekansta bir uyarıcı ritim geldiğinde herbir hücre grubu başka hangi hücrelere de kendisine benzer bir uyarma olduğunu anlar. Bilim adamları bu olayı "senkronizasyon" olarak tanımlar. Diğer bir ifade ile iki sistem aynı anda aynı ritmik hareketi yapar.
Wolf Singer birkaç yıl önce genç kediler üzerinde bir sıra deneyler yaptı. Kedilerin beyin hücrelerine değişik frekanslarda titreşimler gönderdi. 40 Hertz cıvardaki belirli frekanslarda kedilerin tepki gösterdiğini saptadı ve von der Malsburg'un teorisinin doğru olabileceği sonucuna vardı. Wolf Singer belirli bir yerde bulunan nöron gruplarının belirli ritimlerde aktivliklerinin arttığını, başka ritimlerde sindiklerini gözledi. Aynı ritimde birlikte uyarılan nöronların beynin farklı bölgelerinde bulunduğunu keşfetti. Örnek olarak limbik sistemin bir parçası olan hipotalamus hücrelerinde benzer uyarımı gözledi. Bu hücreler korteksin her bölgesinde birbiri ile bağlantılı bulunuyor ve aynı ritmi üretiyorlar. Bir görev olduğunda görüntü tarafından uyarılan çekici bir cazibe akustik bir ritim oluşturuyor ve görev yerine getiriliyor. Büyük bir olasılıkla birbiri ile ilişkili nöronlar bu cazip uyarıyı alıp olaya katılırken uyarıyı almayanlar etkilenmiyor. Singer'e göre olası bir örnek beyindeki olası bir örnekle uyuşuyorsa bu örneğe ait bilgileri taşıyan tüm nöron topluluğu titreşiyor, uyuşma yoksa tekrar başa dönülerek yeniden deneniyor veya yeni nöron kolonisi oluşturuluyor. Singer'e bu olay göre hafızadan başka birşey değil. Beyin uyaran örneği gözlüyor, gelecekte tekrar karşılaşması halinde hemen tanıyor. Bu ise beynin çalışmasının temel ilkesidir.
Beyin hücreleri arasında iletişimi sağlayan bu karmaşık bağlantılar nasıl oluşuyor? Burda tüm sistemi yöneten emredici bir komutan var mı? Cevap yine basit ve bağlantı sistemi kendi kendini organize ediyor. Yıllardan beri çocuk beyinleri üzerinde araştırma yapan Berkeley California Üniversitesi nörobiyoloji profesörü Carla J. Shatz " şayet bir insan hayatında sahip olacağı tüm beyin hücreleri ile doğsaydı, yeni doğumunda beyninin kütlesi, ergin bir insan beyninin ancak dörtte biri kadar olurdu" diyor. "Beyin büyüyor, çünkü beyin hücreleri de büyüyor. Doğumdan itibaren beyin hücreleri arasında bağlantılar kurulmağa başlıyor, bağlantılar kuruldukça beyin de büyüyor" diye devam ediyor. Bu büyüme ergenlik çağı sonuna kadar devam ediyor ve 18 yaş cıvarında büyüme duruyor.
Yeni doğan bir bebeğin düşünen, herkesle ilişkiler kuran, olgun bir insan olarak büyümesi esnasında dış dünya, çevresi ve diğer insanlarla ilişkileriyle ve tüm etkileşimleriyle beyninde sayılamayacak kadar çok sayıda bağlantılar kurar. İlk kurulan bazı bağlantılar belki bir daha hiç kullanılmadan kalabilir. Kalıtımla gelen ve beyinde kayıtlı olarak bulunan bilgiler bir insan beyninin tam gelişimi için yeterli değildir.
İmmun sistemle ilgili araştırmaları ile 1972 yılında Nobel ödülü alan, New York Rockefeller Üniversitesi profesörlerinden Gerald M. Edelman şimdi beyin araştırmaları yapıyor ve beyindeki bağlantıların gelişimi ile evrim arası benzerliği şöyle ifade ediyor." İnsan beyninde kurulan iletim bağlantılarının gelişimi de aynen evrimleşmedeki gelişim ilkesine benzer. Geliştirilen ve başarılarla desteklenen bağlantılar daha da kuvvetlenerek çeşitlenirken, diğerleri zamanla söner, unutulur". Bir tür "neronal Darwinizm" terimi kullanıyor.
Beynin bağlantıları gelişigüzel çevresel etkilerle aşırı yüklenirse doğası büyük bir rizikoya girmez mi? İnsan öngörülemeyen ve kaçınılamayan olayların bir oyuncak topu olmaz mı? Bu sorunun cevabı hem evet, hem de hayır! Doğa bireyin yakın gereksinimleri doğrultusunda bireysel çevresine en iyi uyumu için genetik olarak asla ulaşamayacağı bir strateji geliştirir. "Birlikte kutlamak için bir araya gelmek gerek" özdeyişi doğrultusunda beyin bağlantılarını geliştirir ve biz de bu sayede bir şeyler öğreniriz. Beynimiz dünyayı birbirine benzerliklerine göre nöronları arasında uygun bağlantılar yaparak seçer, algılar ve kaydeder. Mimari yapısı tamamlandıktan sonra yeni bilgi ve uyarılar geldikçe onları işlenir ve düzene sokulur. Bu bağlantılar tam nasıl yapılıyor? Beyin hücreleri nelerin önemli, nelerin önemsiz olduğunu, ne tür yeni bağlantılar yapmaları gerektiğini nasıl bilecekler? Uzmanlara göre bütün bu bağlantıları sinapslar sağlıyor. Sinapslar beynin ölçülebilir, somut maddesel yapısı, diğer bir ifade et parçası ile ruhsal dünyası arasındaki bağlantı elemanlarıdır. Yani düşüncelerimiz, hafızamız sinapslarla ete yazılmaktadır. Bilgilerin tekrar çağrılması da nöronlar arası bağlantılardan sinyalin tekrar verilmesi şeklinde gerçekleşmektedir. Sinapsların etkili ve en verimli olarak çalıştığı, ne kadar çok uyarılır ve kullanılırlarsa o kadar kuvvetlendikleri, geliştikleri, aksi halde kullanılmayan bağlantıların zayıfladığı, hatta zamanla kaybolduğu anlaşılmıştır. Bir yerde insanın benzer beyne sahip hayvanlardan farkı da buradadır.
Beynin bireysel gelişimi küçük yaşlarda daha hızlı olmaktadır. "Çocuğunun öğrenemediğini babası asla öğrenemez" sözü beynin gelişiminin diğer bir ifadesidir. Çocuklukta beynin mimari yapısı gelişip değişerek şekillenirken erginlerde artık ana yapı değişmez. İleri yaşlarda yeni sinapslar oluşmaz, ancak mevcutlar arası bağlantılar kuvvetlendirilebilir. Öğrenme, eksersiz ve çabalarla ancak küçük değişiklikler yapılabilir ve mevcutlar arasında daha kolay ilişki kurulabilir, daha çabuk seçim yapılabilir. Örnek olarak alfabelerinde "R"harfi olmadığı için bu harfi genç yaşında hiç kullanmayan bir Çinli, beyninde bu harfle ilgili hiçbir bağlantı kurulamadığı için ileri yaşlarda asla öğrenemez ve "R" yerine "L" telafuz eder.
Kaynak: Brigitte Röthlein, Kosmos, das Magazin für die Natur ,Dezember 1993, 45-51.

Prof. Dr. Mehmet Doğan
Hacettepe Üniversitesi
Mesleki Teknoloji Yüksekokulu Müdürü
Beytepe- Ankara, E-Posta: dogan@hacettepe.edu.tr