İnsan zihninin sinirsel portresi

Beyin görüntülemesi öncüsü Nancy Kanwisher beyindeki farklı alanlardaki aktiviteleri (çoğunlukla kendi beyni üzerinde çalışarak) fMRI ile görüntülüyor. Bu konuşmada çalışma arkadaşlarıyla öğrendiklerini bizimle paylaşıyor: Beyin hem özelleşmiş birimlerden hem de genel amaçlı mekanizmadan oluşuyor. Diğer bir sürpriz ise daha öğrenecek çok şeyin olması.

Bugün size dünyanın dört bir yanındaki
bilimciler tarafından insan zihninin

sinirsel portresini çizmek amacıyla
yürütülen bir projeden bahsedeceğim.

Bu çalışmanın merkezindeki düşünce şu:

İnsan zihni ve beyni tek bir
genel amaçlı işlemci olmayıp,

her biri farklı bir problem çözen ve toplu
hâlde bizi düşünebilen insanlar yapan

yüksek oranda özelleşmiş
bileşenler topluluğudur.

Bu düşünceyi özümsemek için
şöyle bir senaryo hayal edelim:

Çocuğunuzun anaokuluna giriyorsunuz.

Her zamanki gibi alınmak için orada
bekleyen bir düzine çocuk var.

Fakat bu kez,

çocukların yüzleri
garip bir şekilde benzer

ve hangi çocuk sizinki çıkaramıyorsunuz.

Yeni gözlük mü lazım?

Yoksa aklınızı mı kaybediyorsunuz?

Hemen aklınızı yokluyorsunuz.

Hayır, sağlıklı düşünüyorsunuz

ve görüşünüz de mükemmel.

Ve herşey normal görünüyor,

çocukların yüzleri hariç.

Yüzleri görebiliyorsunuz,

fakat farklı görünmüyorlar,

ayrıca hiçbiri tanıdık değil

ve kızınızı ancak turuncu kurdelesini

seçerek bulabiliyorsunuz.

Bu, ani yüzleri tanıma yetisi kaybı,

insanların başına
gelen bir durumdur.

Prosopagnozya olarak adlandırılır

ve beynin belli bir bölümünün

zarar görmesinden ortaya çıkar.

Şaşırtıcı olan ise

yalnızca yüzleri tanıma zarar görmüştür.

Onun dışında her şey yolundadır.

Prosopagnozya beyin hasarından
sonra ortaya çıkabilen,

şaşırtıcı derecede özel
zihinsel kayıplardan biridir.

Bu tür sendromlar, uzun süredir zihnin
ayrı bileşenlere bölüştürüldüğünü

akla getiriyordu. Fakat bu bileşenleri
keşfetme çabasında,

beyin görüntüleme teknolojisinin,
özellikle de MR'ın icadıyla

çarpıcı hızda bir gelişim yaşandı.

Evet, MR iç anatomiyi yüksek
çözünürlükte görmemizi sağlıyor.

Ben de az sonra size,
tanıdık bir nesne kullanarak

bir dizi kesitsel MR
görüntüleri göstereceğim.

Bunların arasından uçarken, siz de
nesneyi tanımaya çalışacaksınız.

Başlıyoruz.

O kadar kolay değil. Bu bir enginar.

Tamam, bir başkasını deneyelim.

Aşağıdan başlayarak
yukarı doğru gideceğiz.

Brokoli! Bu bir baş brokoli.
Güzel değil mi? Bunu seviyorum.

Tamam, şimdi başka bir tane.
Bu bir beyin, tabi ki.

Aslında benim beynim.

Başımdaki kesitler arasından
böyle geçeceğiz.

Burası, sağda burnumun üzeri ve
şimdi buraya gidiyoruz, tam şuraya

Bu güzel bir resim,
kendime böyle diyebilirsem.

Ama bu yalnızca anatomiyi gösteriyor.

İşlevsel görüntülemedeki asıl hoş gelişme,
bilimcilerin sadece anatomiyi değil,

aktiviteyi de yani nöron ateşlenen yerleri
gösteren resimler almayı başarmaları oldu.

Gelin nasıl işlediğine bakalım.
Beyin kas gibidir.

Aktif olduğunda, bunu desteklemek
için yükselmiş kan akışına ihtiyaç duyar.

Neyse ki, beyine gidecek
kanın denetimi yereldir.

Yani bir grup nöron,
örneğin tam buradakiler olsun,

aktifleşip ateşlendiğinde,
kan akışı tam orada yükselir.

İşte işlevsel MR, bu artan
kan akışına dayanır.

Nöron aktivitesi arttığında,
MR karşılığı da yüksek olur.

Size işlevsel MR deneyinin nasıl olduğu

ve bundan ne öğrenip
öğrenemeyeceğinizle ilgili

somut bir fikir vermek için ilk
deneylerimden birini anlatayım.

Beynin yüzleri tanımakla ilgili özel bir
bölgesi olup olmadığını bilmek istedik.

Biraz önce söz ettiğim propagnozya
görüngüsünden dolayı,

böyle olduğunu düşünmek için
zaten bir neden vardı.

Fakat şimdiye kadar hiçkimse,

normal bir insanda beynin
bu bölümünü görmemişti.

Biz de bunu incelemeye niyetlendik.

Böylece ben ilk denek oldum.

Tarayıcıya girdim, arkama yaslandım.

Başımı elimden geldiğince
hareketsiz tutarak,

buna benzer yüz resimlerine ve
buna benzer nesnelere baktım.

Saatler boyu böyle yüzlere
ve böyle nesnelere baktım.

Böylece MR makinesinin
içinde kalınan zaman açısından

dünya rekoruna bu kadar yaklaşan
bir kişi olarak MR araştırması için

gerçekten önemli olanın, idrarını
tutmak olduğunu söyleyebilirim.

(Gülüşler)

Tarayıcıdan çıktığımda, nesnelere
baktığımdakine kıyasla

yüzlere baktığım zaman beynimin
daha fazla tepki veren bölümlerini

bulmak için bir data analizi yaptım.

Gördüğüm şu:

Şimdi bu görüntü, bugünün
standartlarına göre berbat,

ama o zaman çok güzel
olduğunu düşündüm.

Bize gösterdiği şey,
tam şuradaki bölge,

bir zeytin boyutundaki şu küçük nokta,

beynimin alt yüzeyinde,
şuradan 1 parmak mesafede.

İşte beynimin bu bölgesi,
daha yüksek MR tepkisi üretiyor.

Bu demektir ki, yüzlere baktığımda
nesnelere baktığımdakine göre daha

yüksek sinirsel aktivite oluyor orada.

Bu çok hoş!

Ama bunun rastlantı
olmadığını nereden bileceğiz?

Bunun en kolay yolu deneyi yinelemek.

Böylece tekrar tarayıcıya geçtim.

Daha fazla yüze ve nesneye baktım.

Yine aynı noktayı gördüm.

Sonra yine yaptım

ve yine yaptım.

Yine ve yine saatlerce
ve en sonunda

bunun gerçek olduğuna
inanmaya karar verdim.

Ama yine de, belki bu benim
beynimle ilgili bir gariplikti

ve belki başka kimsede
böyle şeyler olmayacaktı.

Bunu anlayabilmek için başka
insanları da tarayıcıya aldık.

ve hemen hemen herkeste
beynin benzer bölgesinde,

bu küçük yüz işleme
bölgesinin olduğunu tespit ettik.

Bir sonraki soru şuydu:
Bu küçük şey aslında ne iş yapıyor?

Gerçekten yüz tanıma işinde mi uzman?

Belki de öyle değildir, değil mi?

Belki yalnızca yüz değil vücudun
herhangi bir bölgesine tepki veriyor.

Belki insanla ilgili olan
her şeye tepki veriyor,

veya canlı olan
veya yuvarlak olan her şeye.

Bu bölümün yalnızca yüz tanımada

uzmanlamış olduğundan emin olmanın

tek yolu bu varsayımların hepsini elemek.

Böylece takip eden birkaç yılın
büyük kısmında

denekleri farklı tipte birçok
görüntüye bakarken taradık.

Beynin bu bölgesinin, yüzle ilgili
herhangi bir görüntüye bakarken,

yüz olmayan bir görüntüye
baktığındakine göre

çok daha güçlü tepki
verdiğini tespit ettik.

Şuradakiler gibi..

Peki son olarak bu bölgenin
yüz tanıma için

gerekli bölüm olduğunu
kesinleştirdik mi?

Hayır, yapamadık.

Beyin görüntülemesi, size bir
bölgenin herhangi

bir şey için gerekli olduğunu
asla söylemez.

MR ile bütün yapabileceğiniz,
insanlar farklı şeyleri düşündüklerinde

hangi bölgelerin devreye girip
çıktığını izlemektir.

Beynin bir bölümünün
bir zihin işlevi için

gerekli olduğunu söyleyebilmek için
içine dalıp ne olduğunu görmek gerekir ki,

normal olarak bunu yapamıyoruz.

Ama birkaç iş arkadaşımın,

nöbetlerinin kaynağını belirlemek için ,

beyninin üzerine
elektrotlar yerleştirilmiş,

hastane yatağına yatmış olarak görünen,

şu sarası olan adamı

test etmesiyle müthiş
bir fırsat ortaya çıktı.

Tamamıyla şans eseri olarak,

iki elektrot yüz alanının
üst kısmında yer almaktaydı.

Hastanın rızasıyla,

doktorlar ona elektriksel olarak beyninin

bu bölümü uyarıldığında
ne olduğunu sordular.

Şimdi, hasta elektrotların
nerede olduğunu bilmiyor.

Yüz tanıma bölgesi hakkında da
hiçbir şey duymuş değil.

O zaman bakalım ne oluyor?

Elektrik akımı verilmediğinde,

ekranın sol altında neredeyse görülmez

şekilde "Sham" yazması şeklinde bir

kontrol mekanizmasıyla başlayacak.

Nöroloğun ilk önce hastayla konuşmasını
duyacaksınız. Hadi seyredelim.

(Video) Nörolog: Tamam yüzüme bak ve

şöyle yaptığımda ne
olduğunu şöyle. Tamam mı?

Hasta: Tamam

Nörolog: Bir, iki, üç.

Hasta: Hiçbir şey
Nörolog: Hiçbir şey? Tamam.

Bir kere daha yapacağım.

Yüzüme bak.

Bir, iki,üç.

Hasta: Bir başka kişiye dönüştünüz.

Yüzünüz metamorfoza uğradı.

Burnunuz sarktı ve sola kaydı.

Daha önceden gördüğüm
bir insana benzediniz,

ama başka birisi.

Kafam iyi.

(Gülüşler)

Nancy Kanwisher: Evet bu deney...

(Alkışlar)

Bu deney, en sonunda beynin
bu bölümünün seçici olarak yüzlere

karşılık vermekle kalmayıp,
ayrıca nedensel olarak da

yüz algılamasıyla ilgili
olduğunu ortaya koydu.

Böylece beynin bir bölgesinin, özel bir

zihinsel süreçle alakalı olduğunu ortaya

koymak için ne gerektiğini size göstermek

amacıyla yüz bölgesi ile ilgili
bütün detayları inceledim.

Bundan sonra, bizim ve
başkalarının bulduğu

beynin uzmanlaşmış başka bölgelerinin

üzerinden hızla geçeceğim.

Bunu yapmak için son birkaç ay boyunca

tarayıcıda çok zaman geçirdim. Artık size
beynimdeki şu şeyleri gösterebilirim.

Başlayalım. Bu sağ yarım kürem.

Şöyle yönlendirelim.Başıma
bu şekilde bakıyorsunuz.

Kafatasını çıkardığınızı ve beynin
yüzeyine böyle baktığınızı düşünün.

Tamam, gördüğünüz gibi,
beynin yüzeyi katlanmış halde.

Böyle iyi değil. İçinde gizli
kalmış şeyler olabilir.

Biz her şeyi görmek istiyoruz.

Şişirelim ki ne varsa görelim.

Daha sonra bahsettiğim,
böyle görüntülere

cevap veren yüz bölgesini bulalım.

Bunu görmek için, beyni döndürelim
ve dipteki iç yüzeye bakalım.

İşte burada. Bu benim yüz bölgem.

Bunun hemen sağında
başka bir bölge var.

Mor olarak görünen,

renk bilgisini işlediğinizde
karşılık veren...

Bu bölgelerin yanında yerleri algılamakla

ilgili başka bölgeler var.

Şimdi çevremdeki alanın
düzenlemesini gördüğüm gibi.

Ve şuradaki gri bölgeler

gerçekten etkin.

Dış yüzeyde bir başka yüz bölgesi daha var

ki burada daha birkaç
yüz bölgesi daha var.

Ayrıca bu civarda, seçici olarak

görsel hareketi işlemekle
görevli bir bölge var.

Burada hareket eden
noktalar gibi

Bu beynin altındaki sarı olan

ve bunun yanında bunun gibi

vücut ve vücut bölümleri
görüntüllerine karşılık veren

bir bölüm var.

Buradakiler gibi ve yeşil hat
halinde görünen bölge.

Size gösterdiğim bütün bu bölgeler

görsel algının çeşitli yönleriyle ilgili.

Diğer hislerimizle ilgili özel beyin

bölgelerimiz var mı? Duyma gibi..

Evet var. Beyni biraz çevirirsek şurada.

İşte birkaç ay önce açıklığa
kavuşturduğumuz lacivert bölge.

Bu bölge perdeli seslere güçlü bir

şekilde cevap veriyor. Şunlar gibi...

(Siren)

(Çello müziği)

(Kapı zili sesi)

Buna karşılık, aynı bölge net bir perdesi

olmayan tanıdık seslere güçlü

olarak karşılık vermiyor.

(kitirti)

(davul sesi)

(sifon sesi)

Evet. Perdeli ses bölgesinin yanında,

özellikle konuşma sesleriyle ilintili

bir grup bölge yer alıyor.

Şimdi bu aynı bölgelere bakalım.

Sol yarıküremde benzer yapılar var.

aynı değil fakat benzer.

Aynı bölgelerin büyük kısmı burada

farklı ölçülerde olsalar da...

Size gösterdiğim herşey algılamanın

farklı yönleriyle, görme ve duymayla

ilgili bölgeler.

Peki gerçekten çok hoş, karmaşık

zihinsel süreçlerde uzmanlaşmış
beyin bölgeleri var mı?

Evet var.

Burada pembe olan benim dil bölgelerim.

Uzun zamandır beynin

büyük bölümünün dil ile

ilgili olduğu bilinmekte.

Fakat çok yakın geçmişte bu pembe

bölgelerin son derece seçici olarak

karşılık verdiklerini ortaya koyduk.

Bir cümlenin anlamını anladığınızda
karşılık veriyorlar.

Fakat başka karmaşık zihinsel aktivitede

durum böyle değil;

zihinden matematik gibi

veya bir bilgiyi akılda tutmak

veya bir müzik parçasındaki
karmaşık yapıdan zevk almak gibi...

Şimdiye kadar bulunan en muhteşem

bölge şurada görülen turkuaz olanı...

Bu bölge bir başkasının ne düşündüğü

hakkında düşünürken aktıve oluyor.

Bu çılgınca görünebilir fakat

biz insanlar bunu hep yapıyoruz.

Bunu, eşinize eve geç
geleceğinizi söylemek

için aramazsanız, sizin için

endişeleneceğini düşündüğünüzde
yapıyorsunuz.

Ben de bunu , sizin

keşfedilmemiş bütün bu gri bölgeyi

merak ettiğinizi fark ettiğimde

beynimin bu bölgesiyle yapıyorum.

Bu durumda ne olur?

Eh! Ben de bunu merak ediyorum.

Şu an bir takım deneyler yapıyoruz.

Diğer çok özel zihinsel işlevler için

beyindeki bazı olası
uzmanlaşmaları bulmak için.

Ama beynin, her önemli zihinsel işlev

için uzmanlaşmaları olduğunu düşünmüyorum.

Yaşamsal önemde işlevler için bile...

Hatta bir kaç yıl önce laboratuvarımda
beynin yiyeceği saptamak için olan

bir bölümünü bulduğuna ve
beynin bu bölümünün,

böyle resimlere bakıldığında
güçlü bir şekilde karşılık verdiğine

inanan bir biliminsanı vardı.

Dahası kendisi, hemen hemen aynı

bölgede 10-12 denekte
benzer karşılığı buldu.

O kadar heyecanlanmıştı ki
laboratuvarda koşuşturup

büyük buluşuyla Oprah'ın

şovuna gideceğini söylüyordu.

Fakat daha sonra şu
kritik testi uyguladı.

Deneklere şöyle yiyecek
görüntüleri gösterdi.

Sonra onları, böyle benzer
renk ve şekilde olan ama

yiyecek olmayanlarla karşılaştırdı.

Ve deneklerin bölgeleri iki tip

görüntüye aynı cevabı verdi.

Demek ki bu yiyecek bölgesi değildi.
Sadece renk ve biçimle ilgili bölümdü.

"Oprah" için çok fazla.

Beynimizin uzmanlaşmış bölgelerinin

olmadığı şeyleri nasıl işliyoruz o halde?

Sanırım, cevap, tanımlamış olduğum
üst düzeyde uzmanlaşmış bileşenlere

ilaveten, beynimizde,karşımıza çıkan
her türlü problemi çözmeye çalışan

son derece genel amaçlı bir
mekanizma olması yönünde.

Yakın zamanda bu beyaz bölgelerin

zor bir zihinsel iş yaptığınızda her

seferinde karşılık verdiğini gösterdik.

Hepsinde.

Aslında test etmiş olduklarımızın yedisinde.

Size bugün bahsettiğim bölgelerin her biri

her normal denekte yaklaşık aynı konumda.

İçinizden herhangi birini alıp,
tarayıcıya sokabilirdim.

Beyninizde bu bölümlerin
her birini bulabilirdim

Beyniniz benimki gibi görünürdü;
her ne kadar bu bölgeler konum ve

büyüklükte hafif farklılık
gösteriyor olsa da...

Bu çalışmada benim için önemli olan,

beynin bu bölgelerinin

belirli konumları değil de,

beynimizin ve aklın seçici,

özel bileşenleri oluşu.

Bu farklı olabilirdi demek istiyorum.

Beyin bir tek, genel amaçlı
bir işlemci olabilirdi.

İsviçre çakısı gibi değil de, mutfakta
kullanılan bir bıçak gibi örneğin.

Bunun yerine, beynin görüntülenmesinin

bize sağladığı şey insan beyninin
zengin ve ilgi çekici resmi.

Kafamızın içinde resmini gördüğünüz
bu genel amaçlı mekanizmanın yanısıra,

son derece özelleşmiş
bir dizi bileşen bulunuyor.

Bu işte daha başlangıçtayız.

İnsan beynine dair nöral portremizin

daha ilk fırça darbelerini
atmış bulunmaktayız.

En temel sorular cevaplanmamış durumda.

Mesela bu bölgelerin her biri
tam olarak ne yapar?

Neden beynimizde üç tane yüz tanıma
ve üç tane yer tanıma bölgesine gerek var?

Bunlar arasındaki iş bölümü nasıldır?

İkinci olarak bütün bu şeyler
beyinde nasıl bağlantılandırılmıştır?

Dağılım görüntülemesiyle, beynin
farklı bölümlerini birbirine bağlayan

nöron gruplarını takip edebilirsiniz.

Burada gösterilen yöntemle,

bize potansiyel olarak
bir gün tüm insan beyninin

bağlantı diagramını verecek olan,

nöronların birebir bağlantılarını
izleyebileceğiz.

Üçüncü olarak, bu çok sistematik yapı
hem çocukluk çağı gelişimi,

hem de türümüzün evrimi
sürecinde nasıl yapılandırılmış?

Bu tür sorulara cevap bulmak
amacıyla biliminsanları diğer

hayvan türlerini ve insan
çocukları inceliyorlar.

Nöroloji bilimi araştırmalarının yüksek

maliyeti, birgün Alzheimer, Otizm gibi

önemli beyin rahatsızlıklarına
çare olması açısından savunuluyor.

Bu son derece önemli bir amaç,
Ben de bir çalışmamın buna

katkıda bulunmasından
müthiş bir heyecan duyarım.

Ama dünyada, bozulmuş olan
şeyleri düzeltmeye çalışmak

uğraşmaya değecek tek şey değil.

İnsan aklını ve beynini anlama çabası,
bizim hiç bir rahatsızlığı iyileştirmemize

yardımcı olmayacak olsaydı bile,
yine de değerli olurdu.

İnsan olma deneyiminin altında yatan

en temel mekanizmaları aramaktan ve

aslında kim olduğumuzu anlamaktan

daha heyecan verici ne olabilir?

Bu bence tüm zamanların
en büyük bilimsel arayışıdır.

(Alkışlar)