Katalog

Zekâmız yoksa sınırsız büyümüyor mu? Fizik yasaları, insan beyninin daha güçlü bir düşünme sistemine dönüşmesini önlüyor mu?... “Evrim” istese bile, insan zekâsının sınırlarını belirleyen fiziksel koşullar tartışılıyor.. ? Önemli bir evrimsel sıçrayışın, daha zeki beyinlere yol açacağını söyleyebilir miyiz? ? Sir balarısı o minicik ve bize göre çok az sinir hücrelerine sahip beyniyle labirentimsi yerlerde Düşüncenin Fiziği gezinirken insanlar gibi yolunu kolayca bulabilmesi ve daha başka karmaşık görevleri yerine getirmesi, “zeki ve üstün insan”ın burnunu sürtebilir. ? Bizlerden beş kat büyük beyinleri olan fillerde sinyallerin beynin iki ucuna ve de ayaklarınataşınması, 100 kat daha uzun bir zaman alır. Bu yüzden de filler attıkları her adımı tasarlarken beynin değerli kaynaklarını boş yere harcar.. ? Zekâ düzeyi, beynin sıradan işlevlerinden sonra geriye kalan sinir hücrelerine göre değişebiliyor. Zekâ, en azından yüzeysel bir biçimde beynin büyüklüğüne bağlı görülüyor. ? İnsanlarda beyin, bedenin en aç bölümü; beden ağırlığımızın %2’sini oluşturan bu minik aç kurt, hareketsiz durumdayken harcadığımız kalorilerin %20’sini yutuyor. Yeni doğan bebeklerde bu oran şaşırtıcı biçimde %65’i buluyor. I. CBT 1287/ 10 18 Kasım 2011 Örneğin, evrim sürecinin, beyindeki sinir hücreleri sayısını, ya da bu hücrelerin bilgi alışverişi hızını arttırabileceğini ve bu tür değişimlerin bizleri daha zeki kılacağını düşünebiliriz. EVRİM “İSTESE” BİLE.. Sonuç: İşlemden geçirme sürecini yavaşlatır Aşırı miktarda enerji harcar Sinyal oluşumunda aşırı gürültüye neden olur CBT 1287/ 11 18 Kasım 2011 Dünya Savaşı’ndan yıllar önce böceklerde sinir sisteminin yapısını gözler önüne seren çalışmasıyla Nobel ödülünü kazanan İspanyol dirimbilimci Santiago Ramon Y Cajal, görme işlevinden sorumlu sinir hücrelerini son derece incelikli bir cep saatine benzetirken, aynı düzeneğin memelilerde içi boş bir duvar saatini andırdığına dikkat çekiyordu. Gerçekten de, bir balarısının o minicik beyniyle labirentimsi yerlerde gezinirken memeliler gibi yolunu kolayca bulabildiğini ve daha başka karmaşık görevleri yerine getirdiğini düşünmek, insanoğlunun burnunu sürte bi li r. Bal arısı bizlere kıyasla çok az sayıda sinir hücresine sahip olsa bile, bu bir avuç hücreye olabildiğince şeyi sığdırmış olduğu da su götürmez bir gerçek. Öte yandan, bizlerden beş kat büyük beyinleri olan filler yetersizliklerle boğuşur. Fillerde sinyallerin beynin iki ucuna ve de ayaklarına taşınması 100 kat daha uzun bir zaman alır. Bu yüzden de filler tepkilerine daha az güvenmek, daha yavaş devinmek ve attıkları her adımı tasarlarken beynin değerli kaynaklarını boş yere harcamak zorunda kalırlar. Biz insanlar boyut açısından balarıları ya da filler gibi aşırı uçlarda yer almasak da, fizik yasalarının zihinsel yeteneklerimize katı sınırlar getirdiğinin ayırdında olan çok az kişi vardır. İnsanbilimciler beyindeki büyümenin beraberinde getirdiği anatomik engelleri, söz gelimi daha büyük bir beynin iki ayaklı bir insanın doğum kanalına sığıp sığmayacağı üzerine epey kafa yormuşlardır. Doğum kanalı sorununa evrimin çözüm getireceğini varsayacak olsak bile, bu kez de karşımıza daha karmaşık sorunlar çıkar. Ne var ki, son araştırmalardan elde edilen bulgular hep birlikte ele alındığında bu tür ince ayarların eninde sonunda fiziksel sınırlarla karşılaşacağını gösteriyor. Cambridge ÜniverBilgi, ses ve sitesi sinirbilim uzmanlarından Simon Laughlin, “B enerji arasında karmaşık bir bağ vardır. Bu bağlantı termodinamik düzeydedir,” diyor. O halde, termodinamik yasaları evrensel boyutta geçerli nörontabanlı zekâya bir sınır koyuyor mu? Zekâ, bırakın ölçmeyi, tanımlanması bile son derece güç bir kavram. Yine de, çoğu ölçütlere göre insanların yeryüzündeki en zeki hayvanlar olduklarını söylemek çok da yersiz değilmiş gibi görünüyor. Gelgelelim, beynimiz evrildikçe bilgiyi işleme yeteneği de son sınırına yaklaşmış olabilir mi? Dahası, yalnızca insanlar için değil, tüm yaşam biçimleri için nörontabanlı zekânın evriminde fiziksel bir sınır söz konusu olabilir mi? Beyinlerin daha da güçlenmesini sağlayan en beylik yol büyümedir. Gerçekten de, beynin boyutuyla zeka arasındaki olası ilinti, bilim insanlarını 100 yılı aşkın bir süre boyunca büyülemiştir. Boyutla ilgili bir üstünlük daha büyük beyinlerin daha çok sayıda sinir hücresi içermesi ve buna bağlı olarak daha karmaşık bir yapıya kavuşmasıdır. Ne var ki, beyin büyüklüğünün tek başına zekânın bir belirleyicisi olmadığı daha o zamandan beri biliniyordu. 1892 yılında Java’da Homo erectus kafatasını bulan Hollandalı anatomi uzmanı Eugene Dubois, hayvanların zekâ düzeyini fosil kafataslarının büyüklüğüne göre hesaplamanın bir yolunu bulmak amacıyla, beyin boyutu ile beden boyutu arasında kesin bir matematiksel bağlantı kurmaya çalıştı. Dubois’nın ardılları da, memelilerde beynin bedenden daha yavaş büyüdüğünü ortaya koydular. Tüm bu çalışmalar zekâ düzeyinin beynin sıradan işlevlerinden sonra geriye kalan sinir hücrelerine göre değişebileceğini gösteriyor. Kısacası, zekânın en azından yüzeysel bir biçimde beynin büyüklüğüne bağlı olabileceği görülüyor. Memeliler ve kuşlarda beyinler büyüdükçe, bu canlıların hemen hemen kesinlikle ölçek ekonomilerinden yarar sağladıklarına tanık olunuyor. Örneğin, sinir hücreleri arasında herhangi bir sinyalin yol alacağı sinirsel yolak sayısının artması, her bir sinyalin daha çok bilgi taşıdığı anlamına geliyor. Ancak Pennsylvania Üniversitesi fizik uzmanlarından Vijay Balasubramanian rakip bir başka eğilimin de devreye girebileceğine dikkat çekerek, “Sanırım, yeni beyin hücrelerinin eklenmesiyle zekanın sonsuza dek artması sürecinde bir azalan verimler yasası söz konusu,” diyor. Beden Ağırlığı (kg) Beynin büyüklüğü değişmez bir yüzdeye göre değil de aşağıda düz bir çizgi olarak gösterilen logaritmik bir ölçeğe göre artış göstermekle birlikte, daha iri hayvanların beyinleri, daha zeki olsun ya da olmasınlar, genelde daha büyüktür. Buna bağlı olarak, olağanüstü zeki hayvanlar bu yasaya uymayan ve çizginin daha yukarısında yer alan hayvanlardır. İnsanlar bu yasayı 7,5’luk bir katsayıyla geçerek en üstün tür özelliğini taşıyorlar. Gelgelelim, bir noktadan sonra beyindeki büyüme verimin azalmasına neden oluyor. Beyinbüyüklüğü Aykırılıkları KAFAMIZDAKİ O AÇ KURT Büyüklük, birtakım yükleri de beraberinde getiriyor. Bunların en başında enerji tüketimindeki artış geliyor. İnsanlarda beyin zaten bedenin en aç bölümü; beden ağırlığımızın %2’sini oluşturan bu minik aç kurt, hareketsiz durumdayken harcadığımız kalorilerin %20’sini yutuyor. Yeni doğan bebeklerde bu oran şaşırtıcı biçimde %65’i buluyor. Beyin büyüklüğünün yarattığı yükün büyük bir bölümü, bu organın iletişim ağlarından kaynaklanıyor. İnsan beynindeki enerji tüketiminin %80’ini iletişim oluşturuyor. Ancak, görünüşe bakılırsa, boyut arttıkça sinir hücreleri arasındaki bağlantı da birtakım daha incelikli yapısal nedenlerden ötürü giderek güçleşiyor. Tipik bir sinir hücresinde akson adı verilen uzun bir kuyruk bulunuyor. Aksonun ucu dallanıyor ve dalların ucu, öteki hücrelerle bağlantı noktaları olan sinapsları oluşturuyor. Aksonlar beynin farklı bölgelerini birbirlerine bağlayabiliyor ya da merkezi sinir sisteminden bedenin çeşitli bölümlerine uzanan sinir öbeklerine dönüşüyorlar. Çalışmalarında aksonların çaplarını, sinir hücrelerinin boyut ve yoğunluğunu ölçüp her hücredeki sinaps sayısını belirleyen dirimbilimciler, onlarca canlı türünün beyninde yüzlerce, kimi zaman binlerce hücreye tanık oldular. Bu çalışmalar farklı canlı türlerinde beynin büyüklüğü arttıkça birtakım incelikli, ancak süreklilik göstermeyen değişiklikler meydana geldiğini ortaya koyuyordu. Öncelikle, sinir hücrelerinin ortalama büyüklüğünde bir artış oluyordu. Bu durum sinir hücrelerinin giderek daha çok sayıda sinir hücresiyle bağlantı kurmasına yol açıyordu. Ancak daha büyük hücreler beyin korteksine daha az yoğunlukta toplandıklarından, hücreler arasındaki uzaklık ve onlara bağlanması gereken aksonların uzunluğu da artıyordu. Aksonun daha uzun olması sinyallerin hücreler arasındaki devinim süresinin de uzaması anlamına geldiğinden, hızın korunması için bu uzantıların kalınlaşması ge Küçülen transistörler nasıl ki bilgisayarları daha güçlü kılıyorsa, daha küçük bileşenlere sahip beyinler de esasen daha çok güç içerip hızlanıyorlar. Ne var ki, insan sinir hücreleri özellikle de onların akson adı ve rilen uzun “kuyrukları” çoktan fiziksel sınıra dayanmış (ya da eşiğine gelmiş) olabilirler. Aksonlar sinir hücrelerinin ağlar oluşturmalarını sağlıyor. Bir sinir hücresi ateş aldığında aksonundan aşağı ya elektrik sinyalleri gönderiyor. Sinyal aksondan aşağıya doğru yol alırken hücre zarına yerleşik iyon kanallarını açıyor ve iyonların geçmesine olanak tanıyor. Yeterince iyon kanalı aştığında zarın üzerindeki voltajı değiştirerek öteki kanalların da domino etkisiyle açılmasına neden oluyor. Daha ince aksonlar yer ve enerjiden tasarruf sağlıyor. Ancak, doğa aksonları olabildiğince inceltmiş gibi görünüyor. Daha fazla bir incelme durumunda kanalların gelişigüzel açılması aksonlarda aşırı gürültüye neden olabilir. Bu da, sinir hücresinin devinime geçmemesi gereken bir durumda aşırı miktarda sinyalin aktarılması anlamına gelir. Akson Sinir hücresi (nöron) İlgisiz sinyaller Tipik bir aksonda iyon kanalı kendiliğinden açıldığında, kapak herhangi bir etki yaratmasına olanak tanınmadan kapanır. Açık kanal Kapalı kanal Beyin Ağırlığı (gram) İstenmeden oluşan çağlayan Daha ince bir aksonda tek bir iyon kanalının açılması yakındaki kanalların açılmasını ve zincirleme bir etkinin yaratılmasını tetikleyebilir. Sinyal rekiyordu. Araştırmacılar, farklı canlı türlerinde beynin büyüklüğü arttıkça, beynin farklı bölümlerinin de giderek arttığına tanık oldular. Bu bölümler genelde, konuşmanın kavranması ya da yüzlerin tanınması gibi uzmanlaşmış işlevlerden sorumlu oluyor. Beyin büyüdükçe uzmanlaşma bir başka boyuta taşınıyor. Sağ ve sol yarıkürelerdeki karşılıklı eşit alanlar söz gelimi, uzamsala karşı sözel uslamlama gibi farklı işlevleri üstleniyorlar. ğiştirip durur. Yayı sıkarsanız daha az ses elde edersiniz. Ancak bu durumda sinir hücreleri iyon kanalını denetlemek için daha çok enerji harcamak zorunda kalırlar,” diyor. Bir başka deyişle, sinir hücreleri, anında tetiklenen iyon kanallarından yararlanmak suretiyle enerjiden tasarruf ederler. Ancak bunun bir yan etkisi olarak kanallar kazara açılıp kapanabilirler. Bu da iyon kanallarının yalnızca sinir hücrelerinin sinyal üretip üretmemeleri konusunda çok sayıda “oy veren” kanaldan yararlanılması durumunda güvenilir oldukları anlamına geliyor. Ne var ki, sinir hücreleri küçüldükçe oylama da giderek soruna dönüşüyor. Laughlin, “Sinir hücrelerinin boyutunu küçülttüğünüzde, sinyalleri taşıyacak mevcut kanalların sayısını da azaltmış olursunuz. Bu da sesi arttırır,” diyor. Laughlin ve arkadaşları 2005 ile 2007 yıllarında yayımladıkları iki raporda yeterince iyon kanalı içerme gereksiniminin, aksonların küçültülmesini kısıtlayıp kısıtlamadığını araştırdılar. Sonuçlar şaşırtıcıydı. Çapları yaklaşık 150200 nanometreye ulaştığında, aksonların sesi inanılmaz bir düzeye çıkıyordu. Bu noktada akson öylesine az sayıda iyon kanalı içeriyor ki, tek bir kanalın kazara açılması, sinir hücresinin öyle bir niyeti yokken bile, aksonun sinyal göndermesine neden olabiliyor. Beynin en küçük aksonları bu kazara sinyallerden saniyede yaklaşık altısını gönderiyor olabilir. Aksonları biraz daha küçültürseniz bu sayı saniyede yüz sinyali geçebilir. Laughlin, beynin gri maddesinde bulunan sinir hücrelerinin fiziksel sınırların çok yakınında olan aksonlarla birlikte iş gördüklerine dikkat çekiyor. Beynin bu tür işlevlere göre bölünmesi onyıllar boyunca zekânın bir göstergesi olarak kabul edildi. Ancak Boise 2AI Laboratuvarları nörobiyoloji uzmanlarından Mark Changizi bunun çok daha sıradan bir gerçeği yansıtabileceğine inanıyor ve uzmanlaşmanın beyin büyüdükçe ortaya çıkan bağlantı sorununu gidermek amacıyla gerçekleşmiş olabileceğine dikkat çekiyor. Sağ ve sol yarıkürelerdeki uzmanlaşma iki yarıküre arasındaki bilgi akışını azaltarak, beynin koruması gereken uzun ve yarıküreler arası aksonların sayısını en aza indiriyor. Aksonların hızla kalınlaşmasını önlemek salt alandan değil, enerjiden de tasarruf edilmesini sağlıyor. Tüm bu kısıtlamalara karşın, beyin büyüdükçe beyaz maddenin (aksonlar) yoğunluğu yine de gri maddenin yoğunluğundan daha hızlı artıyor. Bir başka deyişle, beyinler büyüdükçe hacimlerinin daha büyük bir bölümü esas hesaplamayı yapan hücrelerden çok, programlanmaya yöneliyor. Bu da yine boyuttaki artışın sürdürülebilir olmadığına işaret ediyor. maymununa uzanan türlerde beyin kütlesi ikiye katlandığında, nöron sayısı kabaca iki katına çıkarken, kemirgenlerde yaklaşık %60 oranında bir artış meydana geliyordu. Bu farklılık önemli sonuçları da beraberinde getiriyor. 1,4 kilo ağırlığındaki insan beyni 100 milyar sinir hücresi içeriyor. Ancak bir kemirgenin, her zamanki nöron boyutu ölçekleme yasasına uyması durumunda, aynı sayıda nöron içerebilmesi için 45 kiloluk bir beyne sahip olması gerekiyor. Büyük kemirgenlerin küçük kemirgenlerden neden daha zeki olmadıklarının ardında yatan nedenlerden biri de bu olabilir. Daha küçük, ama daha yoğun sinir hücrelerine sahip olmak zekâyı gerçekten de etkiliyormuş gibi görünüyor. 2005 yılında, Bremen Üniversitesi’nden Gerhard Roth ve Ursula Dicke, türlerde zekâyı beyinleşme katsayısından (ensefalizasyon katsayısı) daha etkili bir biçimde belirleyen çeşitli özellikleri araştırdılar. Roth’a göre, zekâ ile sıkı bir bağı olan tek unsur, korteksteki sinir hücrelerinin sayısı ve bunların etkinlik hızıydı. Yazının devamı 13 sayfada ZEKÂ TASARIMI Sinir hücreleri ve beynin farklı bölgeleri arasındaki iletişim gerçekten de zekâyı sınırlandıran önemli bir engelse, o zaman daha küçük (ve birbirlerine daha yakın olup, daha hızlı iletişim kurabilen) sinir hücrelerinin evrilmesiyle daha zeki beyinlerin oluşması gerekir. Benzer bir biçimde, beyinler daha çok kalınlaşmalarına gerek kalmaksızınn, sinyalleri daha uzun mesafelere daha hızlı aktaran aksonlar geliştirerek çok daha etkin duruma gelebilirler. Ne var ki, hayvanlarda sinir hücrelerinin ve aksonların belli bir noktadan sonra küçülmelerini önleyen bir şey var. Tüm sınırlamaların anası diyebileceğimiz bu unsur, sinir hücrelerinin iyon kanalları olarak bilinen elektrik sinyallerini üretmek için yararlandıkları ve doğaları gereği hiç de güvenilir olmayan proteinlerdir. İyon kanalları, moleküler kıvrımlardaki değişimlerle açılıp kapanan minik kapakçıklardır. Açıldıklarında sodyum, potasyum, ya da kalsiyum iyonlarının hücre zarlarına akmalarını ve böylece sinir hücrelerinin iletişim kurmalarını sağlayan elektrik sinyallerinin oluşmasına olanak tanırlar. Ancak iyon kanalları çok minik olduklarından, salt ısıl titreşimler sonucunda açılıp kapanabilirler. Bu durum ilk bakışta korkunç bir evrimsel yanlışlık gibi görünse de, gerçekte karşılıklı bir denge sağlıyor. Laughlin, “Kanalın yayını çok gevşetirseniz, ses onu sürekli de Bu durum karşısında, ineğin greyfurt boyutundaki beyniyle, yaban mersini büyüklüğünde bir beyni olan fare denli niçin zekice davranmadığını kolaylıkla anlayabiliriz. Ancak evrim, beynin yapı taşları düzeyinde son derece etkileyici çözümler de buldu. Vanderbilt Üniversitesi’nden Jon H. Kaas farklı primatların beyin morfolojilerini karşılaştırdığında, bir olasılıkla insanları üstün kılan bir özelliğe tanık oldu. Kaas, çoğu başka memelilerin tersine, primatlarda beyin büyüdükçe kortikal nöronların boyutunda çok küçük bir artış olduğunu ortaya koydu. Kayda değer bir büyümenin olduğu ender sayıda nöron, bağlantıyı sürdürme yükünü omuzlanmış olabilirdi. Ancak çoğunda bir büyüme söz konusu değildi. Öyle ki, primatlarda beyin canlı türlerine göre büyüdükçe nöronları yine de hemen hemen eskisine denk bir yoğunlukta diziliyorlardı. İpek maymunundan baykuş PRİMATLARIN ÜSTÜNLÜĞÜ Minyatürleştirme, zekâmızı geliştirirken bir yandan da olumsuzlukları beraberinde getiren ve termodinamik engellere toslayan evrimsel ince ayarlardan yalnızca biridir. Belki de nöron tabanlı zekânın olası üst sınırına çoktan yaklaştık. Halihazırdaki beyin Neden Daha Zeki Olamayacağımızın Olası Nedenleri İnce ayar Beyni büyütme Büyüklüğün daha çok sinir hücresi eklenerek arttırılması beynin işlem yetisini arttırır Bedel i: Sinir hücreleri aşırı miktarda enerji tüketirler. Beyin büyüdükçe aksonların, ya da sinir hücrelerini bağlayan “tellerin” de uzaması gerekir. Bu da onların hızını yavaşlatır. İnce ayar Karşılıklı bağlantıların arttırma Uzak sinir hücreleri aralarındaki bağlantıların arttırılması beyin bölgelerinin daha hızlı iletişim kurmalarını sağlar. Bedeli: Ek bağlantılar enerjiyi tüketir (ve yer tutar). İ nce ayar: Sinyal hızını arttırma Aksonları kalınlaştırmak suretiyle yapılabilir. Bedeli: Daha kalın aksonlar daha çok enerji tüketirler (ve daha çok yer tutarlar) İnce ayar: Mevcut alana daha çok sinir hücresi sığdırma Sinir hücrelerini, ya da aksonları (ya da her ikisini) küçültmek suretiyle yapılabilir Bedeli: Sinir hücreleri ya da aksonlarda aşırı düzeyde bir küçülme onların gelişigüzel devreye girmelerine neden olabilir