Beyin ne iş yapar

Açılış sahnesi

Van'da Şerafettin Usta'nın fırını, sabahın dördü. Telefonun alarmı çalmadan beş dakika önce gözleri açılıyor; yirmi yıldır öyle. Karanlıkta ışığı yakmadan terliğini buluyor, merdiveni sayarak iniyor. Fırının kapısını açınca içeriden gelen soğuk havayla omuzları büzülüyor, eli kendiliğinden yakasını kapatıyor.

Hamura geçtiğinde konuşmuyor. Elleri hamurun kıvamını ölçüyor, bir avuç un daha atıyor. Çırağı Berat geç kalmış; Şerafettin Usta saate bakıp bir şey demiyor ama kaşları çatılıyor. Altıda ilk müşteri, komşu Hacer Teyze geliyor; usta onu sesinden tanıyor, başını kaldırmadan «Bugün kete var» diyor. Teyze iki simit, bir kete istiyor; usta üstünü hesaplıyor, bozuk parayı uzatıyor ve aynı anda Berat'a fırının sol tarafının fazla ısındığını söylüyor.

Yedide kısa bir mola. Usta bir bardak çayla kapının önüne oturuyor ve yarım saat boyunca hiçbir şey yapmıyor; sokağa bakıyor, aklı köydeki bahçeye gidiyor.

Fırın da ustası da müşterisi de kurgu. Ama bu sabahın her dakikasında bir beyin çalıştı; bu ders o işleri birbirinden ayırıyor ve sonunda, ustanın hiçbir şey yapmadığı o yarım saatte bile beynin neden boş durmadığını gösteriyor.

Bu derste ne olacak

İlk iki derste beyni bir organ olarak tanıdık ve bedene yayılan sistemin merkezine yerleştirdik (M01-D01, M01-D02). Bu derste ne yaptığına bakıyoruz. Beynin işlerini kabaca beş başlıkta toplayacağız: dünyayı algılamak, bedeni hareket ettirmek, bedenin iç dengesini düzenlemek, deneyimden öğrenmek ve seçenekler arasında karar vermek. Sonra bu başlıkların beyinde ayrı ayrı çekmecelerde durmadığını, aynı anda ve iç içe yürüdüğünü göreceğiz. En sonda da bir sürpriz: beyin «dinlenirken» ne yapıyor?

Sıfır noktası

Beyni anlatmaya çoğu zaman bir liste ile başlanır: görme şurada, dil burada, korku orada. Bu liste bir başlangıç olarak işe yarar ama iki şeyi gizler. Birincisi, gündelik bir eylem bu işlerin neredeyse hepsini aynı anda ister; ekmeği uzatmak bir hareket, parayı saymak bir karar, müşteriyi tanımak bir algı ve bir hatıradır. İkincisi, aynı beyin bölgesi birden fazla işe katılır. Bu akademi boyunca «şu bölge şunu yapar» cümlesini her duyduğunda bir soru sor: hangi çalışmada, neye kıyasla, kaç kişide?

Beynin işlerinin bu beşli sınıflandırması bir kolaylıktır, doğanın çizdiği bir sınır değil. Duygu, dil ve sosyal yaşam gibi alanlar bu başlıkların birkaçına aynı anda yayılır ve akademinin ilerleyen seviyelerinde kendi modüllerinde ele alınır.

Mekanizma

Algılamak

Beynin ilk işi dünyadan haber almaktır. Göz, kulak, deri, burun ve dil fiziksel uyaranları sinir sinyaline çevirir; beyin bu sinyallerden bir dünya kurar. Ama kurulan dünya ham verinin kopyası değildir. Şerafettin Usta Hacer Teyze'yi başını kaldırmadan sesinden tanıyor; yani beyin yalnız gelen sesi işlemiyor, onu bildiği seslerle karşılaştırıp bir kimliğe bağlıyor. Algının bir tahmin olduğu fikri Seviye 4'ün sonunda, M35'te ayrıntısıyla işleniyor.

Algının bir kısmı dışarıya değil içeriye dönüktür. Ustanın karanlıkta merdiveni sayarak inmesi, bedeninin konumunu kas ve eklemlerden gelen sinyallerle bilmesine dayanır. Midesinin aç olduğunu, omuzlarının üşüdüğünü fark etmesi de bedenin içinden gelen haberlerdir.

Hareket ettirmek

Beynin ikinci büyük işi bedeni hareket ettirmektir. Bir avuç un atmak ya da parayı uzatmak, beyinde başlayan, omurilik ve sinirler boyunca kaslara inen bir komut zincirine dayanır (M01-D02). Ama hareket yalnız komut vermekten ibaret değildir. Beyin hareketin sonucunu önceden tahmin eder ve hareket sürerken gelen bilgiyle onu düzeltir. Ustanın hamuru yoğururken elinin baskısını sürekli ayarlaması bundandır.

Bazı hareketler düşünmeden yapılır. Ustanın yakasını kendiliğinden kapatması, soğuğa karşı yıllar içinde oturmuş bir alışkanlık; dizdeki refleks ise beyne hiç uğramadan omurilikte kapanan bir tepki. Hareketin bütün katmanlarını Seviye 4'te M36 kuruyor.

Bedenin iç dengesini düzenlemek

Beynin en az fark edilen ama belki en eski işi bedenin iç dengesini korumaktır. Vücut ısısı, kan şekeri, su dengesi, kalp hızı ve nefes, dar sınırlar içinde tutulmak zorundadır. Bu dengeye homeostaz denir; terimi Sinir Sistemi Akademisi tanımladı, burada beynin bu işteki payına bakıyoruz. Beynin tabanındaki küçük bir bölge, hipotalamus, bu düzenlemenin önemli bir parçasıdır ve M18-D06'da ayrıca anlatılıyor. Uyanıklığın kendisini sürdüren ağlar ise beyin sapındadır (M20-D03).

Bu işler çoğu zaman bilinç dışında yürür. Şerafettin Usta'nın omuzlarının büzülmesi, sabaha karşı acıkması, alarmdan önce uyanması bu düzenlemenin görünen yüzleridir. Beyin bedeni yalnız düzenlemez, düzenlediğini bize bir duygu olarak da bildirir: üşüme, açlık, susuzluk, yorgunluk.

Öğrenmek ve hatırlamak

Beynin dördüncü işi deneyimden öğrenmektir. Şerafettin Usta'nın elinin hamurun kıvamını anlaması yıllarca yoğurmanın birikimidir; Hacer Teyze'nin sesini tanıması ve ona keteyi hatırlatması, geçmiş sabahların bıraktığı izlerdir. Öğrenme beyinde sinaps düzeyinde kalıcı değişimler bırakır ve bu akademide Seviye 3'ün bütünü buna ayrılmıştır.

Öğrenmenin farklı türleri vardır. Bir kelimeyi hatırlamak, bir yolu bulmak, bisiklet sürmek ve bir yemeğin kokusundan çocukluğa dönmek farklı bellek sistemlerine dayanır. Bu ayrımı M23 kuracak.

Karar vermek

Beşinci iş seçmektir. Berat'ın geç kalması karşısında bir şey söyleyip söylememek, fırının hangi tarafını kısmak, üstü kaç lira vermek, hepsi beynin seçenekleri tartmasını ister. Kararların bir kısmı uzun düşünmeyle, çoğu ise saniyeler içinde, geçmiş deneyimin bıraktığı değerlerle verilir. Yürütücü işlevler ve karar vermenin beyin temeli Seviye 5'te, M39'da işleniyor.

İşler iç içe

Bu beş işi ayrı anlattık ama beyinde ayrı yürümezler. Hacer Teyze'nin sesini tanımak bir algı ve bir hatırlamadır; keteyi önermek bir karar; başını kaldırmadan konuşmak bir hareket; bütün bunlar olurken ustanın kalbi, nefesi ve vücut ısısı düzenlenmeye devam eder. Beynin büyük ölçekli ağları, yani farklı bölgelerin birlikte çalıştığı gruplar, bu iç içeliğin altyapısıdır; onları M09-D05 tanıtacak.

Nereden biliyoruz

Beynin işlerini birbirinden ayırmanın en eski yolu hasar gören hastalara bakmaktı: bir bölge zarar gördüğünde hangi iş kaybolur, hangisi kalır? Bu yöntemi M02-D01 anlatacak. Yirminci yüzyılın sonunda bir yol daha açıldı: sağlıklı insanların beynini bir görev yaparken ve yapmazken görüntüleyip karşılaştırmak. Bu karşılaştırmanın temel varsayımı şuydu: görev yokken beyin «sessizdir», görev gelince ilgili bölgeler etkinleşir.

Bu varsayım sınandığında beklenmedik bir sonuç çıktı. St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nde Marcus Raichle'nin ekibi, insanlar gözleri kapalı sessizce uzanırken beynin oksijen kullanımını pozitron emisyon tomografisiyle bölge bölge ölçtü. Ölçtükleri şey, kanın getirdiği oksijenin ne kadarının beyin dokusunca kullanıldığıydı.

Yani beyin «dinlenirken» kapanmıyor; aksine bazı bölgeleri dinlenmede görevdekinden daha etkin. Bu ağa sonradan varsayılan mod ağı adı verildi; arka singulat korteksi anlatırken M17-D04'te ve zihin gezinmesini anlatırken M28-D06'da ona döneceğiz.

Bir sonraki adım şu soruydu: dinlenen beyinde birlikte dalgalanan bölgeler, görev sırasında birlikte çalışan bölgelerle aynı mı? Oxford'da Stephen Smith ve San Antonio'da Peter Fox'un ekipleri bunu iki bağımsız veri kümesiyle sınadı.

Usta katmanı

Bu dersteki beşli sınıflandırma kullanışlıdır ama beynin kendi sınıflandırması değildir. İşlevsel görüntüleme haritaları gösteriyor ki aynı bölge çok farklı görevlerde etkinleşebilir. Bu yüzden bir bölgenin etkinleşmesinden geriye, kişinin o anda ne düşündüğüne ya da hissettiğine çıkarım yapmak tehlikelidir. Bu hataya tersine çıkarım denir; derin yolu izleyen okur onu M02-D10 dersinde ayrıntısıyla bulacak.

İkinci incelik «dinlenme» kelimesinde. Dinlenme hâli araştırmacının tanımladığı bir deney koşuludur: katılımcı uzanır, görev yapmaz. Ama zihni boş değildir; hatırlar, planlar, hayal kurar, bazen uyuklar. Dinlenme kayıtlarındaki ağların bir kısmı bu iç etkinliği yansıtıyor olabilir; bir kısmı ise bölgeler arasındaki kalıcı bağlantıların izidir. İkisini ayırmak hâlâ zor.

Üçüncüsü, ölçek sorunu. «Beynin işleri» dediğimiz şeyler davranış düzeyinde tanımlanır; nöronlar ise sinyal düzeyinde çalışır. Bir hücrenin «karar verdiğini» söylemek, molekülden davranışa uzanan açıklama düzeylerini karıştırmaktır; bu düzeyleri M01-D07 ayrıca kuruyor.

Kanıtın sınırı

Beynin algılama, hareket, düzenleme, öğrenme ve karar işlerine katıldığı yüzyılı aşan hasar ve kayıt çalışmalarıyla sağlam biçimde gösterildi. Ama bu işlerin beyinde nasıl bölündüğü, sınırların nereden geçtiği ve aynı bölgenin hangi koşulda hangi işe katıldığı hâlâ tartışılıyor. Varsayılan mod ağının dinlenmede etkin olduğu güçlü biçimde tekrarlandı; bu etkinliğin işlevi, yani beynin o sırada tam olarak ne yaptığı ise açık bir sorudur. Dinlenme ile görev ağlarının örtüşmesi bulgusu derlenmiş görüntüleme verilerine dayanıyor ve ağları ayırmanın kesin bir yolu yok; farklı yöntemler farklı sayıda ağ verebiliyor. Son olarak görüntüleme çalışmalarının çoğu sağlıklı genç yetişkinlerde yapıldı; çocuklarda, yaşlılarda ve farklı kültürlerde aynı düzenin ne ölçüde genellendiği sınırlı biçimde biliniyor.

Kendin dene

Aklında kalsın

Beynin işlerini beş başlıkta toplayabiliriz: dünyayı algılamak, bedeni hareket ettirmek, bedenin iç dengesini düzenlemek, deneyimden öğrenmek ve karar vermek. Bu başlıklar bir kolaylıktır; duygu, dil ve sosyal yaşam bunların birkaçına aynı anda yayılır.

Gündelik bir eylem bu işlerin neredeyse hepsini aynı anda ister ve beyin onları paralel yürütür. Bilinçli dikkat sınırlıdır, ama beynin işlerinin büyük kısmı dikkat gerektirmeden sürer.

Aynı bölge birden çok işe katılabilir ve karmaşık işler bölgelerin birlikte çalıştığı ağlara dayanır. Bir bölgenin «şunun merkezi» olduğu cümlesi her zaman sorgulanmalıdır.

Beyin dinlenirken kapanmaz. Pozitron emisyon tomografisi ölçümleri dinlenmede örgütlü bir varsayılan çalışma kipi gösterdi; dinlenme kayıtlarında görülen ağlar da görev sırasında kullanılan ağlarla yakından örtüşüyor.

Sonraki derse köprü

Bu derste «arka singulat», «iç yüz», «beyin sapı», «beynin tabanı» gibi yer tarifleri kullandık ve bir harita olmadan onları izlemek zordu. Bir şeyin beyinde nerede durduğunu söylemek için önce ortak bir dil gerekir. M01-D04 «Beyni anlatmanın dili: yönler ve kesitler» bu ortak dili kuruyor: ön ile arkayı, üst ile altı, iç ile dışı ve beyni dilimlemenin üç düzlemini tanıtıyor; böylece bir beyin resmine baktığında neye, hangi açıdan baktığını söyleyebileceksin.