Beynin çalışma prensipleri üzerine yıllardır farklı teoriler geliştiren bilim adamları son yıllarda tahmin edilenin ötesinde düzensizlik içerisinde matematiksel ve kaotik bir çalışma prensibi olduğunu keşfetti. Kaos teorisinin temelleri hakkında bilgi veren Yıldırım Beyazıt Üniversitesi Fizyoloji Anabilim Dalı öğretim üyesi Doç. Dr. Sinan Canan, düzensizlik içerisinde oluşan düzenin canlı sistemlerde de etkileyici görünümleri olduğunu söyledi.
Beyin araştırmaları yapan bütün insanlar detaylara indikçe temel bir sıkıntı ile karşılaşıyorlar: Hemen her gün, sinir sistemini oluşturan parçaların çalışma ilkelerine dair yeni buluşlar yapılırken, bütünün işleyişini anlamak konusunda halen ciddi bir yol kat edilebilmiş değil. Nöronların tek tek işlevini araştıran bilim adamları, zoologların karınca kolonilerindeki karıncaların davranışlarına bakarak bütün koloninin davranışını anlayamadıkları gibi, beynin çalışma sistemini de anlamakta zorlanıyorlar. Yıldırım Beyazıt Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı öğretim üyesi Doç. Dr. Sinan Canan, beynin çalışma şekliyle ilgili son gelişmeleri Sağlık Dergisi Yazı İşleri Müdürü Esra Öz’e değerlendirdi.
Doç. Dr. Canan, nöronların çalışma prensibinin parçaların toplamından daha fazla bir şey olma ilkesine dayandığını söylüyor. Örnek olarak, karıncaların koloniler halinde yaptıkları çok kompleks yuvaları gösteriyor. Sadece karıncaların tek tek incelenmesi ile bu yuvaların nasıl yapıldığının anlaşılamayacağı gibi, nöronları tek başına incelemenin beyin hakkında çok fazla bilgi veremeyeceğini dile getirdi. Doç. Dr. Canan, “Elinize gelecek netice şudur, her karınca tamamen bilinçsiz davranır. Hiç bir karınca galerileri tasarlayacak zekâya sahip değildir. Fakat karıncalar toplu halde davrandıkları zaman böyle bir yapı ortaya çıkartıyorlar. Tabiatta böyle bir şey var tek tek bileşenler bilinçsizce hareket ediyor gibi düşünürken onların bir araya gelmesinden ortaya çıkan şaşırtıcı derecede düzenli davranışlar var. Bu gün insan beynindeki hücrelerin tek tek seslerini dinleyebiliyoruz. MRI, fMRI EEG ve SPECT gibi tekniklerle beynin değişik koşullarda nasıl çalıştığını görüntüleyebiliyoruz. Bunların hepsiyle ulaştığımız yer tabiri yerinde ise “bilinçsiz karıncalar”! Yani sinir sisteminin iş yapan birimleri olan hücrelere ve onların alt birimlerine kadar iniyoruz ama bunların davranışları bütün sinir sisteminin nasıl çalıştığını bize söylemiyor. Aksine biz detaya indikçe işler iyice garipleşiyor; anlamamız zorlaşıyor” dedi.
Nöronların Çalışma Prensipleri Araştırılıyor
Nöronların kendi kendine elektrik üreten ve bazen diğer hücrelerden aldığı elektrik sinyalleriyle bir başkasını uyaran yapılar olduğunu hatırlatan Doç. Dr. Canan şunları söyledi: “Bu hücrelerden nasıl olup da his duygu, hatıra, öfke oluştuğunu çok fazla anlayamıyoruz. İndirgemecilik denilen bilimde parçalarına bölerek anlama mantığı bu konuda bize çok fazla yardımcı olmuyor. Şu anda daha global ve daha uzaktan bakarak beyini bir sistem olarak ele alan bir yaklaşım geliştirmeye çalışılıyor. Tabii bunun içinde karmaşıklık kuramı sistem teorisi, kaos teorisi gibi alanlardan yararlanılıyor.”
Beynimiz, Borsa gibi Kaotik Çalışıyor
Doç. Dr. Canan, “Sistem Teorisi” hakkında şu bilgileri verdi: “Birbiriyle ilişkisi içinde olan çok sayıda bileşenlerin belirli bir kritik karmaşıklık düzeyine ulaşmasından sonra aralarındaki ilişkilerin kompleks davranış ortaya koyduğu durumları inceleyen bilim alanına bu gün karmaşıklık bilimi deniyor. Borsa bu bağlamda çok iyi bir örnektir. Ben para kazanmak istiyorum, siz para kazanmak istiyorsunuz. Binlerce insan var, uzaktan baktığımızda tamamen bireysel davranışlar temelinde rastgele ve kargaşa içinde yürüyor görünmesine rağmen, farklı bir açıdan bakınca böyle bir sistemde bile karmaşık bir düzen oluştuğunu görüyoruz. Kendi kendine yazılı kuralları olmayan kimsenin önceden planlamadığı belli düzenler oluşuyor. Borsaların kaotik bir düzeni olduğu söylenir. İşte bu karmaşık ve alışılagelmişin dışında özellikler gösteren davranış ve biçimleri sistem kuramı ve karmaşıklı bilimi inceliyor. Kaos kuramı sistem bakışının bir alt aracıdır.”
Kaos Teorisi
Kaos teorisinin beynin çalışma prensibinin temellerini açıklayabildiğini belirten Doç. Dr. Canan, biyolojik dokuların “saat gibi” değil, kaotik bir çalışma sistemine dayanarak işlev yaptığını dile getirdi.
Doç. Dr. Canan şöyle devam etti: “Kaos teorisinin başlangıcında, 1971 yılında, Lorenz adlı bir meteoroloji uzmanı, hava tahminleri yapmakla uğraştığı laboratuvarındaki bilgisayarında garip bir şeyler keşfetti. Lorenz, düzensiz gibi görünen bazı olayların arkasında yüksek düzeyde matematiksel ve çıplak gözle anlaşılamayacak bir düzenin var olduğunu gösterdi. Hava koşulları bunun en iyi örneğidir. Bu gün bile hava durumunun 5 günden daha uzun süre için kesin olarak tahmin edilemediğini göreceksiniz. Bu teknik bir yetersizlikten kaynaklanmıyor; havanın ‘kaotik’ olmasından kaynaklanıyor. Ne kadar hassas ölçüm yaparsanız yapın, her hangi bir anda ölçemediğiniz minicik bir değişikliğin sistemin davranışında çok kısa bir zaman sonra büyük değişimlere sebep olabileceği bir davranış şeklidir, kaotik davranış...
Kelebek Etkisi “Başlangıç Şartlarına Hassas Bağlılık”
Lorenz bu bulgularını yayınladığı makalesinde, bugün oldukça popüler bir terim olan “kelebek etkisi”ni ilk kez kullanmıştır “Kelebek etkisi”, dünyanın bir yanında kanat çırpan bir kelebeğin, dünyanın bambaşka bir köşesinde fırtına çıkmasına sebep olabileceğini söyler. Elbette kanat çırpan her kelebek bir fırtınaya sebep olmaz; fakat meydana gelecek bir fırtınayı çok önceden tahmin etmek istiyorsak, hava durumu gibi karmaşık bir sistemde, bir kelebeğin kanat çırpmasından kaynaklanan minik hava akımları kadar küçük değişkenleri bile hesaba katabilecek bir ölçüm ve modelleme sistemimiz olması gerekir. Kelebek etkisi kavramı, kaotik sistemlerin önemli bir özelliği olan “başlangıç şartlarına hassas bağlılık” özelliğini de veciz bir biçimde ifade eder.
Başlangıç koşullarına hassas bağlılık ilkesi uyarınca, siz ister doğal bir olayı gözlemliyor olun isterseniz bilgisayarınızda kaotik bir sistem tasarlayın, ortamın herhangi bir andaki durumunda ihmal edilebileceğini düşündüğünüz küçük bir değişiklik bile yapsanız (ki buna engel olamazsınız; gözlem yapmak muhakkak bir şeyleri değiştirir), kısa bir süre sonra sistemin davranışlarında öngörülmez değişiklikler ortaya çıkacaktır. Doğal olayları bu derece karmaşık hale getiren şey de budur.
Aynı Genetik Enformasyon Olsa da Tek Yumurta İkizlerinde de Farklılıklar Var
Tek yumurta ikizlerini çok ilginç bir özelliği, parmak izleri birbirinden farklı olması. Bu bizlere şunu düşündürmeli: Vücudumuzdaki bütün şekil ve biçimlerin tırnağımızın şeklinden gözümüzün rengine kadar her şeyin genetik olarak belirlendiğini düşünüyoruz. Fakat vücudumuzdaki biçimler, mesela parmak izleri ve retinadaki damarlar gibi, ikizlerde bile birbirine benzemiyor. Aynı genetik enformasyona sahip olsalar, aynı karında, aynı ev ortamında büyüseler bile, büyüme ve gelişmeleri sırasındaki çoğu zaman ölçülemeyecek kadar küçük ve belirsiz farklılıklardan dolayı bedensel biçimler farklı gelişim gösteriyorlar. Burada şaşırtıcı olan şudur: Elin parmak izi söz konusu olduğunda kardeşlerin parmak izleri birbirine ne kadar benziyorsa, bizim parmak izlerimiz de onlara o kadar benzer. Parmak izini kim görse tanır, şekli hep aynı gibidir; detaya baktığınızda ise her parmak izi benzersizdir. Aynen elma ağaçları gibi; dünyanın neresinde görürseniz görün bir elma ağacını tanırsınız; ama bütün dünyayı gezseniz de birbirinin tıpatıp aynısı iki elma ağacı bulamazsınız. Zira doğadaki tüm biçimler kaotik kurallarla oluşur.
Beynin Düzenli ve Tahmin Edilebilir Şekilde Çalışması Hastalık Belirtisi
EEG (Elektroensefalografi) beynin elektriksel faaliyetlerini kaydetmemizi sağlıyor. Örneğin epilepsi (sara) benzeri rahatsızlıklarda bu yöntem çok faydalıdır; beyin dalgaları kaydedilir ve küçük, düzensiz dalgaların birden epileptik dalgalara dönüşüp dönüşmediğine bakılır. Fakat normal bir insandan dinlenme halinde alınan dalgalar “gürültü” gibidir ve yakın zaman kadar da böyle nitelendiriliyordu. Gözle ayırabildiğimiz kalıp tekrarının olmadığı, irili ufaklı karmaşık dalgalar ortaya çıkıyordu. Fakat bu faaliyetler doğrusal olmayan matematiksel yöntemlerle incelendiklerinde görüldü ki aynı Lorenz’in hava durumunda gösterdiği gibi beynimizin içinde de kaotik düzen oluşturan bazı odaklar var. Beynimizin gürültü gibi gözüken aktivitesini hiç de düşünüldüğü gibi rastgele ve kaza eseri olmadığı; belli bir matematiksel düzeninin olduğu gösterildi. Hatta aynı şey kalp ve birçok organ içinde geçerlidir. Artık organlarımızın, beyin dahil, yüksek düzeyde kaotik çalıştığı zaman sağlıklı olduğu; düzenli ve tahmin edilebilir şekilde çalışmaya başlamasının ise “hastalık belirtisi” olabileceğine dair yaygın bir kanı var. Eğer gözle ya da geleneksel yöntemlerle bir düzen görebiliyorsanız, bu genellikle, beyin ve kalp gibi organlarda normalden sapan bir faaliyetin varlığını gösteriyor olabilir (Beyinde epilepsi ve depresyon dalgaları; kalpte, kalp hızı değişkenliği (HRV) dediğimiz parametrede azalma gibi). Çalışmalardan biliyoruz ki, epilepsi krizlerinden önce beynin “kaotikliği” azalır. Kalp krizlerinden önce kalp atımlarının kaotik durumunun değiştiği biliniyor. Dolayısıyla kaos ve karmaşıklık bilimi, canlılığı anlamamız için çok merkezi bir yerde duruyor.
Beyin Saat gibi Çalışmaz
Genel kanının aksine vücudumuz bir saat gibi yahut bilgisayar gibi çalışmaz. Garip bir düzeni vardır. Nedeni ise, bir saatin içerisine küçük bir yabancı madde parçası attığınızda bütün saat bozulur, çalışamaz olur. Çünkü böyle bir sistemde bütün parçalar birbirine doğrusal olarak bağlıdır. Ancak kaotik sistemlerde ise bozucu etkiler belli derecelerde telafi edilebilir çünkü kaotik sistemlerin böyle kendine katıcı ve benzetici özellikleri vardır. Bozucu etkilerin üstesinden gelebilirler. Gün içerisinde karşılaştığımız ani durumlar karşısında kalbimizin durmaması mesela muhtemelen böyle bir mekanizmaya bağlı...
Yorumlar