Bizi insan yapan beyindeki hücreler saptandı

Bu iğ hücrelerine, sadece insanlar ve bizim çok yakın akrabalarımız sahipmiş gibi. Sayıları da oldukça ilgi çekici: Orangutanlar bu hücrelerden birkaç taneye sahipken, insanlarda bu sayı on binlere kadar çıkıyor. Goriller, şempanzeler ve bonobonlar ikisinin arasında bir yerlere düşüyorlar...

John Allman, zamanının çoğunu beyin hücrelerini sayarak geçiriyor. Sık sık Pasadena'daki Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'ndeki evinden çıkarak dünyanın diğer bölgelerindeki patoloji (hastalıkbilim) laborutuvarları, müzeler ve antropoloji bölümlerini ziyaret ediyor.

Burada yer alan ilginç beyin dokularını gözlemleyen Allman, böylece daha fazla beyin hücresi sayabiliyor. Bazen şempanze ve goril örneklerinin peşinden koşarken bazen de yeni doğmuş bir çocuk ya da psikiyatri merkezinin koleksiyonlarının ardından gidebiliyor.

Beyin taramalarının, genetik profillerin, biyo-bilgilerin bulunduğu bir çağda Allman'ın bu merakı biraz düşük teknoloji gibi ve hatta itiraf etmek gerekirse aptalca görünüyor.

Beyin hücrelerini saymakta ne gibi bilimsel bir ilgi bulunabilir?

Cevabı şaşırtıcı. İnsanlığa dair çok önemli cevaplar bulduğunu düşünüyor -sevmek, empati kurmak, suçlu ya da utanmış hissetmek, işbirliği ve hileyi anlama yeteneklerimizin bir açıklaması.

Bizi insan yapanın peşinde

Bizi insan yapan şeyin tanımı dil, büyük beyinlerimiz, aletleri ve ateşi kullanma beceri ve zekamızı içerisine alırken, bu karmaşık sosyal duygular bizi diğer hayvanlardan da ayırıyor.

Bunlar, usa varma ya da mantık yoluyla yapılan muhakemeler değil, tam aksine, herhangi bir hayvanın da karşı karşıya kalabileceği pek çok sosyal ortamda bizim harekete geçmemizi sağlayan hızlı sezgilerdir.

Allman'ın ilgisini çeken hücreler iğ hücreleri olarak bilinir.

Onlar ilk olarak 100 yıl önce anatomistler (yapıbilimci) tarafından farkedildi, fakat son zamanlara kadar kimse onlara yeterince ilgi göstermedi.

Daha sonra, 1990'lı yılların sonunda, New York'ta yer alan Mount Sinai Medical Center'da (Sina Dağı Medikal Merkezi) sinir dejenerasyonu (sinir sisteminin bozulacak yönde değişmesi) uzmanı Patrick Hof'la çalışan Esther Nimchinsky, bu hücrelerle ilgilendi.

Bütün memelilerin en eski yapılarından olan ve beynin iki yarısının orta hattının altında yer alan beyindeki sinir demeti kabuğu (Cingulate korteks) denen bir bölümün haritasını çıkarıyordu.

İnsan hayvan beyni

Orada oldukça geniş ve olağan dışı bir şekilde uzun iğ şeklinde yapıları olan bir grup beyin hücresi fark etti. O ve Hof, hücrelerin sadece cingulate korteks'in ön bölümünde (ACC) yer aldıklarını buldular.

Normal beyinlerde bu hücreler az bulunurken, Alzheimer hastalığından ölen hastalarda daha da az-normal sayının çeyreği kadar olduğu görüldü. Anormal büyüklükleri ve şekilleriyle ve hatta küçük havzalar şeklinde görünmeleriyle, çok özel birşey yapıyorlarmış gibi göründüklerini anımsıyor Nimchinsky.

Nimchinsky, bu iğ hücreleri, goriller ve şempanzelerinkiyle aynı bölgede buldu, ancak makak maymunlarınınki farlı bölgedeydi. O ve Hof, ilkel beyin anatomisi ve evrimi konusunda uzman olan Allman'la kontağa geçmeye karar verdiler.

Allman, onlara daha fazla beyin dokusu toplamalarında ve 50'den fazla farklı türün hücreleri üzerinde büyük gözlemler yapmalarında yardımcı oldu. Tabii, hücrelerin orangutanlarda ve bütün Afrika şempanzelerinde (insanlar, goriller, şempanzeler ve bonobonlar) bulunduğundan ama jibonlarda (çok uzun kollu, kuyruksuz bir maymun) bulunmadığından emin olarak. Fakat bu hücreler maymun olmayan memelilerde de yoktu.

Sadece inanlarda mı?

Diğer bir deyişle, sadece insanlar ve bizim çok yakın akrabalarımız bu hücrelere sahipmiş gibi görünüyor. Sayıları da oldukça ilgi çekiciydi. Orangutanlar bir kaç taneye sahipken, insanlarda bu sayı on binlere kadar çıkıyordu. Goriller, şempanzeler ve bonobonlar ikisinin arasında bir yerlere düşüyorlar- sayılar evrim ağacında hayvanların bize olan uzaklıklarını yansıtıyormuş gibi görünüyor.

Allman, pek çok anatomi çalışmasının göz çukurunun arkasında yer alan beynin başka bir bölümüne bakmaya başladılar.

Bölge içerisinde frontinsular kabuk, ya da FI denen bir bölgenin iğ hücreleri ile birlikte parçalandığını buldu, ama bu kez sadece insanlarda ve diğer Afrika maymunlarında.

Christof Koch'a göre, insanların zihinlerini maymunların ve farelerinkinden ayıran sadece bir kaç tane büyük fark var: İnsanlar konuşabiliyorlar ve ne yaptıklarının farkındalar.

Allman, iğ hücrelerinin özel birşey yapıyor olabileceklerinden emin ama ne? Bu iki anatomik bölge hakkında neyin bilinip bilinmediğini ve beyin imge çalışmalarında neyin görüldüğünü araştırmaya başladığında ortak bir tema olabileceğini fark etti.

Sinirlerin rolleri

Ön sinir demeti bölgesinin pek çok fonksiyonu var: dikkati yönetme, acıyı ve hataları hissetme ve nefes alma, kalp atışı ve diğer iç organların kontrolü. Bütün bunların yanı sıra, düşünce, duygu ve vücudun beynin hislerine cevabı arasında bir faaliyet merkezi olarak da hareket ediyor.

FI bölgesinin duygusal cevaplarda, özellikle başkalarına karşı reaksiyonlarımızda bir rolü var, gibi görünüyor. Bir anne çocuğunun ağlamasını duyduğunda ya da sevdiğimiz birinin duyduğu acıyı hissettiğimizde de aktiv durumda.

İngiltere'deki Sheffield Üniversitesi'nden Sean Spence, beyin incelemelerinde, insanlar aldatıldığı zaman da aynı bölgenin aydınlandığını gördü.

College London Üniversitesi'nden Andreas Bartels ve Semir Zeki, insanlar sevdikleri birinin resmine bakarken FI ve ACC'nin aktiv olduğunu gösterdiler.

Yine College London Üniversitesi'nden Tania Singer, yayınlanan bir çalışmasında, bir insanın adil bir oyuncu olarak yargılandığı zaman, beynin o insanın yüzüne FI içindeki aktiviteyi de ekleyerek cevap verdiğini yazdı.

‘Bütün bu cevaplarda ortak bir şey var- hepsi sosyal bir ortam içindeki değer yargılarını temsil ediyor'' diyor Allman. Onlar insanların sizi nasıl gördüğünü ve sizin onlara nasıl cevap verdiğinizi yansıtıyor. ‘Sanırım, iğ hücreleri karışık sosyal duyguların yuvası''.

Fakat ön kabukta, iğ hücresi içermeyen ama bazı sosyal durumlarda aktiv olan başka bölgeler de var. Bu hücrelerin gerçekten sosyal duyguları tekeline alıp almadığını da söyleyebilir mi?

Örneğin, Princeton Üniversitesi'nden Psikolog Josh Greene, FI yanında fakat bu hücrelerden tamamen yoksun olan ön kutup bölgesinin başkalarını tehlikeye atarak bir başkasının hayatını kurtarmak ya da kurallara uymayan birini cezalandırmak gibi ahlaki kararlar alırken aktiv olduğunu gösterdi.

Bu, iğ hücrelerinin karmaşık sosyal duygularda çok elzem bir role sahip olduğu anlamına gelebilir.

Ancak Allman, FI ve ACC dışındaki sinirsel etkinleşmeyi harekete geçiren sosyal durumların daha ağır olduğuna işaret ediyor: Geçmişi ve geleceği dikkate alıyorlar ya da karışık hesaplamaları içeriyorlar.

Allman, beyinlerimizin iki farklı sisteme sahip olduğuna inanıyor. Biri daha ağır, adillik, ceza, ahlaki yargılar ve benzeri konularda düşünen.

Daha hızlı olan ikincisi ise sosyal iletişim durumlarında daha sezgisel davranışları kontrol eden bir sistem. Eğer birini seviyorsanız, ona karşı nasıl hareket edeceğinizi otomatik olarak biliyorsunuz. Düşünmek zorunda değilsiniz. Bu, iğ hücrelerinin önemli olduğu nokta. Hücrelerin yaptığı temel şey, karmaşık bir sosyal ortamda hızlı bir gerçek zaman iletişimiyle davranışınızı ortama uydurmak.

Çok büyükler

Sanki iğ hücreleri hız için yaratılmış gibi görünüyor. En çarpıcı özellikleri ise çok büyük olmaları. 0.1 milimetre kadar ve çevre hücrelerin neredeyse 4 katı. Ve çok geniş ve uzun aksonun beyinde dalga gibi hareket eden dalları var. ‘Akson büyüklüğü arttıkça hız da artıyor'' diyen Koch, ‘O halde muhtemelen yüksek hızda randımanın da hızlandığını söyleyebiliriz'' diye konuşuyor.

Bu düşünce İngiltere'deki Liverpool Üniversitesi'nden primatolog (maymunbilimci) Louise Barret'a da doğru geliyor. ‘İnsanlara özgü olan şey, koşma hızlarıdır'' diyor. Barret, hızın, daha karmaşık sosyal bilgiyle başa çıkabilmek için çok önemli olduğunu söylüyor.

Duygular hakkındaki üç kitabın yazarı olan Iowa Üniversitesi'nden Antonio Damasio da, iğ hücrelerini duygulara bağlamanın ‘tamamen mantıklı'' olduğu konusunda hem fikir.

Damasio, hücrelerin tek başlarına çalışmayacaklarına dikkat çekiyor. Fakat, iğ hücrelerinin bulunduğu bölgelerin sosyal duygular ve diğer duygular için önemli bulunduğu konusunda şüphe yok. ‘Yine de, bu yorum bir süreliğine spekülatif olarak değerlendirilmeli'' diye ekliyor.

Hücre katmanları

Bunun inanılması güç bir iddia gibi kabul edilmesinin bir nedeni de bu kadar küçük sayıda hücrenin bu kadar büyük işler yapıyor gibi görünmesi. Beynimizde 100 binden fazla iğ hücresi var ve bunlar beyinde yer alan milyarlarca hücrenin küçük bir kısmını oluşturuyor.

Anatomi de birkaç hücrenin çok etkili olabileceği fikrini destekliyor. Beyin kabuğu beynin dalgalı yüzeyine paralel düz hücre katmanlarından oluşuyor. Her katmanın özel bir rolü var: Biri duygularımızdan beslenen bilgiyi alır, diğeri geri bildirim gönderir, bir diğeri de devredeki beyin bölgesine bilgiyi yeniden döşer.

İğ hücreleri her zaman bütün hesaplamaların ve belirli bir bölgedeki aktivitelerin sonuçlarını, son sinyali beynin diğer bölgelerine gönderen 5. katmanda bulunur. Bu, onların bölgenin bütün önemli aktivitelerinin ağırlığını taşıdıkları anlamına geliyor.

Allman, hücrelerin elekriksel özelliklerini ölçememesine karşın, onların bazı kimyasal özellikleri üzerinde çalıştı. O ve çalışma arkadaşı Karli Watson, serotonin, dopamin ve vasopressin gibi sinir vericilerinin üzerinde algılayıcılar buldu. Bu vericilerin, ödül, değer, bağlılık, aşk ve ruh hali gibi davranışlarla ilişkisi olduğu biliniyor.

İki hormonun etkisi

10 yıl önce Maryland, Bethesda'daki ABD Ulusal Akıl Sağlığı Enstitüsü Direktörü Thomas Insel, vasopressin ve bağlantılı bir diğer hormonun, oksitosin, çiftlerin bağlılık oluşumunda çok önemli olduğunu buldu. Bu iki hormon da çiftleşme sırasında salgılanıyor.

Hormonların aktivitesini engellemek, çiftleşen hayvanlarda bağlılığı önler ve bu hormonları vermek çiftleşmemiş hayvanların bağlanmasını sağlar.

Insel aynı zamanda, insan beynindeki vasopressin vericilerine bakarak, insanların bağlılığı için hangi devrelerin önemli olduğunun söylenip söyleyemeyeceğini merak ettiğini de itiraf ediyor. Biz genellkle aşk ve bağlılığı kalbimizle ilişkilendiririz ama sevdiklerimize olan hislerimiz aslında iğ hücreleri tarafından taşınıyor da olabilir: ‘Sanırım bu büyüleyici ama kanıtlanması ya da çürütülmesi oldukça zor bir hipotez'' .

Bu hücrelerin duygular konusundaki önemini test etmenin bir yolu da bu tarz sosyal yetenekleri olmayan insanların beyinlerine bakmak ve ne tür hücrelere sahip olduklarını görmektir.

Örneğin, otistik kişiler kurallar, mantık ve hesaplamaların çalıştığı önceden kestirilebirir ortamlarda oldukça yeteneklidirler ama çok daha karmaşık ve hatta değişen sosyal ortamlarda uygun biçimde davranamazlar. O halde iğ hücreleri otistik insanların beyinlerinde bulunuyor mu?

Otistik beyin

Allman'a göre, bunu söylemek için daha çok erken. Fakat, O, otistik beyinlerin gelişim sürecinde iğ sinirlerinin normal pozisyonlarına göç etme konusunda başarısız olabileceklerini düşünüyor. Hof da, şizofrenik beyinlerde iğ hücrelerinin anormal olduğunu gösteren -ki başka hücreler de etkilenmiş olabiliyor- ilgi çekici sonuçlara ulaştı.

Ayrıca, iğ hücrelerinin Alzheimer hastalığında sinir dejenerasyonuna karşı hassas olduğunu gösteren yeni bir keşif de var. Hof, insanların bu tür sinir dejenerasyonu hastalıklarına maruz kalan tek tür olduğuna dikkat çekiyor. Bu hücrelerin neden hassas olduğu sorusuna bir cevap bulunduğunda, ölümcül hastalıkların anlaşılması ve tedavisi konusunda da yol alınabilecektir.

Allman bunu evrimsel bir düzeyde ele alıyor: ‘Bu tür sinirler yeni türediği için, doğal seleksiyonun dahil oldukları devreler üzerinde çalışması için daha çok kısa bir süre geçti ve bu yüzden bozulma durumlarına karşı hassas olabilirler''.

Fakat Hof, protein kimyasını ve hücreleri hassas yapan tekil yapıları da anlamaya çalışıyor. Bununla birlikte, Allman, bütün sinirsel bozuklukların bulunduğu beyinlerdeki dokuları aramakla meşgul. Obsesif bozukluklar ve anoreksiya gibi bazı bozuklukların fazla aktiv bir iğ sisteminin bütün ayırt edici özelliklerine sahip olduğunu düşünüyor.

İğ hücreleri üzerinde araştırmalar beyin bozukluklarını anlamaya yardım ettikleri gibi, insan zihninin evrimine dair de ilginç ipuçları veriyor. Allman, iğ hücrelerinin 10 milyon yıldan beri var olduklarından şüpheleniyor ve büyük ihtimalle Afrika maymunları ve orangutanların atalarında da vardı. Eğer haklıysa, onları karmaşık sosyal duyguların yuvası ve insanlara özgü olduğu düşünülen bazı zihinsel özelliklerin çok derin kökenleri var.

Bu, Barrett ve çalışma arkadaşı Robin Dunbar'a da mantıklı geliyor. Onlar maymunların, genel tanıma görevlerinde ve sosyal ortamlardaki üstün yeteneklerinin kökeninin bölünmüş topluluklarında (hayvanların sosyal bir grubun paraçası olarak yaşadığı ancak her zaman birlikte olmadıkları bir yapı) olduğuna inanıyorlar.

Büyük maymunların daha dağınık sosyal sistemleri var. Tek başlarına zaman geçirebilirler ama aynı zamanda etrafındaki diğer bireylerin de ne yaptıklarını bilirler. ‘Dağınık bir sistemde orada bulunmayan hayvanları da aklınızda tutmalısınız ve zamanla onları da izlemelisiniz. Sosyal çevre denen yerde artan karmaşıklık büyük beyinlerin ve sadece insanlara özgü olduğu düşünülen bazı karmaşık yeteneklerin evrimini yönlendirmiş olabilir’ diyor Barrett.

Beyin hálá kara kutu

Bingham da aynı fikirde. Evrim psikologları çabalarını atalarımızın zihinleri üzerindeki sosyal baskıları ve insanın doğasını anlamaya harcadılar.

Fakat vicdan azabı, suç, aşk ve empati gibi insanların karakteristik özelliklerinin kökeni düşündüğümüzden çok daha önce başladı.

Beyinlerin belirsiz ortamlarla başa çıkma konusunda evrim geçirdiklerini söyleyen Bingham, maymunlar için çevre problemlerinin büyük bir çoğunlukla sosyal tanıma problemleri olduğunu belirtiyor: Diğer oyuncunun inandığı ve düşündüğü şeyi ve nasıl hareket edeceği üzerinde çalışma.

‘Gücenme, adil oyun hissi, haklı sinir ve diğer karmaşık sosyal duyguların hergün yaşamımıza nasıl geldiğini görebilirsiniz. Bütün bu duygu ve cevaplar evrim zamanından geliyor. Sonuç olarak, nerede meydana geldiklerini görmek için kara kutunun daha da derinliklerine bakıyoruz'' diye konuşuyor Bingham.