Erol Yıldırım İstanbul Medipol Üniversitesi Psikoloji Bölümü’nde öğretim üyesidir ve kurucusu olduğu fiNCAN Lab’ta klinik nöropsikoloji ve bilişsel sinirbilim alanlarında araştırmalar yapmaktadır. Dikkat, yönetici yetiler, sosyal biliş ve belleğe odaklandığı araştırmalarında EEG, fNIRS ve tDCS gibi nörogörüntüleme yöntemleri kullanmakta ve bu bilişsel yetilerin beyin hasarıyla ilişkisi ve nöropsikolojik testlerle değerlendirilmesi ile ilgilenmektedir.
Bu yazıda geçmişten günümüze zihin-beyin ilişkisine dair bilgilerimizin ve kabullerimizin nasıl değiştiğinden bahsedip hemen sonrasında ise zihin-beyin ilişkisini ele alma biçimlerine değineceğim. Bu ilişkiyi inceleme biçimlerinden nöropsikolojiye ve nörogörüntülemeye biraz daha fazla yer ayıracağım.
Tarih boyunca insanlar, zihnin mahiyeti, işlevi ve zihnin içeriğinin nasıl oluştuğu konuları üzerinde uzun süredir kafa yormuştur. Bu konular hala felsefenin ana konularından biri olmaya devam etmektedir. Önceleri sadece felsefenin ele aldığı zihni bilimsel yöntemlerle inceleyen bir disiplin bağımsızlaşarak psikoloji adını almıştır. Psikolojinin ilk yıllarında karar verme ve bellek üzerinde çalışmalar yapan, üstelik bunu günümüz bilim zihniyetiyle yürüten çalışmalara rağmen üniversitede laboratuvar kurarak bilinç araştırmaları yapan Wundt daha zayıf bir yöntem izlemiş, kontrollü duyusal deneyimlerin öznel yaşantılanmasının standart bir şekilde raporlanmasını sağlamak için içebakış metodunu kullanmıştır. Deneylerin yapıldığı bu ilk dönem, fizyolojinin artık bilimsel metodolojiyi benimsemesine atfen fizyolojik psikoloji olarak adlandırılmıştır. James Watson, daha nesnel olunması itirazıyla yeni bir yol önermiş, psikolojinin konusunun dışarıdan gözlenemeyen ve dolayısıyla ölçülemeyen zihin-bilinç olmasını eleştirerek psikolojinin araştırma konusunun gözlenebilir uyaranlar ve bu uyaranlara tepki olarak ortaya çıkan davranışlar olması gerektiğini, genel amacın ise uyaranlar ve davranış arasında ilişkiler kurulması olarak ilan etmiştir. Yaklaşık 40–50 yıl boyunca psikoloji bilimi yapmanın yegâne yolu olarak psikolojiye hâkim olan bu anlayış sonunda tıkanmış, davranışçı kavramlar yeni gözlemleri açıklayamaz hale gelmiştir. II. Dünya Savaşı sonrası psikologlar bilgisayarların çalışma biçiminden ilhamla yeni bir bakış açısı geliştirmişler ve zihin konusuna geri dönmüşlerdir. Bu süreç sonunda artık zihni bilgi işleyen bir sistem gibi düşünmeye başlamışlardır.
Dikkat edilirse bütün bu anlatıda, psikolojinin doğuşu ve günümüze kadarki gelişiminde beyne atıfta bulunmadım. Çünkü psikoloji esası itibariyle ‘beyinsiz’ bir bilimdir. Bu tespitimle şunu anlatmak istiyorum; gelişkin bir organizmanın çevresinde olan bitenlere uyum sağlamasını sağlayan zihin, dış dünyanın duyusal ve kavramsal temsili ile iş gören bir sistemdir ve bu sistem kurgusal bir yapıdır. Kendisini doğrudan göremediğimiz, ürünleri, çıktıları, göstergeleri, alametleri, yani ‘davranışlar’ üzerinden tasarladığımız bir sistem. Tabii ki psikoloji tarihinde bu zihin sistemi ve işlemleri ile beyin arasında ilişki kurmak isteyen Pavlov ve Lashley gibileri yok saymıyorum ancak zihin-beyin ilişkisine dair etkileyici araştırmalar için önce nöropsikolojinin gelişmesini, sonra da nörogörüntüleme ile bilişsel sinirbilimin gelişmesini beklemek gerekiyordu.
Bilişsel sinirbilim kitapları okuyan herkes Eski Mısır’dan kalma üç bin beş yüz yıllık bir belgede cerrahi işlemlerle ilgili hasta kayıtları olduğunu, bu belgede beyin hasarı ve davranışla ilgili kayıtların da bulunduğunu okumuştur. Felsefenin ana vatanında, ilk dönemlerde ruhun bedenle ilişkisini tartışan, beynin duyuların ve duyguların, bir bakıma ruhun da -hadi biz ona zihin diyelim- merkezi olduğunu iddia eden düşünürlerin varlığına rağmen öyle ya da böyle yakın zamana kadar beynin rolünün bir emme-basma tulumbadan ibaret olduğu düşünülegelmiştir. Benliğimizin, aklımızın veya daha doğru bir ifadeyle zihnimizin beynimizle ilişkisi doğru kurulamadığından son iki yüz yıla kadar olan beyin anlayışı, içindeki sıvılarla ‘animal spirit’i bedene ulaştıran ve bedeni hareket ettiren bir makineden daha ötesi değildi.
Yine bu alanlarla ilgili okumalar yapan herkes Joseph Gall’i, yani frenoloji denilen anlayışın kurucusunu bilir. Bir kişinin kafa yapısını ölçerek beynin hangi alanlarının daha gelişkin olduğunu anlamaya çalışan, gözlemler yoluyla oluşturduğu haritalar sayesinde de incelediği beynin sahibinin hem bilişsel yetileriyle ilgili hem de kişiliğiyle ilgili çıkarımlarda bulunan bir hekimdir. Frenoloji denen bu ‘uzmanlık’ o kadar yayılmış ve kötüye kullanılmıştır ki toplumsal bir tepki oluşmuş ve frenoloji şarlatanlık ve sahte bilim olarak yaftalanmış, Gall’in ölümüyle birlikte de çöpe atılmıştır.
Ben, Gall’in bu iddialarını çok önemsiyor ve kendisini bilimsel bir devrimci olarak niteliyorum. Çünkü kendisinden önceki iki bin yıllık beyin anlayışının dışında bir şeyler söyleme cesareti göstermiş ve kendinden sonrakilere kışkırtıcı sorular bırakmıştır. Oğuz Tanrıdağ, Gage’in ve Mösyö Tan’ın doktorlarının beyinde nereye bakması gerektiğini, ya da klinik durum ile beyin arasında bir ilişki olması gerektiğini Gall sayesinde bildiğini ifade etmektedir. Günümüz beyin anlayışı on dokuzuncu yüz yılın başında frenolojiyle başlamıştır diyebilirim. Tabi, Gall’in bu fikre nereden vardığı ile ilgili net bilgilere ulaşamasam da o dönemin zihin felsefesi tartışmalarında Almanya menşeli mental fakülteler ve fakülte psikolojisi kavramlarında aranması gerektiğini söyleyebilirim. Başka bir konu olduğu için değinmekle yetindim ancak meraklısı Hakan Gürvit’in kaynaklarda verdiğim makalesine bakabilir. Ayrıca fakülte psikolojisinin benzeri ve daha yeni kavramlar için Jerry Fodor’un modüler zihin araştırmalarına bakılabilir.
İlk versiyonları daha önce geliştirilmiş olsa da mikroskop teknolojisinin 1850’lerdeki sıçrayışı sayesinde sinir dokusu incelenebilmiştir. Bu imkanlar sayesinde modern sinirbilimin babası olan Cajal, sinir sisteminin yapısı ve işleyişiyle ilgili, bugün nöron doktrini denilen temel ilkeleri ortaya koymuş, sonrası yıllarda da hücresel ve moleküler düzeyde birçok gelişme yaşanmıştır. Sinir sistemi fizyolojisindeki bu bilgi artışı, öte taraftan zihin-beyin ilişkisinin doğru kurgulanması ile eş zamanlı ilerlemiş ve yollar fizik biliminin ürünü olan nörogörüntüleme teknolojilerinin ortaya çıkışıyla başka bir boyut kazanmıştır. Bu süreçte gelişimin hangi aşamalardan ve nasıl gerçekleştiği detaylarına girmeyip sadece teknolojinin ürünlerine odaklanacağım.
Zihin-beyin ilişkisinin gelişim sürecinde Gall etkisi ve Phineas Gage — Mösyö Tan vakalarına geçmeden önce psikolojiye tekrar dönmek gerekir. Bugüne kadarki gelişimini dört ana dönemde ele aldığım psikolojinin son iki dönemi bilişsel psikoloji ve buna eşlik eden bilişsel sinirbilimdir. Davranışçılığın 1950’lerde tıkanması krizinden psikologları kurtaran bilgisayarların gelişimi olmuştur. Bilgisayarlar girdi-işlemleme-çıktı ünitelerine indirgenmektedir ve bilgisayarların ilk çıktığı yıllarda psikologlar da insan zihninin girdi-işlemleme-çıktı üniteleri olan bir ‘sistem’ olarak ele alabileceklerini düşündüler. Yani insan zihnini artık bilgi-işleme paradigmasıyla ele almaya başladılar. Bu cümleyi kurarken bir makine değil bir sistem demeyi bilerek seçtim. Çünkü o dönemde psikologlar hala soyut ve kurgusal bir zihnin işleyiş kurallarını anlamaya çalışıyorlardı. İlk yıllarda bu sistemin girdi ünitesinin dar olduğunu söylediler ve zihne dair dikkat ve filtreden bahsettiler. Sonraki yıllarda işlemleme aşamalarından ve dönüştürülmüş bilginin nasıl saklandığından, yani bellekten bahsettiler. Bunları yaparken de modeller, modelleri gösterirken de akış diyagramları ve kutucuklar kullandılar. Bunlar sırasında ana akım psikolojide zihnin hala beyinle ilişkisi kurulmamıştır. İlk defa bilişsel psikoloji ismini taşıyan kitap 1967 yılında yayımlandığında kitabın içindekiler kısmında nörobilim denebilecek bir başlığın olmayışı zaten bize bir fikir vermektedir. Ancak aradan çok zaman geçmeden bilişsel psikologlar ürettikleri kavram ve deneysel paradigmalarla büyükçe bir nehrin parçası oluverdiler. Bu sürecin etkisiyle yeni psikolojinin tarifi, zihni ve zihnin emaresi olan davranışları ve zihnin bunları doğuran sinir sistemiyle ilişkisini bilimsel yöntemlerle inceleyen bir disiplin olarak güncellendi. Şimdi tekrar zihin-beyin ilişkisinin doğru kurgulanması sürecine dönebilirim.
Joseph Gall öldükten sonraki yıllarda hem yayınları hem de takipçileri vasıtasıyla frenoloji anlayışı epeyce duyulmuştu. Amerika’nın bir kasabasında doktor olan Harlow demiryolu işçisinin beyin hasarını ilgiyle takip etmiş, hasta Phineas Gage’teki değişimleri bu beyin hasarıyla ilişkilendirmiştir. Bilişsel sinirbilimin en erken ve en bilinen vakalarından biri olan bu olayda hasarlanan beyin bölgesi ve klinik değişim arasındaki ilişkinin adını bile çok yakın zamanda koyabildiğimizi düşünürsek Harlow’un bu ilgisinin kaynağını sorgulamamız gerekir. Öte yandan başka bir doktor, Broca ise frenologlar ve karşıtlarının tartışmalarından haberdar biri olarak beyindeki lokalizasyon fikrinin takipçisi olmuş, uzun yıllardır her soruya sadece ‘tan’ diyerek cevap verebilen bir hastanın başka bir sebeple ölmesi üzerine otopsisini yapmış ve beyinin sol yarısında ve önde bir doku hasarı görmüştür. Çok benzer bir vakada da aynı tarafta ve yerde hasar görünce birkaç yıl daha bu tarz vakaların peşine düşmüş ve nihayet 12 kişinin otopsisinde benzer hasarları görünce ‘sol hemisferimizle’ konuştuğumuzu ilan etmiştir. Üzerinden kısa bir süre geçtikten sonra da Wernicke, bu sefer anlama kusuru olan bir grup hastanın otopsisinde beynin daha gerisinde ama yine sol tarafta benzer türden doku hasarı görmüş, bununla yetinmemiş ve kendi bulduğu alanla Broca’nın bulduğu daha ön taraftaki alan arasında karşılıklı ve yoğun bağlantıların olduğunu göstermiştir. Bu gelişme, bilişsel yetiler için beyin bölgelerinin önemi yanında bu bölgeler arasındaki bağlantıların önemini akıllara getirmiştir. Dahası, bu bağlantısallığın sadece dil yetisi için değil diğer tüm yetiler için de geçerli olup olmadığı sorusunu doğurmuştur. Aslında daha on dokuzuncu yüz yıl bitmeden, zihin-beyin ilişkisine dair temel taşlar yerine oturtulmuştur. Zihnin beyinle ilişkisi, bilişsel yetilerin beyinde lokalize edilmesi ve daha da önemlisi bu yetilerin uzak bağlantılar kurarak beyindeki şebekeler aracılığı ile yürütüldüğü bilgisine ulaşıldı. Hatta, bir bilişsel yeti için önemli olan beyin bölgesinin hasarı yanında bu bölgeler arasındaki bağlantıların da kesilmesinin ne gibi bir klinik tabloya yol açabileceği dil üzerinden modellenebilmiştir.
Tüm bu gelişmelerden ve araya giren sessiz bir dönemden sonra Geschwind, kendisinden önceki tüm yakın dönem bilgileri derleyerek modern davranış nörolojisinin, yani günümüzdeki adıyla bilişsel nörolojinin temellerini atmıştır. Nöroloji içince zamanla ihmal edilmiş bu yeni alan psikologların da işin içine katılmasıyla güçlenmiş, beyin hasarları üzerinden zihin-beyin ilişkisi açıklanmaya çalışılmıştır ki bu alana da nöropsikoloji denmektedir. Psikologlar belleği kavramlaştırmaya çalışırken beyin hasarlı HM’den elde edilen nöropsikolojik veriler ışığında belleğin alt türlerin farklı beyin yapılarının ve şebekelerinin aracılık edebileceği görüşü ortaya atılmıştır.
Yazının en başında zihin-beyin etkileşimini inceleme biçimlerinden olan nöropsikolojiye ayrı bir yer açacağımı belirtmiştim. Şimdi bu kısımda nöropsikolojiyi tamamlayıp diğer biçimlere geçebilirim. Nöropsikoloji, bellek, algı, dil, imgeleme gibi bilişsel yetiler ile beyin arasındaki ilişkiyi beyin hasarları üzerinden inceleyen bir disiplindir. Zihinle ilgili güncel beyin anlayışımızın iki yüz yıllık bir geçmişi var ve bu zaman diliminde nöropsikoloji, kognitif nörobilime, yani bilişsel sinirbilime göre nispeten eski bir disiplindir. Günümüzde hem sistemli incelemelerle hem de tekil vakaların öğretici kapasitesiyle nöropsikoloji araştırmaları devam etmektedir. Bu alanda Oliver Sacks, Vilayanur Ramachandran gibi popüler isimler ve kitapları dünya çapında okunmakta ve bu alana ilgi çekmektedir. Nöropsikolojide her bir bilişsel yetiyi ölçmeyi hedefleyen testler geliştirilmiş, beyin hasarlı kişinin ölçülen bilişsel yeti bakımından kendine yaş ve eğitim bakımından benzeyen topluluğun ortalama performansından ne kadar uzaklaştığı tespit edilebilir hale gelmiş ve tüm bilişsel yetiler taranarak kişiye özgü, yorumlanabilir ve beyin hasarıyla ilişkilendirilebilir bilişsel profiller oluşturulabilir hale gelmiştir. Bu alanda geleneksel kâğıt-kalem ölçüm araçları kullanılmaya devam etmekle birlikte bilgisayarlı, sanal gerçeklik araçlarıyla daha hassas ve daha az hatalı ölçümler yapılması için çalışmalar yapılmaktadır.
İlgilendiği konu nöropsikolojiyle benzer olan, sağlıklı kişilerde bilişsel görevler sırasında beyin aktivitesini ölçerek zihin-beyin arasında ilişki kuran bilişsel sinirbilim neredeyse otuz yıllık bir disiplindir. Beyin aktivitesinin ölçümünde kullanılan cihaz ve yöntemlere de nörogörüntüleme denmektedir. Bu tarihi fMRI üzerinden düşünüyoruz ama EEG üzerinden düşündüğümüzde elli-altmış yıllık bir süreden bahsedebiliriz. Yukarıda çok genel ve basite indirgenmiş bir nöropsikoloji ve nörobilim ayrımı yaptım. Bilişsel sinirbilimin artık hem yönlendirilmiş bir bilişsel faaliyet olmadan hem de bilişsel yetilerinde hasar olan kişilerde ölçümler yaparak nöral yapı ve süreçlere ilişkin bilgi ürettiğini söyleyebilirim.
Elektrik eski bir keşif olmasına karşın insan vücudunun elektriği iletebildiği Galvani’nin çalışmalarıyla gösterildi. Daha sonraki yıllarda ise sinir hücrelerinin de elektriksel sinyal üretebildiği ve bunu ilişkide olduğu diğer nöronlara iletebildiği görüldü. Yani bir nöronun içi ve dışı arasındaki artı ve eksi yüklü elementler sebebiyle, hücre zarı da seçici geçirgen olduğu için bir elektrik farkı oluşmaktadır. Ancak her bir nöron kendisiyle iletişimde olan diğer nöronların etkisiyle bazen sinyal üretemez hale geliyor, bazen de bu elektrik farkı eşik değeri geçecek kadar azalınca sinyal üretiyor; ürettiği sinyalin etkisiyle sinaptik aralığa kimyasallar dökülüyor; bu kimyasalların ne olduğu ve karşı hücrede hangi alıcıların olduğuna bağlı olarak da bir sonraki hücrenin ne hale geleceği belirlenmiş oluyor. Tüm bu olan bitenler kafanın dışına, deri üzerine yerleştirilen, çapı yarım santim veya daha küçük iletken metallerle ölçülebiliyor ve bu bir zaman serisi olarak grafiğe aktarılabiliyor ve dahası bu grafik sayısallaştırılabiliyor. Bu anlattığım, yani elektrodun yerleştirildiği kafa bölgesi altındaki milyonlarca hücrenin postsinaptik potansiyellerinin ölçülebildiği yönteme EEG denmektedir. Beynin elektriksel aktivitesinin ölçülmesi yaklaşık yüz yıldır mümkün olmakla birlikte son elli yıldır bilişsel yetilere ilişkin ölçümler yapılabilmekte, hatta bu bilgilerle dikkat-konsantrasyon eğitimi yapılabilmektedir. Hem duyusal süreçlere ilişkin hem de bilişsel süreçlere ilişkin tipik elektriksel tepkiler keşfedilmiş, bunların zamanlaması, yerleşimi ve gücü üzerinden analizler yapılagelmiştir. Kendisinden sonra daha heyecanlı gelişmeler olsa da EEG araştırmaları beyin aktivitesindeki değişimin hızını çok iyi ölçebildiği için çok değerli olmaya devam etmektedir.
Bilişsel nörobilim meraklıları ayna nöronların ne olduğunu duymuştur. Bu nöronların keşfi biraz tesadüf de olsa beyin görüntüleme çalışmalarında fMRI’ın kullanımı sırasında mümkün olmuştur. EEG’de beynin elektriksel aktivitesine ilişkin sinyaller ölçülmektedir ancak fMRI’da beynin metabolik faaliyetine dayalı bir ölçüm yapılmaktadır. Beyindeki tüm nöronlar belli bir rutinde veya değişken sıklıkta sinyal üretmektedir ve tüm beyin dokusu da tipik olarak kan damarları yoluyla beslenmektedir. Eğer bu doku içerisinde belli bir bölgede olağanın dışında bir faaliyet olursa daha fazla veya daha az enerjiye ihtiyaç duyulacak, dolayısıyla o bölgenin kan akışı değişecektir. Eğer bu değişimi kandaki oksijen düzeyi üzerinden veya hemoglobin konsantrasyonundaki değişim üzerinden ölçebilirsek ve bu değişimi o sıradaki zihin faaliyetiyle de ilişkilendirebilirsek yaptığımız şeyin adına bilişsel nörobilim denmektedir. Detaylarına girmemekle birlikte bu işler için MR veya NIRS denilen makineler kullanılmaktadır. Ayna nöronlar da bu sayede bulunmuş, maymunlar MR’dayken kendileri muza uzanmasalar da muza uzanan bakıcıları gördüklerinde sanki kendileri bunu yapmışlar gibi beyin faaliyeti gözlenmiştir. Nitekim bunlardan hemen önce görmeye ilişkin işlevsel görüntüleme verileri 1991’de hem Science dergisinde yayınlanmış hem de derginin kapağı olmuştur. Bu sayı bilişsel nörobilim için bir milat olarak görülmektedir.
Beynin nasıl çalıştığı ve zihni nasıl ürettiği ile ilgili en güncel anlayış bağlantısallık görüşüdür. Yani beyinde bölgeleri arasında doğrudan bağlantıları olan ve olmayan işlevsel ağlar bulunmaktadır. Bu şebekeler eş zamanlı veya ardışık, ama iş birliği içinde çalışarak zihinsel faaliyetlerin nöral temellerini oluşturmaktadır. Beyinde bilişsel yetilere ilişkin tarif edilen ilk bağlantı dil ağı/şebekesi olmakla birlikte Marsel Mesulam en az beş büyük şebekeyi maymunlar üzerinde deneyler yaparak ve beyin hasarlı hastalarıyla çalışarak izah etmiştir. Ancak daha sonraki yıllarda hem yapının hem de işlevin görüntülemesine dönük yeni araç veya tekniklerin gelişmesiyle, daha da önemlisi büyük verilerin işlemlenmesindeki hesaplama yöntemlerinin de yardımıyla doğrudan bağlantıları olmayan ama birlikte iş gören işlevsel şebekeler keşfedilmeye başlanmıştır. Bunlardan en bilineni DMN olup istirahat durumu ağıdır. Günümüzde keşfedilen bu tür ağların sayısı on tane olup sağlıklı ve nöropsikiyatrik hastalığı olan kişilerde bu işlevsel ağlardaki değişme-bozulmalar incelenmekte, psikofarmakolojik ajanlar, psikoterapi veya nöromodülatuar müdahalelerin bu ağların işleyişindeki değişimi tedavinin gidişatı bakımından izlenebilmektedir.
Yazının sonuna doğru bir özet yapmak gerekirse; önce sadece felsefenin konusu olan zihnin daha sonra bağımsız bir disiplin haline gelen psikolojinin konusu olduğunu ama uzunca bir süre psikologların zihin-beyin ilişkisine dair çok belirgin bir katkıları olmadığını söyleyebiliriz. Mental fakülteler fikri ve Gall’le başlayan frenolojinin daha sonraki araştırmacıları önemli derecede etkilediğini ve Gall’in bu fikrinin modern bilişsel nörobilimin kökenini oluşturduğunu ifade ettim. Bu süreçte zihin-beyin ilişkisinin otopsi ile ele alındığını, daha sonraki yıllarda bilişsel yetilerin standart testlerle ölçülerek beyin hasarı ve zihin ilişkisini ele alan nöropsikolojinin bir inceleme yöntemi olduğunu söyledim. Ancak beynin, zihinsel aktiviteyle ilişkilendirilerek elektriksel ve metabolik aktivitesinin ölçülebildiği 70’li yıllar ve özellikle 1991’de fMRI’ın zihin-beyin araştırmalarında kullanılmaya başlanmasıyla bilişsel sinirbilimin yerleşik bir alan haline geldiğini söylemiş olduk. Günümüzde ise bilişsel sinirbilimcilerin beyindeki bağlantısallığı ve beynin elektriksel salınımlarının biliş üzerindeki etkisini incelediğini söyleyerek yazıyı burada tamamlayabilirim.
Kaynakça
Fancher, R. (1997). Ruhbilimin Öncüleri.
Gürvit, İ. H. (2014). Sosyal Kognisyon veya Fakülte Psikolojisinin Diyalektik Sentezi Olarak Bir Mental Psikoloji/Nörolojiye Doğru.
Hergenhahn, B. R. (2009). An Introduction to the History of Psychology.
Mesulam, M. (2004). Davranışsal ve Kognitif Nörolojinin İlkeleri.
Tanrıdağ, O. (2020). Davranış Nörolojisi.
