Kaybolunca yolu nasıl bulursunuz?

Bir anlığına GPS-öncesi dönemlere gidelim. Çok az bildiğiniz bir şehirde dolanıyorsunuz ve etrafınızdaki hiçbir şey tanıdık gelmemeye başlıyor. Kayboldunuz! Eğer taksicilere veya esnafa soramayacak olsaydınız (mesela dillerini bilmiyor olsaydınız), yolunuzu nasıl bulacaktınız? Veya başladığınız yere (mesela otelinize) nasıl dönebilirdiniz?

Bir olasılık, asla bulamamak olabilir. Neyse ki günümüzde kolluk kuvvetleri veya turist bilgi masaları gibi hizmet birimleri sayesinde, sırf bir şehirde kaybolduğunuz için ölme ihtimaliniz pek yok; elbet bir yol bulunur. Ama hiçbir şekilde yolunu bulamayacak şekilde kaybolmak, vahşi doğada ölümle eşdeğer. Dolayısıyla hayvanların beyninde bunu önleyici mekanizmalar evrimleşmesini bekleriz. Gerçekten böyle mekanizmalar var mı?

Bu sorunun cevabını merak eden uzmanlar, sinir sistemleri tekil nöronlarına kadar aydınlatılmış ve haritalandırılmış olan zebra balıklarıyla çalışmaya karar verdiler. Vahşi doğada bir zebra balığı, hedeflediği yere doğru yüzmeye çalışabilir; ancak güçlü akıntılar onu rotasından saptırır. Ama bu minik balıklar, bir şekilde orijinal konumuna geri dönmeyi başarabiliyorlar.

Görünen o ki beynimizin en antik parçalarından biri olan “arka beyin” (veya “art beyin”), hayvanların konumlarını hesaplamalarına ve bu bilgiyi sonra nereye gitmeleri gerektiğini bulmak için kullanmalarına yardımcı oluyor.

ZEBRA BALIKLARI

Ahrens Laboratuvarı'nda doktora sonrası araştırmacı olan En Yang liderliğindeki araştırmacılar, hayvanların ortamdaki konumlarını nasıl anladıklarını anlamak için, sadece yarım santimetre uzunluğundaki, minik ve yarı saydam zebra balıklarını su akıntılarını simüle eden bir sanal gerçeklik ortamına yerleştirdiler. Akıntı beklenmedik bir şekilde değiştiğinde, balıklar ilk başta rotadan saptılar; ancak sonradan bu hareketi düzeltebildiler ve başladıkları yere geri dönebildiler.

Araştırmacılar, bu sırada balığın beyninde neler olup bittiğini ölçmek için, Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nün Janelia Araştırma Kampüsü’nde geliştirilen “tüm beyin görüntüleme tekniği”ni kullandılar. Bu teknik, rota düzeltme davranışları sırasında hangi devrelerin etkinleştirildiğini görebilmeyi ve bu işleme dahil olan bireysel bileşenleri çözmek için tüm beyni aramayı mümkün kıldı.

Aslında deney-öncesi hipotez, bir hayvanın çevresinin “bilişsel haritasını” içerdiğini bildiğimiz hipokampusun bulunduğu “ön beyin” kısmında aktivasyon görmek yönündeydi. Ama şaşırtıcı bir şekilde, medullanın birkaç bölgesinde birden aktivasyon gördüler! Burada, hayvanın konumu hakkındaki bilgiler, bu çalışma sayesinde yeni keşfedilmiş bir sinyal yolağı sayesinde, “alt zeytin” (“inferior olive”) adı verilen bir arka beyin yapısı üzerinden, balığın hareket etmesini sağlayan beyincikteki motor devrelerine aktarılıyordu. Bu yollar yapay yollarla engellendiğinde, balık gerçekten de orijinal konumuna geri dönemedi.

Bu bulgular, beyin sapındaki bölgelerin, zebra balığının orijinal konumunu hatırladığını ve hem mevcut konumuna hem de geçmiş konumlarına göre bir “hata sinyali” ürettiğini gösteriyor. Hata sinyali, beklenen sonuç ile elde edilen sonuç yeterince iyi bir şekilde örtüşmediğinde, aradaki farkı geri besleme yoluyla karar mekanizmalarına bildiren bir sinyal. Bu bilgi beyinciğe iletildiğinde, bu hatanın giderilebilmesi için, balığın başlangıç noktasına geri dönmesi sağlanıyor. Tabii hata sinyali, aradan saatler ve günler geçtikten sonra üretilmiyor. Hata sinyali her an üretiliyor ve belli bir büyüklüğe ulaştığı anda (çoğu zaman saniyeler veya dakikalar içinde) beynin diğer bölgeleri devreye giriyor ve balık, kurtarılamayacak düzeyde kaybolmadan çok önce, başlangıç noktasına geri dönebiliyor.

ALT ZEYTİN

Bu araştırma, gelecekte insanlara yönelik yapılacak araştırmalar açısından da önemli. Çünkü “alt zeytin” denen bölgenin veya serebellumun (beyinciğin), bir cisme uzanma veya istenen yere hareket etme gibi eylemlerde görev aldığı biliniyordu; fakat bu tür navigasyon işlerinde görev almadığı düşünülüyordu. Bu çalışma, bu kritik beyin bölgelerinin yeni işlevlerini ortaya çıkarmış oldu.

Keşfedilen bu ağların diğer hayvanlarda benzer davranışlara dahil olup olmadığı henüz net değil. Hatta bu yapıların bir kısmı, insan gibi memeli hayvanlarda bulunmuyor. Ama insan beyninde de evrimsel olarak ortak kökeni paylaşan bazı devreler olması çok olası; çünkü zebra balıkları insanlara veya sürüngenlere görece uzak akraba olsalar da en nihayetinde ortak ataları paylaşıyorlar – ve onların da beyni olduğunu bildiğimiz bu ortak ataların da benzer şekilde yön bulması gerekiyordu.

Dolayısıyla bu yapıların zebra balıklarında ve (mesela) insanlara gelecek soy hattında ayrı ayrı evrimleşmiş olmasındansa, bunların ortak bir atada evrimleşip, yüz milyonlarca yılda değişerek de olsa torunlara miras kalmış olması çok olası. Üstelik bu devrenin “art beyin” gibi antik, yani en eskiden evrimleşmiş beyin parçalarından birinden köken alması da bu ihtimali arttırıyor.

“Homolog yapılar” olarak bilinen bu ortak kökene ait yapıların keşfi, insanların navigasyon becerilerini aydınlatmamızı sağlayabilir.