BELLEĞİN PEŞİNDE-Yeni Bir Zihin Biliminin Doğuşu

  İlk Homo sapiens’in Doğu Afrika'da yaklaşık 150.000 yıl önce ortaya çıkışından beri beynin yapısı ve boyutu değişmemiş olsa da tek tek insanların öğrenme kabiliyetleri ve tarihsel bellekleri, öğrendiğini paylaşmak, yani kültür aktarımı sayesinde yüzyıllar içinde güçlendi. Biyoloji dışı bir adaptasyon kipi olan kültürel evrim, biyolojik evrim ile koşut ilerler; çünkü geçmişle ilgili bilgiyi ve uyumsal davranışı nesilden nesile aktarmanın vasıtasıdır.

Yeni zihin bilimi, bellek biyolojisinin daha iyi anlaşılması sayesinde hem bellek kaybının hem de acı verici daimî hatıraların tedavi edilebileceğine dair umudu canlı tutuyor.

SİNAPS BAĞLANTILARINI GÜÇLENDİRMEK

Alışma sayesinde insanlar, normalde gürültülü olan ortamlarda verimli çalışmayı başarırlar. Çalışan saatin tiktaklarına, kalp atış sesimize, midemizin hareketlerine ve öteki bedensel duyularımıza alışırız. Bu duyuları nadiren ancak özel koşullarda fark ederiz. Bu bağlamda alışma, güvenle göz ardı edilebilecek mükerrer uyarıcıları fark etmeyi öğrenmektir.

Alışma edimi aynı zamanda uygunsuz ya da abartılı savunma tepkilerini de devre dışı bırakır. Aşağıdaki fablda bu durum yansıtılıyor (Ezop kusuruma bakmasın):

Hayatımda hiç kaplumbağa görmemiş olan tilki, ilk defa kaplumbağayla karşılaşınca öyle korkmuş ki az daha ölüyormuş. Kaplumbağayı ikinci görüşünde yine bir tedirgin olmuş ama ilk seferki kadar korkmamış. Kaplumbağayı üçüncü görüşünde cesareti artık öyle artmış ki yanına gidip dostça sohbet etmeye başlamış.

Faydalı amaçlara hizmet etmeyen tepkilerin devre dışı bırakılması, hayvanın davranışlarını belirli noktalara odaklar. Olgunluğa erişmemiş hayvanlar, tehditkâr olmayan çeşitli uyarıcılar karşısında sık sık kaçma davranışı sergiler. Böyle bir uyarıcıya alıştıkları zaman ise, yeni olan ya da hazla veya tehlikeyle bağdaşan uyarıcılara odaklanabilirler. Dolayısıyla alışma edimi, algının örgütlenmesinde önemlidir.

Alışma, kaçış tepkileriyle sınırlı değil: Cinsellik yönelimli tepkilerin görülme sıklığı da alışma aracılığıyla seyrelebilir. Kızışımı bir dişiye serbest erişim fırsatı tanınan fare, bir iki saatlik sürede dişiyle altı yedi kez çiftleşecektir; sonrasında, cinsel bakımdan tükenmiş gibi görünür ve en az otuz dakika harekete geçmez. Aslında bu durum, bitkinlik değil cinsel alışma eseridir. Tükenmiş gibi görünen erkek, ortama yeni bir dişi getirilirse anında çiftleşmeye geri döner.

Bildik, nesnelerin tanınmasını sınamanın kolay bir yolu olduğu için, alışma edimi, bebeklerde görsel algının ve belleğin gelişimin araştırmakta en etkili vasıtalardan biridir.

Genelde bebekler yeni bir görüntüyle karşılaşınca, gözbebekleri genişler, kalp atışları ve solunumları hızlanır, fakat· bir imgeyi defalarca gösterirseniz, buna tepki vermeyi keserler.

Dolayısıyla kendisine sürekli daire şekli gösterilen bir bebek, bunu zamanla göz ardı edecektir; fakat sonra bu bebeğe kare şekli gösterilirse, göz bebekleri yine genişler, kalp atışı ve solunumu hızlanır; bu da iki imge arasında ayrım yapabildiğine işarettir.

Alışma gibi duyarlılaştırma da insanlarda yaygındır. Silah patlaması duyan kişi abartılı tepki verir; bir ses duyar ya da omuzuna dokunulduğunu hissederse yerinden sıçrayacaktır. Konrad Lorenz, bu öğrenilmiş teyakkuz durumunun sağkalım bakımından değerini en basit hayvanlarda bile derinlemesine incelemiştir.

UZUN SÜRELİ BELLEK

Genin doğası nedir? Hangi hammaddeden imal edilir?

1944’te Rockefeller Enstitüsü’nden Oswald Avery, McCarthy ve Colin MacLeod, pek çok biyoloğun düşündüğünün aksine genlerin protein olmadığını, deoksiribonükleik asitten (DNA) meydana geldiğini gösteren çığır açıcı bir keşif yaptılar.

Dokuz yıl sonra, Nature dergisinin 25 Nisan 1953 sayısında James Watson ve Francis Crick, tarihe geçen DNA yapısı modellerini açıkladılar: Yapısal biyologlar Rosalind Franklin ile Maurice Wilkins'in çektiği X-ışını fotoğraflarının da yardımıyla Watson ve Crick, DNA'nın, birbiri üzerine helezon, yani sarmal şeklinde dolanan iki uzun iplikten meydana geldiği çıkarımını yapmışlardı. Bu ikili sarmalda her ipliğin, nükleotit bazları alan adenin, timin, guanin ve sitozin adlı birimlerin tekrarlardan oluştuğunu bilen Watson ve Crick, bu dört nükleotidin, gende bilgi taşiyan unsurlar olduğunu varsaydılar. Böylece, çarpıcı bir keşifte bulundular ve iki DNA ipliğinin birbirini tamamladığını, DNA ipliklerinden biri üzerindeki nükleotit bazlarının öteki iplikteki belirli nükleotit bazlarıyla eşleştiğini söylediler: İplik üzerinde adenin (A) öteki iplikte her zaman timinle (T), guanin (G) ise öbür iplikte hep sitozinle (C) eşleşir. İki iplik, boyunca bu nükleotit bazlarının birbirleriyle birden fazla noktadan bağ kurması sonucu iki iplik bir arada durur.

Watson ile Crick'in bu keşfi, Schrödinger'in fikirlerine bir molekül çerçevesi kazandırmıştı; böylece moleküler biyoloji yükselişe geçti. Schrödinger'in işaret ettiği gibi genlerin yaptığı esas işlem, kopyalanmaktır. Watson ve Crick, klasik makalelerini artık meşhur olmuş şu cümleyle bitirir: “Ortaya koyduğumuz özel eşleşmenin, genetik malzeme için bir kopyalama mekanizmasını akla getirdiği dikkatimizden kaçmadı.”

İkili sarmal modeli, gen kopyalamasının nasıl çalıştığını gösterir. Kopyalama işlemi sırasında iki DNA ipliği birbirlerinden ayrıldığında, her anne iplik, bunu tamamlayıcı bir yavru ipliğin oluşması için kalıp görevi görür. Anne iplik üzerindeki bilgi içeren nükleotitlerin dizisi belli olduğu için, yavru iplik üzerindeki dizi de bellidir: A, T'yi tutacaktır, G de C'yi. O halde yavru iplik, başka bir iplik içinde kalıp görevi görebilir.

Bu şekilde, hücre bölünürken DNA’nın birden fazla kopyası aslına sadık kalınarak çoğaltılabilir ve kopyalar, yavru hücrelere dağıtılır. Bu şablon, organizmanın tüm hücrelerine varana dek uzanır, yumurta ve sperm hücreleri de dahil. Böylece organizma nesilden nesile bir bütün olarak kopyalanır.

1980’e gelindiğinde Boyer, insan insülin genini, bir bakteriye yerleştirmişti; bunun sayesinde sınırsız miktarda insan insülini üretilebildi ve böylece biyoteknoloji sanayisi doğdu.

DNA yapısının eş kâşifi Jim Watson, bu gelişmelerden, “Tanrı rolünü oynamak” diye bahsedecekti.

Gen kopyalamasından yola çıkan Watson ve Crick, protein sentezi için de bir mekanizma önerdiler.

Her gen belirli bir proteinin üretimine yön verdiği için, her gendeki nükleotit bazları dizisinin, protein üretimi için bir şifre barındırdığı çıkarımını yaptılar. Kopyalamada olduğu gibi, proteinlerin genetik şifresi, DNA ipliğindeki nükleotit bazların tamamlayıcı kopyası yapılarak "okunabilir", dediler

Bakteride, mayada ve nöron olmayan hücrelerde genleri ve protein işlevlerini yakından incelemek için kullanılan çarpıcı araçlarla ve moleküllerle ilgili içgörülere, çok geçmeden sinirbilimciler ve özellikle de ben, beyni araştırmak için sarıldık.

Bellek Genleri

Uzun süreli bellek için hangi proteinlerin önemli olduğunu henüz bulamamıştık.

Bu serüven 1961 'de, Paris Pasteur Enstitüsü’nde F. Jacob ile Jacques Monod'un "Protein Sentezinde Genetik Düzenleyici Mekanizmalar" başlıklı makaleyi yayımlamalarıyla başladı. Bakterileri model sistem olarak kullanıp, çarpıcı bir keşif yapmış, gen etkinliğinin düzenlenebileceğini bulmuşlardı; yani genlerin, su musluğu gibi açılıp kapanabildiğini görmüşlerdi.

Jacob ile Monod, günümüzde gerçek olduğunu bildiğimiz olguya, çıkarım yaparak ulaşmışlardı: İnsanoğlu gibi karmaşık organizmalarda bile, genomun nerdeyse her geni, bedenin her hücresinde mevcuttur. Her hücrenin çekirdeğinde organizmanın tüm kromozomları dolayısıyla organizmayı bütünüyle oluşturmak için genlerin tümü vardır. Bu çıkarım, biyoloji için ciddi bir soru doğurmuştu: Neden tüm genler, bedenin her hücresinde aynı işlevi görmüyor? Jaccb ile Monod'un önerdiği yanıtın, gerçek durumu yansıttığı nihayetinde anlaşılacaktı; karaciğer hücresi karaciğer hücresidir, beyin hücresi beyin-hücresidir; çünkü her hücre türünde bu genlerden bazıları acık hale getirilir, yani anlatımları gerçekleştirilir; arta kalan genler ise susturulur ya da baskılanır. Dolayısıyla her hücre türü, kendine özgü bir protein harmanına sahiptir, yani elde etmesi olası tüm proteinlerin bir alt kümesini barındırır. Bu protein karışımı sayesinde hücre, üzerine düşen özgül biyolojik işlevleri yerine getirir.

Hücrenin ideal işlevine ulaşması için genler açılır ve kapanır. Bazı genler, organizmanın neredeyse tüm ömrü boyunca kapalı tutulur; enerji üretimi gibi işlerle ilgisi olan genler ise her zaman açıktır; çünkü şifreledikleri proteinler, organizmaların hayatta kalması bakımından önemlidir. Fakat her hücre türünde, kimi genlerin anlatımı ancak belirli zamanlarda gerçekleştirilir, kimi genler ise bedenin içinden ya da çevreden gelen sinyallere istinaden açılır ya da kapanır.

Omurgalılarda yürüttüğümüz araştırmalar ve Omurgalılarda gerçekleştirilmiş kimi çalışmalar, uzun süreli belleğin, yeni protein sentezi gerektirdiğini göstermişti; dolayısıyla bellek depolama mekanizması muhtemelen tüm hayvanlarda oldukça benzeşir

Kaynak: ÖZETKİTAP.COM

 BELLEĞİN PEŞİNDE-Yeni Bir Zihin Biliminin Doğuşu

Eric R. KANDEL (Prof. Dr.)