Psikolojinin “DNA”sı: Ayna Nöron Sistemi: Maymunlar (Birinci Kısım)
Bir başkasının esnemesine bakıp neden bizde etkilenip esnemeye başlarız? Yemek yiyen birilerini görünce aç olmasak bile neden ağzımız sulanmaya başlar? Taklit, empati ve zihin okuma insanların sosyo-bilişsel yeteneklerindendir. Peki bunların temelinde yatan şey nedir? İki kısımdan oluşan bu yazının ilk kısmında ayna nöronların keşfinden ve maymunlarla yapılan çalışmalara değinilecek, ikinci kısım da ise insanlarda yapılan çalışmalardan ve ilişkilendirildikleri hastalıklardan bahsedilecektir.
Aslında yukarıda sorduğumuz soruların cevabı için çok öncelere gitmeye gerek yok. 1990’ların ortasında İtalya’da Rizzolatti ve Gallase maymunlarda düşünce okuma üzerine deney yapıyorlardı. Araştırmacıların inceledikleri bölge maymunların beynindeki F5 bölgesiydi. Bu bölge nesneleri tutup kaldırmak, ısırmak gibi el ve ağız yoluyla gerçekleştirilen belirli bir amaca yönelik davranışlarda ateşlenmektedir. Araştırmacılar farklı nesnelerle bu ateşlenmenin örüntüsünü incelemek için kuru üzüm, elma dilimi, küp vb. nesneleri maymunların önüne koyarlar. Araştırmanın yapıldığı günlerden birinde bir durum fark edilir. Araştırmacı elini maymunun önünde duran bir nesneye yaklaştırırken F5 bölgesinin ateşlendiğini fark ederler. Fakat sadece nesneyi tek başına gördüğünde herhangi bir ateşlenme söz konusu olmamaktadır. Maymun bahsi geçen nesneyi tutup kaldırdığı zamanda, araştırmacının elini nesneye yaklaştırdığı zaman ateşlenen nöronların aynısı ateşlenmiştir (Resim 1). Araştırmacıların böylece F5 bölgesindeki nöronların spesifik bir nesneyi tanımakla ilgili olmadığı sonucuna varırlar. Ayna nöron sistemi bu şekilde bilim dünyasına girmiştir (Rizzolatti, Fadiga, Gallese, Fogassi 1996).
Resim 1: A koşulunda kayıt alınan bir maymunun önünde başka bir maymun tutma eylemi gerçekleştirirken alınan kayıt görülmektedir. B koşulunda deneymi kayıt alınna maymunun önünde tutma eylemini gerçekleştirmektedir. C koşulunda ise kayıt alınan maymunun kendisi tutma eylemini gerçekleştirmektedir. Her panelde 1,5 sn. 5 spontan kayıt görülmektedir (Rizzolatti, Fadiga, Gallese, Fogassi 1996).
Maymunların F5 bölgesindeki ayna nöronların temel özellikleri nelerdir? İncelemeler yapıldığında iki tür görsel-motor nöron olduğu görülmüştür. Bunlardan birincisi gösterilen nesneye tepki veren “canonical” nöronlar, diğeri ise gösterilen nesne temelli bir harekete tepki veren ayna nöronlardır (Rizzolatti, Luppino 2001). Ayna nöronların görsel uyaranla ateşlenebilmesi için biyolojik efektörle (el, ağız) nesne arasında etkileşim olmalıdır. Nesnenin tek başına gösterimi veya nesneden bağımsız hareketlerin yapılması sonucunda ayna nöronlar ateşlenmemektedir. Aynı zamanda bir yiyeceği tutma/kavrama ile geometrik bir şekli tutma/kavrama arasında tepkinin yoğunluğunda fark görülmemektedir. Ayna nöronların genellenebilirlik dereceleri yüksektir. Mesela bir insanın yapacağı kavrama/tutma hareketi ile bir maymunun yapacağı kavrama/tutma hareketini gözleyen bir maymunun aynı ayna nöronları ateşlenecektir. Ayrıca yapılacak bu eylemlerin gözleyen maymunun uzağında ya da yakınında olması her ne kadar gözlediği el boyutunu değiştirse de ateşlenme durumunu değiştirmemektedir. Ayna nöronların bir başka önemli özelliği ise görsel ve motor özellikler arasındaki ilişkidir. Ayna nöronlar gözledikleri harekete verdikleri yanıt ile kodladıkları motor tepkiler arasında uyum göstermektedir. Gösterdikleri uyuma göre ayna nöronlar ikiye ayrılır: tam uyumlu ve geniş uyumlu. Tam uyumlu nöronlar maymunların gözledikleri hareketle kodlarına sahip oldukları motor hareketin aynısı ise ateşlenen nöronlardır. Geniş uyumlu nöronlarda ise gözlenen hareketle maymunlarda kodlu olan motor harekete birebir aynı olmadığı fakat benzer olduğu zamanlarda ateşlenen nöronlardır (Rizzolatti, Craighero 2004) (Resim 2).
Resim 2: Tam uyumlu ayna nörondan alınan kaydı ve davranışsal hareketler gösteriliyor. A durumunda araştırmacı ellerini ters yönlere doğru çevirirken maymundan alınan kayıt görülmektedir. Maymunun ateşlenen nöronu sadece bir yön için tepki vermektedir. B koşulunda ise araştırmacı maymunun tutmakta olduğu bir parça yemeği maymunun yaptığı yönün tersinde bir bilek hareketi yaparken maymundan kayıt alınır. C koşulunda ise maymun bir zeminden yiyecek alırken kayıt alınır (Rizzolatti, Fadiga, Gallese, Fogassi 1996).
Ayna nöronlarla yapılan ilk çalışmalarda F5 bölgesinin superiyor (daha üst) kısımları incelenmekteydi. Bu bölge genel olarak el hareketlerinin temsil edildiği bölgedir. Daha sonra yapılan çalışmalar F5 bölgesinin lateral (yan) kısımlarını incelemeye başladı ve bu bölge genel olarak ağız hareketlerini temsil etmekteydi (Ferrari, Gallase, Rizzolatti, Fogassi 2003). Yapılan araştırmalar sonucunda F5 bölgesinin lateral kısmında iki tür ayna nöron bulmuşlardır: beslenmeyle ilgili, iletişimle ilgili. Beslenmeyle ilgili ayna nöronlar yiyeceğin ağızla tutulması, yalanması gibi beslenme işlevi ile ilişkili olarak gözlenen harekete tepki veren nöronlardır. İletişim nöronları ise dil şapırdatma gibi iletişim örüntüsü gösteren hareketlerin gözlenmesinde ateşlenirler. Fakat motor hareketler açısından incelenecek olurlarsa iletişim nöronları da beslenme nöronları gibi maymun beslenme hareketi yaparken ateşlenmektedir. Etkin görsel girdi (iletişim) ile aktif eylem (beslenme) arasındaki bu fark oldukça şaşırtıcıdır. Bazı yaklaşımlara göre iletişim jestleri – en azından bazıları- beslenme davranışlardan evrilmiştir (MacNeilage 1998). Bu açıdan düşünüldüğünde iletişimle ilgili olan ayna nöronları, beslenme kökeninden ayrılmamış iletişim işlevlerinin kortikalleşme süreci olarak düşünülebilir.
Ayna nöronların işlevsel rolü hakkında iki hipotez bulunmaktadır. Birinci hipotez ayna nöronların taklide aracılık ettiğidir (Jeannerod 1994). Diğer hipotez ise ayna nöronların hareketi anlamanın temeli olduğunu öne sürer (Rizzolatti, Fogassi, Gallese 2001). Her ne kadar bu iki hipotez de doğru gözükse de belirtilmesi gereken iki önemli nokta vardır. Birincisi ayna nöron sistemi diğerlerinin yaptığını anlayabilmemizi sağlayan tek sistem değildir. İkincisi ise taklit yeteneğinin (hareketi bir başkasından görerek öğrenebilme yeteneği (Thorndyke, 1898)) aslında ilkel bir bilişsel süreç olmadığı ve sadece maymunlarda ve insanlarda olduğunu öne sürmektedir (Tomasello, Call 1997; Visalberghi, Fragaszy, 2001). Bu sebepten dolayı da ayna nöronların birincil işlevinin taklit olmadığı öne sürülür. Peki nasıl oluyor da ayna nöronlar bir başkasının hareketini anlamamıza yardımcı oluyorlar? Aslında bu konu için önerilen mekanizma basit. Bir başkası tarafından yapılan hareketi gören bireyin her seferinde o hareketle ateşlenen nöronları premotor korteksinde aktive olmaktadır. Bu otomatik uyarım, gözlemlenen hareketin motor temsili aynı hareketin spontan oluşması sırasında ortaya çıkan aktiviteye karşılık gelmektedir. Böylece ayna nöron sistemi görsel bilgiyi, bilgiye çevirmektedir (Rizzolatti ve ark. 2001).
Ayna nöronlarda hasar olma durumunda ne tür sorunlar görülür? Genelde bu tür soruların cevabı için lezyon çalışmaları yapılmaktadır. Ama ayna nöronlarını hasarlamak mümkün değildir. Çünkü ayna nöronlar bilateral (her iki yarımkürede de bulunan) bir sistemdir ve pariyetal ve premotor kortekslerin büyük bir kısmını kaplar. Ayrıca hareketi anlamaya aracılık edecek başka sistemlerde bulunmaktadır. Son olarak da büyük alanların hasarlanması bilişsel (kognitif) yetersizliklere sebep olacağı için sonuçların yorumlanmasını etkileyebilir. Ayna nöronların hareketi anlamada ki rolünü test edebilmek için uygulanabilecek bir başka yöntem ise görsel özellikleri görmeden hareketi anlayabilmedir. Eğer ayna nöronlar hareketin anlaşılmasında rol oynuyorsa, gözlemlenen davranış için ateşlenmeleri de görsel ipuçlarından bağımsız olmalıdır. Bu yöntemle yapılan iki çalışma vardır. Bu çalışmaların birinde seslerden davranışı anlayabilme test edilmiştir (Kohler, Keysers, Umiltà, Fogassi, Gallese, Rizzolatti 2002). Diğerinde ise hareketin zihinsel temsilinin herhangi bir aktiviteye sebep olup olmadığı incelenmiştir (Umiltà, Kohler, Gallese, Fogassi, Fadiga 2001).
Kohler ve arkadaşlarının (2002) yaptığı çalışmada maymunlar bir koşulda sesli davranışlar (kağıt yırtma vb.) gözlemlemiştir. Diğer koşulda ise sadece sesi duymuşlardır. Araştırma sonucunda sesli harekete tepki veren ayna nöronların %15’i sadece ses sunulan ikinci koşulda da aktivite göstermiştir. Umiltà ve arkadaşlarının (2001) yaptığı çalışmada ise iki temel koşul vardır. Birinci koşulda maymun nesneye yapılan bütün hareketi gözlemleyebilmektedir. Diğer koşulda ise maymun hareketi görebilmekte fakat hareketin kritik kısmı (tutma/kavrama davranışı) gizlenmiştir (bkz Resim 3). Maymunlar ekranın arkasını görmemelerine rağmen orada nesne olduğunu bildikleri zaman nesneye yönelik oluşan hareket sonucunda ayna nöronları ekranın olmadığı durumlardaki gibi ateşlenmektedir.
Resim 3: A koşulunda nesneye yönelik hareket maymunun gözleyebileceği şekilde herhangi bir ekran olmadan yapılmaktadır (Koşul 1). C koşulu ise kontrol amaçlı bir koşuldur ve nesne yokken sadece hareketin olduğu durum incelenmiştir. B koşulunda ise araştırmacı deneyden önce ekranın arkasına bir nesne koyduğunu maymuna göstermiştir. Ardından nesneye yönelik hareketi yapmıştır (Koşul 2). D resminde ise maymun ekranın arkasında bir şey olmadığını biliyordur. Araştırmacı sadece hareketi yapmaktadır (Umiltà ve ark. 2001).
Maymunlarda ayna nöronla ilgili yapılan birçok araştırma vardır. Yukarıda bahsi geçen araştırmalar ise ayna nöronları tarihinde önemli yere sahip araştırmalardır. Yapılan araştırmaların hepsinde tek bir hücreden kayıt alınmıştır.
KAYNAKLAR
Ferrari P F, Gallese V, Rizzolatti G, Fogassi L (2003). Mirror neurons responding to the observation of ingestive and communicative mouth actions in the monkey ventral premotor cortex. European of Journal Neuroscience, 17: 1703-1714.
Jeannerod M (1994). The representing brain. Neural correlates of motor intention and imagery. Behavioural Brain Sciences, 17: 187-245.
Kohler E, Keysers C, Umiltà M A, Fogassi L, Gallese V, Rizzolatti G (2002). Hearing sounds, understanding actions: action representation in mirror neurons. Science, 297: 846-848.
MacNeilage P F (1998). The Frame/content theory of evolution of speech production. Behavioural Brain Sciences, 21: 499-511.
Rizzolatti G, Fadiga L, Gallese V, Fogassi L (1996). Premotor cortex and the recognition of motor actions. Cognitive Brain Research, 3: 131-141.
Rizzolatti G, Luppino G (2001). The cortical motor system. Neuron, 31: 889-901.
Rizzolatti G, Fogassi L, Gallese V (2001). Neurophysiological mechanisms underlying the understanding and imitation of action. Nature Reviews Neuroscience, 2: 661-670.
Rizzolatti G, Craighero L (2004). The Mirror-Neuron System. Annual Review of Neuroscience, 27: 169-192.
Thorndyke E L (1989). Animal intelligence: an experimental study of the associative process in animals. Psychological Review Monograph, 2: 551-553.
Tomasello M, Call J (1997). Primate Cognition. Oxford: Oxford University Press.
Umiltà M A, Kohler E, Gallese V, Fogassi L, Fadiga L ve ark. (2001). “I know what you are doing”: a neurophysiological study. Neuron, 32: 91-101.
Visalberghi E, Fragaszy D (2001). Do monkeys ape? Ten years after. Imitation in Animals and Artifacts içinde, K Dautenhahn, C Nehaniv (Eds.). Boston: MIT Press.
