Free Energy Principle, Karl Friston tarafından geliştirilmiştir. Bu teoriye göre canlı organizmalar, hayatta kalabilmek için çevrelerinden gelen duyusal bilgileri iç modelleriyle uyumlu hale getirmeye çalışır. Bunu yaparken de bir tür “serbest enerji”yi minimize ederler. Bu “serbest enerji”, istatistiksel anlamda bir tür sürpriz ya da öngörülemeyenlik olarak tanımlanır. Organizmalar için “sürpriz” durumlar entropiyi ve kaotikliği artırır, bu da hayatta kalma açısından tehlike arz eder.
Bu nedenle, canlı sistemler sürekli olarak algılarını, eylemlerini ve inançlarını güncelleyerek bu sürprizi azaltır, yani beyindeki öngörü ile duyusal girdi arasındaki farkı minimize etmeye çalışır. Bu süreçler, Bayesçi çıkarım, öngörücü kodlama (predictive coding) ve aktif çıkarım (active inference) gibi mekanizmalarla işler.
Tıpta Free Energy Principle’ın Yansımaları
1. Psikiyatrik Bozuklukların Anlaşılması
FEP çerçevesi, şizofreni, depresyon, anksiyete bozuklukları gibi psikiyatrik hastalıkları anlamada kullanılmaktadır. Bu hastalıklarda bireylerin çevreleriyle ilgili öngörüleri hatalıdır ve bu öngörülerle duyusal bilgiler arasında uyumsuzluk (prediction error) vardır.
- Şizofrenide, beynin içsel modelleri gerçek dışı olabilir (örneğin sanrılar), bu da algı ile model arasında ciddi uyumsuzluklara neden olur.
- Anksiyete bozukluklarında, birey sürekli tehdit bekler ve bu nedenle en ufak duyusal uyumsuzluğu bile büyük bir tehdit olarak algılar.
2. Psikosomatik Tıp ve Somatizasyon
Serbest enerji yaklaşımı, vücut algısındaki bozulmaların nasıl ortaya çıktığını açıklamada kullanılır. Örneğin, fonksiyonel nörolojik semptom bozuklukları (eski adıyla konversiyon bozukluğu), içsel beden modellerinin yanlış olması nedeniyle bedensel semptomların ortaya çıkması şeklinde yorumlanabilir. Beyin, aslında olmayan bir fiziksel sorunu öngörür ve buna uygun “algı” üretir.
3. Ağrı Algısı ve Nöropatik Ağrı
FEP, kronik ağrı ya da nöropatik ağrı gibi durumlarda da açıklayıcı olabilir. Ağrı yalnızca periferik sinirlerden gelen bir sinyal değil, aynı zamanda beynin bu sinyali nasıl “yorumladığı” ile de ilgilidir. Beyin, geçmiş deneyimlere dayalı bir ağrı modeli geliştirir ve bu modeli sürekli olarak günceller ya da sürdürür. Bu, bazen ağrının fizyolojik temeli ortadan kalktığında bile devam etmesine neden olabilir.
4. Otonomik ve İçsel Düzenleme (Allostaz)
FEP, vücut içi denge mekanizmalarının (homeostaz ve allostaz) nasıl işlediğini açıklamada da kullanılır. Beyin, kan basıncı, glikoz seviyesi, elektrolit dengesi gibi parametreleri tahmin eder ve sapma olduğunda müdahalede bulunur. Bu bağlamda, vagal sinir, hipotalamus, visseral afferent yollar gibi yapılar FEP çerçevesinde düzenleyici organlardır.
Klinik Yansımalar ve Gelişim Alanları
- Yapay zeka ve tıbbi karar destek sistemleri, FEP’e dayalı öğrenme algoritmaları ile geliştirilmektedir.
- Nöropsikiyatrik hastalıkların erken tanısı için kullanılan bazı nörogörüntüleme yaklaşımları, FEP’in öngörülerini test etmek amacıyla tasarlanmaktadır.
- Psikoterapi süreçleri, bireyin içsel modellerinin yeniden yapılandırılması (re-modeling) olarak yorumlanabilir. Bu bağlamda terapötik süreç, beynin sürprizi azaltacak yeni model oluşturmasına yardımcı olur.
Keşif tarihi
1. Kavramsal Kökenler (1940–1970)
Free Energy Principle’ın kökleri, klasik termodinamik ve bilgi kuramı ile başlar.
- Norbert Wiener (1948), “sibernetik” kavramını ortaya atarak biyolojik sistemlerin geri bildirim mekanizmalarını tanımlamaya çalıştı.
- Claude Shannon (1948), bilgi kuramını geliştirerek belirsizliğin ve entropinin ölçülebileceğini gösterdi.
- Hermann Haken (1970’ler) gibi teorik fizikçiler, canlı sistemlerin kendiliğinden düzenlenen (self-organizing) yapılar olarak modellenebileceğini ileri sürdü.
Bu dönem, canlı organizmaların bilgi işleyen sistemler olarak düşünüldüğü dönemin başlangıcıdır.
2. Helmholtz ve Beyin Kuramları (1860–1990)
- Hermann von Helmholtz (1860), algının bilinçsiz çıkarım süreciyle çalıştığını savundu. Beynin dış dünyaya dair tahminlerde bulunduğu ve bu tahminleri duyusal bilgilerle karşılaştırarak güncellediği görüşü, Free Energy Principle’ın temelidir.
- yüzyılın ikinci yarısında Bayesçi çıkarım (Bayesian inference) nörobilimde giderek daha fazla kabul gördü. Beynin, olasılıkları güncelleyerek belirsizliği minimize eden bir sistem olarak işlediği görüşü ağırlık kazandı.
3. Öncül Kuramlar: Predictive Coding (1990–2005)
Free Energy Principle’ın doğrudan öncülü, öngörücü kodlama (predictive coding) kuramıdır.
- Rao & Ballard (1999), görsel kortekste öngörücü kodlamaya dair ilk hesaplamalı modellemeleri sundu. Bu modele göre beyin, sürekli olarak dış dünyaya dair hipotezler üretir ve yalnızca öngörülemeyen hatalar (“prediction errors”) üst düzey yapılara iletilir.
- Bu fikir, kortikal hiyerarşiler boyunca alt seviyelerin üst seviyelere sinyal gönderdiği, üst seviyelerin ise bu sinyalleri tahmin ettiği bir sistem modeli önerdi.
Predictive coding, Free Energy Principle’ın hesaplamalı mimarisini hazırladı.
4. Karl Friston ve Free Energy Principle’ın Formülasyonu (2005–2010)
- Karl Friston, nörogörüntüleme alanında yaptığı çalışmalarla tanınan bir nörobilimcidir. 2000’lerin başında beynin işleyişini açıklayan daha geniş bir teori ihtiyacından hareketle, FEP’i ilk kez 2005 yılında tanımladı.
- İlk makalesi (Friston, 2005) beynin kortikal yanıtlarını serbest enerji minimizasyonu temelinde açıklamaya çalışıyordu.
- 2010’da yayımlanan kapsamlı derlemesinde (Friston, 2010) FEP, sadece sinirsel işlevleri değil, aynı zamanda canlı sistemlerin genel olarak çevreyle etkileşim biçimini açıklayan evrensel bir ilke olarak sunuldu.
Friston, bu ilkede hem termodinamik serbest enerji kavramını hem de variational free energy (yani tahmin edilen dağılımla gerçek duyusal veri arasındaki farkı ölçen matematiksel işlevi) bütünleştirdi.
5. Klinik ve Hesaplamalı Genişleme (2010–2017)
- 2010 sonrası dönemde, FEP’in nöropsikiyatrik bozuklukları açıklamak için kullanılabileceği ileri sürüldü.
- Friston ve meslektaşları, şizofreni, depresyon, otizm gibi bozuklukların, beynin yanlış içsel modeller kurması veya prediction error’ları düzgün işleyememesiyle ilişkili olduğunu savundu.
- Bu yaklaşım, hesaplamalı psikiyatri (computational psychiatry) alanının temellerinden biri haline geldi (örneğin bkz. Friston et al., 2014).
6. İçsel Durumlar ve Vücut: Interoception ve Psikosomatik Yaklaşımlar (2017–2022)
- 2017’den itibaren Free Energy Principle, yalnızca dış dünya algısı değil, aynı zamanda bedensel duyumlar (interoception) ve içsel homeostatik denge ile ilgili süreçleri de açıklamak için kullanılmaya başlandı.
- Petzschner et al. (2017), FEP’in hem psikiyatrik hem de psikosomatik hastalıkları ortak bir hesaplamalı çerçevede açıklayabileceğini savundu.
- Allen & Friston (2018) ve Owens et al. (2021) gibi çalışmalarda, beynin vücutla ilgili içsel modelleri nasıl kurduğu ve bu modellerin bozulmasının kaygı, ağrı ve somatik semptomlara nasıl yol açabileceği detaylandırıldı.
7. Günümüz ve Teorik Genelleme (2022– )
- Free Energy Principle, bugün artık yalnızca sinirbilimle sınırlı olmayan, evrimsel biyoloji, yapay zeka, psikanaliz ve hatta felsefe alanlarında kullanılan çok yönlü bir çerçeveye dönüşmüştür.
- Özellikle aktif çıkarım (active inference) kavramı, organizmanın çevresini sadece pasif biçimde algılamadığını, aynı zamanda bu algıyı destekleyecek şekilde aktif olarak davrandığını öne sürer.
- Barrett & Simmons (2022), beynin interoceptive tahminlerini FEP çerçevesinde açıklayan yeni bir bakış açısı sundular.
İleri Okuma
- Wiener, N. (1948). Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. MIT Press.
- Shannon, C.E. (1948). A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal, 27(3), 379–423.
- Rao, R.P.N., & Ballard, D.H. (1999). Predictive coding in the visual cortex: a functional interpretation of some extra-classical receptive-field effects. Nature Neuroscience, 2(1), 79–87.
- Friston, K. (2005). A theory of cortical responses. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1456), 815–836.
- Friston, K. (2010). The free-energy principle: a unified brain theory? Nature Reviews Neuroscience, 11(2), 127–138.
- Friston, K., Stephan, K.E., Montague, R., & Dolan, R.J. (2014). Computational psychiatry: the brain as a phantastic organ. The Lancet Psychiatry, 1(2), 148–158.
- Petzschner, F.H., Weber, L.A.E., Gard, T., & Stephan, K.E. (2017). Computational psychosomatics and computational psychiatry: Toward a joint framework for differential diagnosis. Biological Psychiatry, 82(6), 421–430.
- Allen, M., & Friston, K.J. (2018). From cognitivism to autopoiesis: towards a computational framework for the embodied mind. Synthese, 195(6), 2459–2482.
- Paulus, M.P., & Stein, M.B. (2019). Interoception in anxiety and depression. Brain Structure and Function, 224(9), 1295–1304.
- Owens, A.P., Allen, M., Ondobaka, S., & Friston, K.J. (2021). Interoceptive inference: From computational neuroscience to clinic. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 124, 529–548.
- Barrett, L.F., & Simmons, W.K. (2022). Interoceptive predictions in the brain. Nature Reviews Neuroscience, 23(9), 561–576.
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.