Beyin Uykuda Problem Çözüyor

Hiç gece boyunca uğraştığınız bir Candy Crush oyununu ya da Sudoku bulmacasını sabah saatlerinde kolaylıkla yapabildiğiniz oldu mu? Bunun nedeni, uyuyarak zaman geçirmeyi seven kişileri oldukça memnun edecek.

Şimdiye kadar, uykunun insanların kaslarını ve düşüncelerini etkili biçimde çalışmalarını sağlayan bir durma süresi, yani vücudun toparlanma dönemi olduğunu düşündük. Ancak, Padraic Monaghan ve meslektaşlarının çalışması, uykunun aktif bir işlevinin de söz konusu olduğunu iddia ediyor. Aristo’ya kadar geri gidecek olursak, insanların uykuda zihin etkileşimini arttırdığı eskiden beri söz konusu olan bir iddiaydı. Mem Cognit’te yayımlanan çalışmayla ortaya çıkan şey ise, uykunun bir dinlenme sürecinden çok aktif bir dönem olduğu.

Uykunun insanların günlük hayatında derin etkileri olduğunu bilinen bir gerçektir. Uyku hafızayı güçlendirir, hali hazırda bildiklerimizi de yeni bilgilerle pekiştirmeye yardımcı olur. Aynı zamanda, var olan bilgilerin kalitesini de değiştirir böylece uykudan önceki deneyimler daha net bir şekilde beyne yerleşir. Ve biz, karar ve yargıda bulunurken, arka plandaki yanıltıcı bilgileri daha kolay eleriz.

Ancak uykunun problem çözme üzerinde de olumlu bir etkisi olduğu ortaya çıktı. İnsanların gece saatlerinde ilham kazanması oldukça yaygın görülen bir durum. Hatta gecenin bir saatinde kalkıp hayat memat meselesi olan ya da oldukça önemsiz bir problemi çözebilirsiniz bile. Bu çalışma, bu sezgilerin kesinlikle doğru çıktığını iddia ediyor.

Bu konuyu derinlemesine araştırmak için yapılan çalışmada, gönüllülere 3 kelimeden oluşan bir dizi problem verildi. Görev, bu 3 kelimeyle bağlantılı olan bir başka kelimeyi bulmaktı. Örnek olarak; İsviçre, bağ evi ve pasta (cevap makalenin sonundadır.) Soruların yarısı kolay, diğer yarısı ise zor olarak hazırlandı.

Uyumuş olan gönüllü grubu (“sleep”) soruları öncelikle gece gördü ve ertesi sabah soruları tekrar çözmeyi denedi. Uyanık olan grup (“wake”) ise soruları öncelikle sabah görüp aynı günün akşamı soruları bir kez daha çözmeyi denedi. Ayrıca gündüz ya da akşam saatlerinde problemleri çözen, ekstra bazı gruplar da çalışmada yer almıştır. Bunun nedeni günün saatinin çalışmadan etkilenmemesini sağlanmasıdır. Kolay problemlerde, uyanık grubun biraz daha etkili olduğu gözlenmiş, zor sorularda ise, uyumuş grubun cevaplarını önemli ölçüde düzelttiği görüldü.

Parlak fikirler

Böyle kelime sorularının çözümü oldukça kolay görünüyor. Bu yüzden, deneyin ardından şu sorular önem kazandı: Uyku daha karmaşık soruların da çözülebilmesini sağlar mı? Ve bu durum uyku hafızayı güçlendirdiği için mi gerçekleşir? Soruların cevabı eski ve yeni bilgilerin adaptasyonundan geçiyor. İyi karar verme ve problem çözmedeki anahtar beceri, bir problemin çözümünü başka bir probleme adapte edebilme yeteneğidir.

Bunun basit bir örneği olarak 8 + 4 = ? sorusu veriliyor. 5 + 3 = ? ve 2 + 7 = ? de benzer çözüm stratejileri gerektirir. İnsanlar bir kere aradaki bağlantıyı fark ettiler mi, genellikle cevap bariz hale gelmekte. Öğrendiğiniz şeyleri benzer sorunlarda uygulayamadığınızı bir düşünün, hayat ne kadar da zor olurdu. Ancak yine de insanların benzer çözümler uygulama alanında kötü bir ünü var.

Daha yeni bir çalışmada, insanlara birbiriyle alakalı iki dizi soru soruldu. Gece uyumuş olanlar iki soru dizisinin çözümünde, soruları gün boyunca çözmeye çalışanlardan daha başarılı oldular. Enteresan bir şekilde, bu durum katılımcıların kendilerini daha iyi hissetmelerinden, soruları hatırlamalarından ya da problemlerin birbiriyle ilişkisini kurabilmelerinden kaynaklanmıyordu. Bunlar yerine, gelişmenin, uyku esnasında problemin bilgisinin yeniden yapılanması aşaması sayesinde gerçekleştiği gözlendi.

Binlerce yıl sonra geliştirilmiş olsalar da, beyindeki uyku sürecinin nörofizyolojik etkileri üzerine olan modern teorilerin, Aristoteles’ın görüşüyle şaşırtıcı derecede tutarlı olduğu ortaya çıkarıldı. Öne çıkan yeni bir çalışma, uykunun hipokampus –beynin günlük deneyimleri kodladığı bölge– ve neokorteks – uzun dönem deneyimlerinin depolandığı bölge – arasındaki bilgi aktarımını sağladığını göstermektedir. Eğer çözümleri etkili bir şekilde düşüncelerimizdeki geçmiş sorunların kapsamına alabilirsek, yeni sorunları çözmek için de daha donanımlı hale gelmiş oluruz.

Bu araştırma bize sorunları çözmek için günden güne gelişim yaklaşımıyla rehberlik etmektedir. Eğer zor bir probleminiz varsa, gece onu bir kenara koyun ve sabah tekrar üzerine düşünün. Hali hazırda karmaşık bir karar aldıysanız bile, onu yeniden değerlendirin. Ertesi gün ulaşabileceğiniz en iyi sonuçlara varırsınız. Artık bu bilimsel bir şekilde destekleniyor.

Hala merak edenler için sorunun cevabı “peynir.”

 


Kaynak:

  • Bilimfili,
  • Padraic Monaghan “How We Showed ‘Sleeping On It’ Really Is The Best Way To Solve A Problem,”
    http://www.iflscience.com/brain/how-we-showed-sleeping-it-really-best-way-solve-problem
  • Sio UN, Monaghan P, Ormerod T. Sleep on it, but only if it is difficult: effects of sleep on problem solving. Mem Cognit. 2013 Feb;41(2):159-66. doi: 10.3758/s13421-012-0256-7.
  • Monaghan P, Sio UN, Lau SW, Woo HK, Linkenauger SA, Ormerod TC. Sleep promotes analogical transfer in problem solving. Cognition. 2015 Oct;143:25-30. doi: 10.1016/j.cognition.2015.06.005. Epub 2015 Jun 23.
  • Susanne Diekelmann & Jan Born The memory function of sleep Nature Reviews Neuroscience 11, 114-126 (February 2010) | doi:10.1038/nrn2762

Milyonlarca Yıllık Evrimin Meyvesi : Beyin üzerine birkaç not

Picture 009

‘İnsan beyninin bu hale gelebilmesinde evrimsel süreçlerin rolü ne oldu?’ diyecek olursak bunu bir yazıda özet halinde bile ancak tek bir yönüyle inceleyebiliriz. Çünkü biyolojik evrim çok yönlü ve bu nedenle çok farklı bilim disiplinleri tarafından incelenen bir olgudur. Biz konumuz dâhilinde insan beyninin evrimine göz atalım.

Afrika, insanın evrimsel sürecinde rolü çok büyük olan bir kıta… Çünkü görünüşe bakılırsa insan evrimi açısından Afrika’da geçen süreç oldukça zengin olmuş. Burada evrimini sürdürürken, insan ve insanlar erken dönemlerinde Afrika dışına çıksa da, bu türler (Homo erectus ve neanderthalensis gibi) zamanla yok oldu[1]. Homo sapiens’in –günümüzde varlığını devam ettiren tek insan türü, yani bizler- ise yaklaşık 60 bin yıl kadar önce kadar Afrika dışına göç etti[2].

Afrika’da yapılmaya sistematik bir şekilde devam edilen –hiçbir bölge atlanmayacak şekilde sıralı ve programlı- kazılarda[3] insanın yakın dönemdeki ataları olan cinslerden çok fazla mesaj edinebiliyoruz: Gerek iskeletler, gerekse de aletler… Yapılan bu aletleri takip ederek insan beyninin gelişmesinin takip edilebileceğini düşünebiliriz. Zaten böyle düşünen bilim insanları da bu konuda çalışmalar yapmış, bu alet kullanım dönemlerini dönemlendirerek insan gelişimini incelemek istemişlerb. Alet kullanımını incelemeyen araştırmaları paleontolojik olarak yapılan kafatası incelemeleriyle pekiştirerek insan beyninin evrimi konusunda yeni bulgular bulmaya başlamışlar.

İnsansılar, 6 milyon yıl önce şempanzeler ile olan ortak atalarından, yani Hominini oymağını oluşturan soydan, Hominina alt oymak soyu oluşacak biçimde ayrıldı. Bu soydaki ortaya çıkan bazı türler sürekli iki ayak üzerinde (bipedal) hareket ve alet kullanmaya yatkın uzuvlara sahipti ki, bu durumun oluşması için şempanzeler ve Hominina’ların bu farklı özellikler için seçilimsel ve/veya nişsel farklılıklar içeriyor olması gerektiğini varsayabiliriz. Bunun yanında Hominina ve insan soyunun diyetinin farklılaşmasıyla beyin yapısı da gelişmeye devam etti. Bu gelişim et yemesi ile –son 3 milyon yıldır ise bu diyete nişasta eklenmesinin de etkili olduğu düşünülüyor[4]– oldukça hızlandı. Aynı zamanda genetik olarak yapılan çalışmalar ise primatların beyinlerinin diğer memeli soylarından daha hızlı gelişebilmesini bazı pozitif seçilimler sonucu oluşan genetik materyallere yoruyorlar[5].

Diğer türlerinkinden farklı olmayan evrimsel mekanizmalarla geçen süreçte -mutasyon, rekabet, seçilim, adaptasyon vs.- insan evrimleşerek günümüze geldi. Fakat diğer türlerden farklı olarak beyin fonksiyonları diğer türlere göre çok farklıydı. Çevreye uyumunda onu benzersiz kılan düşünsel süreçlere sahipti. Aletler yapıyor, gruplarını koordineli tutabilecek ve sosyalliğine yol açacak iletişim yolları öğreniyordu.

Genetik araştırmalar, sinir sisteminin oluşumunda beyin gelişiminde zenginleşen gen ifadelerine sebep olan gen duplikasyonlarında (bir genin ikinci bir kopyasının oluşması, çiftlenme) insana özgü olanlarını ortaya koymuş durumda. Bununla birlikte bu gen ifadelerinin sonuçlarının beyinde nasıl işlevlendiği hala bilinmiyor. Bir örnek vermek gerekirse, insana özgü olan SLIT–ROBO Rho GTPase-activating protein 2(SRGAP2) geni kortikal (beyin kabuğuna bağlı) gelişimle alakalı bir gen. Araştırmacıların iddiasına göre bu gen memeli atalarımızın genlerine antagonist (karşılıklılığı tamamlayıcı) çalışıyor. Böylece bu genin ifadesinin artması insan nöronlarındaki sinirsel iletimin girdilerin sayısını arttırarak, nöronlara (sinir hücreleri) girdi almada ve bilgi işlemede daha esnek olmalarını sağlıyor. Bu değişim bilinç, öğrenme ve hafıza üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Not düşmek gerekir ki, bu duplikasyon etkinliğinin zamanı ile insan evriminde neokorteks (beynin en dış tabakası) oluşumu ve insanın davranışlarının değişikliğe uğradığı zamanlar birbirleriyle bağlantılı.[6]

Ersin ErsözlüBeynimizi bedenimizden ayrı düşünemeyeceğimize göre; insan evriminde, türün bedeninde olan değişiklerin beynin evrimine olan etkilerine de örnek vermek gerekiyor. Beslenme biçiminin (diyet) beynin gelişiminde rol aldığını söyledik, peki ya bedenin buna verdiği tepkiler nasıl olmuştu ve bu tepkiler beynin evrimini nasıl etkiledi? Soruyu cevaplamak için diyeti şimdilik bir kenara bırakalım, insanın diğer primatlarda daha fazla yağ dokusuna sahip oluşu, deri yapısının ve oranının farklı oluşu bazı araştırmacıların hipotezine göre[7], türün kıtlık koşullarında dahi yaşamasına izin vermiştir. Kas dokusu açısından ise bonobolar en önde geliyorlar. Özellikle ağaçlara tırmanmada ve ağaçta sallanmada gerekli olan vücudun üst bölümündeki kaslar incelendiğinde, bu kasların insanın iki ayaklı hareketinin gerekliliğini oldukça azaltmış bir kas grubu olduğunu söyleyebiliriz. Bu yeni bulgular ile biliminsanları, beynin ve alet kullanmanın türü şekillendirmesinden bile önce doğal seçilimin H. Sapiens’in yumuşak dokularını –yağ, kas- şekillendirdiği görüşünde. Yumuşak dokular hakkında fosillerden bilgi alınamadığından farklı yöntemler izlenmesi gerekmiş. Bize genetik olarak en çok benzeyen cins olan Pan (bonobo ve şempanze türlerini içerir) ile yapılan araştırmada, insan ile bonoboların yumuşak dokularının karşılaştırmasına bakarak beden işlevi ve kompozisyonuna bakarak insanın evrimi üzerine yeni bir kavrayış geliştirmek amaçlanmış.[8] Bu bulguların, çalışmaya göre, Homo cinsine etkileri ise şu şekilde olmuş: Deride ter bezleri oluşması sonucu uzun süreli fiziksel kondisyon kazanmış, derideki –palmar bölgedeki- kıllarını kaybetmesiyle ise duyusal (sensöryal) kapasitesinin arttırarak çevresiyle iletişimini arttırmıştır. Aynı zamanda Homo’nun yağ oranının artmasıyla, dişinin gebelik döneminde plasentasında gelişen emriyonun daha büyük beyin geliştirebilme kapasitesine sahip olması sağlanmıştır.[9]

Başka bir tartışma da beynin yapısını oluşturan nöronlar üzerine yapılabilir. Beyin, böbrek ve kas dokusundaki beş binden fazla lipidi (yağ molekülü) karşılaştıran bir araştırmaya kadar insan beyninin lipit yapısının diğer memeli türlerinden farklı olduğu bilinmiyordu. Lipitler özellikle beyinde oldukça işlevsel çünkü hücre zarının lipit yapısında olduğu ve hücresel iletimi hücre zarının gerçekleştirdiğini biliyoruz. demiştik yazının başında. Araştırmacılar insan ve şempanze soylarının 6 milyon yıl önce ortak bir atadan ayrılmasına dayanarak beyin yapısının farklılaşmasının bu iki türde aynı olmasını beklediler. Sonuçta ise insan beyninin ilkel (primitif) bir parçası olarak görülen beyincikdeki (Cerebellum) lipit yapıları –bu araştırmada yoğunluk incelenmiş- tüm omurgalılarda olduğu gibi bu iki türde de benzer çıktı. Fakat insan ve şempanzenin neokortekslerindeki lipit yapısının ortak ata ile karşılaştırılması sonucunda insanlarda, şempanzelerden üç kat daha fazla farklılık olduğunu gördüler.[10]

Bu mekanizmaları anlamak beynin evrimini anlamak için tek başına yeterli olmayacaktır. Atalarımızın evrimini bütünsel bir şekilde; bedenini, çevresini ve sosyal yapılarını göz önüne alırsak insan bilincini oluşturan ve geliştiren etmenleri daha iyi anlayabiliriz.

 

Yazar: Ersin Ersözlü, İTF ÇAPA, Bilimin Sesi

Düzelti ve yayına hazırlayan: Umut Can Yıldız, Boğaziçi Ü., Bilimin Sesi

 

Yazardan notlar:

a:Bir örnekle bu kazılardan güncel olan birini inceleyebileceğiniz bağlantı:http://www.theatlantic.com/science/archive/2015/09/homo-naledi-rising-star-cave-hominin/404362/

b:Bu konu yazımızın konusu dışına çıktığından daha fazla açmaya gerek yok. Fakat bu konuda ileri okuma yapmak isteyen arkadaşlar Bilim ve Gelecek Dergisi’nin Şubat 2016 sayısının kapak konusunu (Araçların Evrimi) inceleyebilirler.

* Geçtiğimiz hafta sonu ODTÜ’de yapılan 10. Aykut Kence Evrim Konferansı’da çok değerli sunumlar yapıldı. Orada, İTF Nöroloji ABD’den Hakan Gürvit hocamız ‘insan beyninin evriminde plastisite’ konulu bir sunum yaptı. Sanıyorum konferansta yapılan sunumları yakın zamanda evrimagaci.org adresinden bulabilirsiniz. İlgilenen arkadaşlara öneririm.

*Yazının konusu hakkında kapsamlı bir belgesel önerisi: http://www.youtube.com/watch?v=cgg0bhfNjo0

 

Kaynakça:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Early_human_migrations

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Recent_African_origin_of_modern_humans

[3] http://biliminsesi.org/paleo-diyeti/

[4] http://biliminsesi.org/paleo-diyeti/

[5] http://www.nature.com/nrn/journal/v6/n2/full/nrn1620.html

[6] http://www.nature.com/nrg/journal/v13/n7/full/nrg3266.html

[7] http://www.sciencemag.org/news/2015/06/why-humans-are-fat-primate

[8] http://www.pnas.org/content/112/24/7466.full

[9] http://www.pnas.org/content/112/24/7466.full

[10] Andrea Alfano Big Role for Fat in Brain Evolution Scientific American Mind 26, 17 (2015) Published online: 11 June 2015 | doi:10.1038/scientificamericanmind0715-17

Gençlerde ve Yaşlılarda Beyin Dalgaları Farklılık Gösteriyor

Bilişsel psikologlar yaşlanan beyinlerin veya daha uygun biçimde yaşlı insanların beyinlerinin, gençlere göre farklı şekilde işlediğine dair yeni bulgular elde etti. Hafızaya dayalı bir testte bu farkı gözlemleyen bilimciler, yaşa bağlı bilişsel performans azalmasına ve tedavisine yönelik çıkarımlar yapılabileceğini belirtiyor.

Ocak ayında Neurobiology of Learning and Memory‘de yayımlanan çalışma Rotman Research Institute tarafından yürütüldü ve araştırmada hafıza taskı gerçekleştiren genç ve yaşlı  beyinlerinin farklı beyin dalgası paternleri gösterdiği gözlemlendi.

Beyinlerimizi vücudumuzdaki diğer organlar gibi yaşlandıkça değiştiği, bir miktar işlev bozukluğu yaşadığı bilinse de, yaşlılıkta da eski anıları tekrar nasıl hatırladığımız veya yeni anıları nasıl oluşturduğumuz konusu gizemini korumaya devam ediyor. Araştırmanın bulguları beyin aktivitesi açısından jenerasyonlar arası farkı direkt bir biçiminde ortaya çıkarması bakımından tek olma özelliği taşıyor. Bu temel farklılıkları şema halinde inceledikçe, bilimciler kognitif yetenek azalması problemlerini teşhis, öngörme ve tedavi için yeni yollar keşfedebilecekler.

Bulgular; beynin ;hipokampus da dahil olmak üzere öğrenme ve hafıza ile ilgili olan; çok kilit bölgelerindeki ritmik aktivitenin yaşlılık ile değiştiğini ve yaş ilerledikçe dereceli biçimde bu değişimin artış gösterdiğini açığa çıkarıyor. (Bu beyin bölgelerine beyin kabuğu -korteks- ve neokorteks de dahil)

Beynin anatomisini ve yapısal oluşumunu ölçümleyen MRI ile beynin elektrik aktivitesi ile oluşan manyetik alanı ölçen manyetoensefalografi (MEG) teknikleri kullanılan çalışmada 24.8 yaş ortalamasına sahip genç grup ile 65.9 yaş ortalamasına sahip yaşlı grup arasındaki potansiyel ‘yaşa-bağlı’ farklılıklar incelendi.

Beynimiz elektriksel sinyalleri iletişim yöntemi olarak kullanan 100 milyar nörondan -sinir hücresi-nden oluşmuştur. Sinyaller bir hücreden diğerine geçerken frekans olarak gözlemlenen ritmik düzenler ortaya çıkarırlar ve biz de bu oluşumu ‘beyin dalgaları’ olarak biliriz.

Geçmiş çalışmalarda daha yavaş hızda hareket eden beyin dalgalarının hafıza işlevi için ve görece hızlı dalgaların ise dikkat ögesi için önem arz ettiği tespit edilmişti. Bugüne kadar birçok çalışmada hafıza işlemleme ve hatırlama süreçlerinin beyin dalgaları incelenmiş olmasına karşılık genç ve yetişkinlerde bu noktadaki farklılıklar detaylı biçimde araştırılmamıştı.

Grup içi (gençler ve yaşlılar) hafıza görevi başarısı çok ciddi farklılıklar göstermese de, genç yetişkinlerin grubunda hafıza tutarlılıklarının göstergesi olarak teta (yavaş beyin dalgaları) yoğunluğu gözlemlendi. Buna karşılık yaşlılarda -gençlerde gözlemlenmeyen- alfa titreşimi (görece daha hızlı beyin dalgaları) yoğunluğu gözlemlendi.

Gruplar arasında da hafıza başarıları arasında gözle görülür farklar olmamasına rağmen, ortaya çıkan beyin dalgaları görüngüleri birbirinden büyük ölçüde farklıydı. MRI görüntüleri ile yapısal farklılıkların da minimum düzeyde olduğunun gözlemlenmesi, beyin dalgaları aracılığıyla genç ve yetişkin beyinlerinde aktivite paternlerinin biribirinden hatırı sayılır biçimde farklı olduğu sonucunu ortaya çıkardı.


Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2.  Renante Rondina, Rosanna K. Olsen, Douglas A. McQuiggan, Zainab Fatima, Lingqian Li, Esther Oziel, Jed A. Meltzer, Jennifer D. Ryan. Age-related changes to oscillatory dynamics in hippocampal and neocortical networks. Neurobiology of Learning and Memory, 2015; DOI: 10.1016/j.nlm.2015.11.017

bonus

Ana Hint-Avrupa’daki *dew- (“iyilik etmek, torpil yapmak, saygı göstermek)’dan türeyen Ana İtalik’deki *dwenos‘den sırasıyla türeyen duonusdan, Eski Latincedeki duenos‘dan türemiştir. Latincedeki bu sıfatın anlamları:

  1. İyi, dürüst, cesur, onurlu, nazik, hoş,
  2. Haklı,
  3. Kullanışlı,
  4. Değerli,
  5. Varlıklı.
Sayı Tekil Çoğul
Hal / Cins. Mask. Fem. Nötr Mask. Fem. Nötr
nominatif bonus bona bonum bonī bonae bona
genitif bonī bonae bonī bonōrum bonārum bonōrum
datif bonō bonō bonīs
akusatif bonum bonam bonum bonōs bonās bona
ablatif bonō bonā bonō bonīs
vokatif bone bona bonum bonī bonae bona
  • Melior/melius: Daha iyi anlamına gelir.
  • Optimus: En iyi anlamına gelir.