Hafızanın Şekillenmesi

Epilepsi (Sara) gibi hastalıklarda tedavi amacıyla beyin ameliyatları yapılabilmektedir. Bu ameliyatlar sırasında beynin "hipokampüs" adlı bölgesi bir akımla uyarılacak olursa, hasta çığlıklar atıp, korkma belirtileri gösterebilir. Bunun sebebi hastanın, geçmiş hayatında kendine korku veren bir hâdiseyi bu uyarılma sırasında hatırlamasıdır.

Tıp araştırmacıları, bir süredir beyinde bazı bölgelerin elektrikle uyarılması sonucu hafızanın ortaya çıktığını bilebilmektedirler. Hafızanın beyinde yıllarca nasıl mükemmel bir şekilde korunduğu ve öğrenmenin nasıl olduğu hususunda bilgilerimiz çok az olmakla birlikte, bazı hayvanlarda yapılan çalışmalar bu konunun aydınlatılmasında ümit vericidir. Hafıza, beynimizde sayıları 100 milyarı bulan sinir hücrelerinin içinde saklanmaktadır, fakat çok girift olan ve bugüne kadar ancak çok az kısmını anlayabildiğimiz insan beyninde bunu araştırmak çok zordur. Çünkü bir hafıza kaydı, beyinde tek bir hücrede değil, milyonlarca sinir hücresinin birbirleriyle temaslarıyla meydana gelen büyük bir ağ içinde yapılmaktadır.

Beyindeki hücreler birbirleriyle lifler boyunca iletilen elektrikle haberleşirler. İki sinir hücresi arasındaki geçiş ise, aralarındaki boşluğa (sinaps aralığı) salınan ve "nörotransmitter" adı verilen kimyasal maddeler yoluyla olmaktadır. Bir sinir hücresinin ucundan salgılanan nörotransmitter, diğer hücrenin gövdesini uyararak onu da ateşlemektedir. Gözümüze bîr ışık geldiğinde veya kulağımıza bir ses ulaştığında iletim sistemi içinde uyarılan sinir hücrelerinde daha fazla nörotransmiffer yapılmakta, lif boyunca yeni dallanmalar olmakta ve bunlar da çevredeki başka hücrelere doğru uzamaktadır.

Nörobiyolog Kandel, 30 yıldan beri iri bir su salyangozu olan 'Aplysia caiifornic' üzerinde bu konuda çalışmalar yapmaktadır. Bu canlının sinir hücreleri insanın-kilere göre daha büyüktür ve sayıları da ancak 20.000 kadardır. Bu iki nitelik, araştırmaları kolaylaştıracak iki önemli avantajdır. Apiysia'nın sifonuna (solungacının üzerinde bulunan solunum cihazı) hafifçe dokunulduğunda verdiği savunma cevabı solungacını yavaşça yarıya kadar kapamaktan ibarettir. Kuyruğuna birkaç kez devamlı dokunup rahatsız ettikten sonra sifona dokunulduğunda ise, solungacın kapanma şiddeti ve hızı bir salyangozdan beklenmeyecek kadar fazladır. Çünkü kuyruğuna defalarca dokunulduğunda arkasında bir tehlikenin bulunduğu düşüncesi hayvanın beynine yerleşir. Bu yüzden de cevab değişir.

Kuyruk uyarıldıktan sonra, sifonun his (duyu) nöronu bitimin-deki nörotransmitter miktarında belirgin bir artış bulunmuştur. Böylece normalde fısıltı halinde çıkan cevap, kuyruk uyarılmasından sonra bir bağırtı şekline dönüşmüştür.

İşte yukarıda bahsettiğimiz epilepsi ameliyatında hafıza için önemli bölgelerden biri olan hipokampüse verilen elektrik akımı kuyruktan gelen sinirin sifon duysal sinirini uyarmasına benzer şekilde oradaki sinirleri ateşleyerek eski bir hatıranın devresini tamamlar. Hipokampüs harab olduğunda şahıs kim olduğunu nerede, ne zaman, niçin bulunduğunu, çoğu zaman hatırlayamamaktadır.

Aplysia üzerinde Kupfermann'ın 1960'larda yaptığı deneylerde ise iki yeni özellik ortaya çıkmıştır: Alışkanlık ve Hassaslaşına; Eğer Aplysia'nın sifonuna arka arkaya su püskürtürseniz verdiği cevap giderek azalmaktadır. Çünkü bu hayvan artık sıkılan suyun bir tehlike arzetmediğini anlamış ve ona bir anlamda bağışıklık kazanmıştır. Bir fabrikada çalışan işçinin bir süre sonra makine sesine alışması gibi. Fakat makinedeki ani bir patlamada işçi kendini savunmak için birden yere atlayacaktır. İşte buna da "hassaslaşma" diyoruz. Su püskürtülmesine alışkanlık kazanmış bir Aplysia'nın kuyruğuna dokunulduğunda sifonlar hemen büyük hızla kapanmaktadır. Aynı şey klasik Pavlov şartlandırılması ile de sağlanabilir. Önce püskürtme, sonra kuyruk şoku işlemi defalarca yapılırsa belli bir süre sonra sifona su sıkıldığında, kuyruk şoku olmaksızın aynı cevabı vermeyi öğrenmektedir.

Brian Edmond, bu öğrenme işini moleküler biyoloji zaviyesinden ele almaktadır. Yaptığı yoğun çalışmalar sonucu duma sinirlerinde nörotransmitter arışına sebep olan mekanizmanın adenilatsiklaz (AC) adlı enzimin aktifleşmesi olduğunu bulmuştur. Bunun neticesinde proteinkinaz (PK) enzimi aktif hâle geçmekte ve bu enzim 17 tane başka proteinin hücre içindeki etkisini arttırmaktadır. Bu çalışma ayrıca kısa süreli ve uzun süreli hafıza mefhumlarının açıklanmasında yeni ufuklar açmıştır. Bazı olaylar hafızadan hemen silindiği halde, bazıları hayat boyu kalabilmektedir. Kandel'in çalışmalarına göre kısa süreli hafızanın uzun süreli hâle geçebilmesi için belli bir zaman ve işlem gerekmektedir. Meselâ Apiysia'nın kısa süre hassaslaştırılması sadece kısa süreli hafızada saklanmakta, sonra hayvan bunu unutmaktadır. Eğer bahsettiğimiz bu "belli zaman" herhangi bir şekilde engellenirse uzun süreli hafıza oluşamamaktadır, Kandel buna şu misâli vermektedir:

5. raundda nakavt olan bir boksör uyandığında, 1-4 arasındaki raundlar hakkında hiçbir şey hatırlayamaz. Bu raundlarda toplanan kısa süreli hafıza, uzun süreliye geçmek üzere iken boksör bayıldığından bu işlem gerçekleşemez ve boksör bunları unutmuş olarak uyanır.

Bu işlemi açıklayan hipotez şöyle özetlenebilir: Aplysia yeterli süre uyarıldığında aktifleşen AC, PK'nin de aktifliğini arttırmaktadır. Bu sırada PK ile ilişkiye geçen bir "kumandan" protein, çekirdeğe giderek hücrenin bazı fonksiyon görmeyen genlerini açmaktadır.

Bu açılan genler ise PK'nin arttırdığı 17 tane proteini sentezlemektedir. Yani "yeterli süre" verildiğinde, uyarının kesilmesinden sonra dahi, AC ve PK olmadığı halde hücrede bu 17 protein genler vasıtasıyla, üretilmekte ve böylece nörotransmitter seviyesi uzun zamanlar artmış kalarak uzun-süreli hafızayı oluşturmaktadır, Kumandan proteinin ne olduğu şu anda bilinmemektedir, fakat varlığı yeni anlaşılan birkaç proteinden biri olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca genler üzerinde yapılan yoğun çalışmalar ile bu işlemdeki sonradan açılan genler hakkında bilgilerimiz de artmaktadır,

Uzun-süreli hafıza oluşumunda Kandel'in müşahede ettiği diğer bir nokta ise nörotransmitterlerin büyüme hormonu gibi çalışarak bazı genleri açması ve oluşan bir mekanizmalar silsilesi ile sinapstaki uçların büyümesine, nörotransmitterlerin salgılandığı deliklerin genişlemesine ve sayılarının artmasına neden olduğudur. Embriyoner gelişmede sinir hücresi ufak bir çıkıntı olarak başgöstermekte ve büyüme hormonlarının (growth-hormone) etkisiyle uzamakta, dallanmakta ve bir seri sinapslar oluşturmaktadır. Kandel hafıza ve öğrenmeyi bu sürecin bir uzantısı olarak düşünmektedir.

Uzun yıllar bu konular üzerinde çalışılmasına rağmen, henüz elde edilen bilgilerle insandaki hafıza ve öğrenme hakkında sadece sathî malumatlara vâkıf olunabilinmiştir. İnsan zekâsı, menşeini aldığı beyin ve sinir sisteminin herbir hücresindeki mükemmelliyeti ve diğer sinir hücreleriyle olan muhteşem ilişkilerini anlamakta ve keşfetmekte büyük oranda aciz kalmaktadır.