26 Mart 2015 Perşembe

Sibernetik Düzenlilik

Sibernetik Düzenlilik





Vücudumuza yerleştirilmiş olan sayısız otomatik kontrol sistemi vasıtası ile sağlanan eşsiz düzenlilik, sibernetik biliminin başlıca ilham ve bilgi kaynağını teşkil etmiştir. Bu ilişkinin daha iyi anlaşılabilmesi için vücudumuzun otomatik kontrol mekanizmalarının daha önce ele alınan temel yapılarının ve fonksiyonlarının sibernetik terimler ile yeniden ifadesi faydalı olur.
Sibernetik dil ile bir nöron, çeşitli in-putları ve bir out-put’u olan bir “black-box”dır. Nöron, in-putlarla gelen enformasyonu alır, işler ve değerlendirerek ulaştığı kararı out-put olarak dışarıya (icra organı hücresine veya bir başka nörona) gönderir.
Sinir hücresi de diğer hücreler gibi bir zar ile çevrilmiş olup, içinde sitoplazma ve çekirdek bulunur. Dezoksiribonükleik asit (DNA), çekirdeğin içine yerleştirilmiş olan kromozomlar üzerinde bulunan genleri teşkil eder.
Genler, hücrenin ihtiyacı olan özel proteinlerin ve enzimlerin sentezi için gerekli enformasyonu ihtiva eder. Bu malûmat, mors alfabesine benzer kodlarla kaydolunmuştur. Her DNA molekülünde ortalama olarak 10 000 kayıt bulunduğu hesaplanmıştır. Bir kromozom 100 000 kadar gen ihtiva ettiğine göre, herbirinin üzerine kaydedilebilecek elemanter enformasyon miktarı 1 000 000 000 btye olur. Bu, yaklaşık 50 000 sahifelik bir ansiklopedide mevcut olan bilgiye denktir.
DNA’daki bilgiler, RNA dizilerine aktarıldıktan sonra, hücrenin protein ve enzim sentez üniteleri olan ribozomlara ulaştırılır. Bu transferi, manyetik bir banda, mıknatıslı bir yazıcı kafanın, demir oksit zerrelerini kutuplandırmak suretiyle enformasyon kaydetmesine benzetebiliriz. Ribozomlar, RNA’daki bu bilgileri önce özel amino asit dizileri ve sonra da protein molekülleri sentezletmek suretiyle, hücre diline tercüme ederler.
Hep veya hiç kanununa göre çalışan nöronlar, uyarılma eşiklerinin altındaki uyaranlara hiç cevap vermezler. Eşik değer bir defa aşıldıktan sonra ise verilen cevabın siddeti daima sabit kalmaktadır. Ancak uyaranın niceliği, cevap olarak verilen elektrokimyasal impulsun frekansına tesir ettiğinden, sinir hücreleri frekans modülasyonuna göre çalışan devre elemanları olarak görülebilirler. Uyaranın niceliğinin, cevabın büyüklüğünü etkilediği amplitüd modülasyonlu sistemlerde hata ve parazit oranı yüksek olduğundan, sinir sisteminde, frekans modulasyonu kullanılmıştır.








Fizyoloji ve Sibernetik



Frekans modulasyonu ile çalışan sinir sistemi ile onun hipotalamus adlı bölümünün denetimi altında çalışan hormonal sistem, ihtiva ettikleri sayısız feed-back devreleri ile vücutta birçok fizyolojik faaliyeti otomatik olarak düzenlerler. Bu tür düzenleyici yapılar ve süreçler tıpta, “Fizyoloji” adlı bilim dalında ele alınır.
A. C. Guyton, “Fizyoloji” adlı kitabının birinci bölümünde insan vücudunda mevcut biyosibernetik yapı ve mekanizmaları şöyle anlatır: ”Fizyoloji, canlı maddenin fonksiyonlarını araştıran bir bilim dalıdır. Bu alan; virüs fizyolojisinden bakteri, hücre, bitki ve insan fizyolojisine kadar değişen birçok alt bölüme ayrılır. İnsan fizyolojisinde hücrelerimizde meydana gelen kimyasal reaksiyonları, sinirsel uyaranların vücudumuzun bir kısmından diğerine geçişini, adalelerin kasılmasını, görme olayında ışık enerjisinin elektrokimyasal enerjiye dönüştürülüşünü ve benzeri birçok olayı en küçük ayrıntılarına kadar ele alırız. Bu süreçleri incelerken, hayatımızın temelini oluşturan en önemli olayların bizim bilincimiz ve kontrolumuz dışında otomatik olarak gerçekleştirildiklerini görürüz Bu yönüyle insan bir ‘otomat’ olarak değerlendirilebilir. Tabii ki varlığımızın diğer cephesini de ‘duyan, hisseden, öğrenen ve düşünen’ yönümüz teşkil eder. Ancak bu cephemizi oluşturan işlevlerin temelleri de yine vücudumuzun bazı otomatik fonksiyonlarına dayalıdır. Böylelikle çok farklı ortamlarda ve şartlarda da hayatımızı ve faaliyetlerimizi sürdürebilmemiz mümkün olur.
Vücudumuzda yer alan bu otomatik kontrol sistemlerinin nasıl çalıştığını birkaç örnek inceleyerek görelim. Ekstrasellüler (hücre dışı) ortamda yer alan sıvıdaki oksijen miktarı, bütün hücreler ve birçok kimyasal reaksiyon için son derece önemli olduğundan dolayı, bu gazın konsantrasyonunu belirli bir düzeyde tutmaya yönelik özel bir regülasyon mekanizması mevcuttur.
Bu mekanizmanın temeli hemoglobin adlı maddenin kimyasal özelliklerine dayanır. Alyuvarların içinde yer alan hemoglobin, kanın akciğerlerden geçişi sırasında oksijeni alır. Kanın dokularda bulunan kılcal damarlardan geçişi esnasında; eğer ekstrasellüler sıvıdaki oksijen konsantrasyonu düşmüş ise, bu düşüşün derecesine uygun miktarda oksijen hemoglobinden ayrılır. Böylece ekstrasellüler oksijen konsantrasyonu normal düzeye çıkarılmış olur.
Eğer dokuda oksijen tüketimi olmamışsa, kanın kılcal damarlardan geçişine gerek olmayacağından böyle bir akım gerçekleştirilmez. Bu faaliyete ‘hemoglobinin oksijen tamponlama fonksiyonu’ denir ve bu işlevin önemli bir kısmı, adı geçen maddenin kimyasal karakteristikleri aracılığıyla gerçekleştirilir.
Karbondioksit, hücrelerdeki yanma reaksiyonlarından kaynaklanan son ürünlerin en önemlilerinden biridir. Eğer oluşan bütün karbondioksit vücutta birikseydi, bu durumun meydana getireceği kütlesel etki nedeniyle enerji sağlayan reaksiyonların hepsi çok kısa bir sürede dururdu.
Bu riske karşı şu mekanizmayla önlem alınmıştır: Karbondioksit konsantrasyonunun yükselmesi, solunum merkezini uyarır. Böylece kişi, daha sık ve derin nefes almaya başlayacağından; akciğer alveollerindeki hava, atmosferdekiyle daha hızlı ve etkin bir şekilde değiştirilir. Sonuçta alveol içindeki havanın karbondioksit konsantrasyonu düşer. Alveole geçişi hızlandığı için kandaki karbondioksitin düzeyi de düşer. Bu regülasyon, ekstrasellüler sıvıdaki karbondioksit konsantrasyonu normal düzeye inene dek devam eder.
Vücudumuzdaki otomatik kontrol sistemlerine ikinci örnek olarak atardamarlarımızdaki kanın basıncını ayarlayan mekanizmaları ele alalım. Arteriyal basıncın regülasyonuna birçok değişik sistem katkıda bulunur.
Bunlardan biri ‘baroreseptör sistemi’dir. Bedenimizin üst kısımlarındaki birçok büyük atardamarın duvarlarının içinde, özellikle aortun ve şahdamarının dallandığı yerlerde, gerilme halinde uyarılan baroreseptör adlı yapılar bulunur. Arter basıncının arttığı durumlarda, bu baroreseptörlerden yoğun bir şekilde gerginlik sinyalleri doğmaya başlar. Bu uyarılar, beynin bulbus kısmına taşınırlar. Gelen impulslar, normal şartlarda bulbustaki vazomotor merkezden kalbe ve damarlara gönderilen uyarıcı sinyallerin azaltılmasına yol açarlar. Buna bağlı olarak kalbin pompalama aktivitesiyle beraber atardamarların gerginlikleri de azalır. Böylece kan basıncı düşürülmüş olur.
Ancak basıncın daha fazla düşmesi durumunda, ikinci mekanizmanın devreye girmesiyle birlikle baroreseptörlerin gerginlik sinyalleri ve buna bağlı kalp-damar merkezi inhibisyonu bütünüyle ortadan kalkar. Bir süre sonra da kalbin atım aktivitesi ve damar gerginliğini arttıran uyaranlar tekrar etkisini göstermeye başlarlar.
Bu iki mekanizma, biyosibernetik kontrol sistemlerine sadece iki örnektir. Vücudumuzda bunlar gibi daha pekçok otomatik kontol sistemi bulunsa da, bunların hepsi için geçerli olan bazı ortak karakteristikler mevcuttur. Şimdi bunlardan bazılarını kısaca ele alacağız.
Vücudun kontrol sistemleri ‘negatif feed-back’ denilen bir tarzda faaliyet gösterirler. Meselâ karbondioksit konsantrasyonunu regüle eden mekanizmalarda, ekstrasellüler sıvıdaki karbondioksit düzeyinin yükselmesi akciğerlerin etkinliklerini arttırır ve bu artış, karbondioksit miktarını azaltıcı bir etki yapar. Diğer bir ifadeyle ilgili sürecin sağladığı sonuç, süreci başlatan nedenin tersi (negatifi) yönde bir etkiye sahiptir. Karbondioksit konsantrasyonu düşünce de, sistem onu yükseltecek şekilde işlemeye başlar. Burada da alınan karşılık, başlangıçtaki nedene ters yöndedir.
Benzer şekilde atardamar kan basıncını düzenleyen mekanizmada, basınç yükseltici bir etki, bir dizi reaksiyondan sonra basınç azaltıcı bir karşılık doğurmakta veya basıncı düşüren bir etki de kan basıncını arttıran bir tepkiyle sonlanmaktadır. Her iki durumda da etkilere ters yönde cevaplar doğmaktadır. Genel bir ifadeyle, bazı etki veya faktörlerin artması halinde devreye giren kontrol sistemleri, negatif feed-back tarzında bir tepki başlatarak, bir dizi değişim yoluyla başlatıcı etkenin denge bozucu tesirini gidererek ‘homeostasis’in devamını sağlamaktadırlar.
Sibernetikte, bir kontrol sisteminin hangi müessiriyette çalıştığını gösteren değere, o sistemin ‘amplifikasyon katsayısı’ denir. Meselâ bir insanın 24 saat boyunca, 15o C sıcaklıktaki kapalı bir odada tutulduğunu farz edelim. Sonra, odanın sıcaklığı aniden 45º C’a çıkarılsın, yani 30º C birden yükseltilsin. Bu yeni durumda, şahsın vücut sıcaklığı bu kadar yükselmez, ancak belki 36º C’dan 37º C’a çıkabilir. İnsanın sıcaklık kontrol sisteminin amplifikasyon katsayısı, bu örnekte ‘-30’ bulunur. Çünkü, dış ortamdaki değişikliğin sadece 30’da birinin vücuda etki etmesine izin verilmiş, 29/30’luk tesir giderilmiştir.
Hayvan deneylerinde baroreseptör sisteminin amplifikasyon değeri ise ‘-2’ olarak bulunmuştur. Yani baroreseptörler sayesinde atardamar basıncını arttırıcı veya azaltıcı faktörler, bu sistemin bulunmadığı durumlarda yapabilecekleri tesirin, ancak 1/3 ünü yapabilirler. Bunun iki katı, baroreseptör sistem sayesinde giderilir. Bu sonuçlara bakarak termoregülatör sistemin etkinliğinin baroreseptör sistemden çok daha fazla olduğunu söyleyebiliriz.
Sibernetikte, biyolojik kontrol sistemlerinin analizinde kullanılan başlıca işlemler ve fonksiyonlar; ‘toplama-çıkarma’, ‘çarpma’ ve ‘bölme’ işlemleri ile ‘integrasyon veya akümülasyon’ ve ‘transfer’ fonksiyonlarıdır.
Meselâ, katı gıdalarla vücuda giren tuzun günlük miktarını ‘x’, sıvılarla alınan tuzu ‘y’ ve böbreklerden atılan günlük tuz miktarını da ‘z’ ile gösterirsek, vücuttaki tuz miktarının günlük net değişimi ‘x+y-z’ olur. Bu değişim, sibernetikçiler tarafından grafiksel olarak toplama fonksiyonu türünden bir eğri ifade edilir.
Çarpma işlemine örnek olarak da atardamar basıncının regülasyonunda rol oynayan faktörler arasındaki ilişki gösterilebilir. Baroreseptör sistemin etkisi ‘x’, atardamar basıncını arttıran hormonal faktör ‘y’ ve muhtemel bir kanamanın etkisi de ‘z’ ise, atardamar basıncını regüle eden unsurlar arasındaki bağıntı “xyz” olacaktır.
Bazı kontrol sistemlerinin faaliyetleri ise ‘sabit bir katsayı ile ilişkili faktörün çarpımı’ şeklindeki bir ayarlama işlemiyle gösterilir. Meselâ, ekstrasellüler sıvılardaki sodyum konsantrasyonu ‘x’ ve vücutta sodyum içeren sıvı ortamların toplam hacmi de ‘K’ ise, ekstrasellüler sıvılardaki toplam sodyum miktarı ‘Kx’ çarpımına tekabül eden grafiksel eğriyle anlatım bulur.
Sibernetik açıdan bazı homeostasis etkinlikleri ‘bir değerin diğerine bölünmesi işlemi’ ile tasvir edilir. Meselâ, ekstrasellüler sıvılardaki toplam sodyum miktarı ‘y’, ekstrasellüler sıvı hacmi ‘x’ ise, sodyum konstrasyonu ‘x/y’ye eşit olur.
Vücut fonksiyonlarının birçoğu, bazı faktörlerin tesirlerinin yavaş yavaş birikmesi sonucu gerçekleşir. Bu şekilde, örneğin vücutta aldosteron adlı hormonun miktarının değişme hızı ‘dA/dt’ diferansiyel denklemiyle izlenebilir. Bu denklemin grafiksel ifadesi de vücutta belirli bir ‘t’ zamanında mevcut bulunan toplam aldosteron miktarını gösterecektir. ‘dA/dt’nin integrasyonu aldosteron miktarının zaman içindeki değişimini gösterir. Eğer ‘dA/dt’ pozitif ise vücuttaki aldosteronun arttığı, negatif ise azaldığı anlaşılır.
Sinirsel ve hormonal sistemlerin regüle ve entegre ettiği tüm faaliyet ve fonksiyonlar böyle basit ve yalın değildir. Homeostatik etkinliğin kompleksliği arttıkçe, onu tasvir etmek için kullanılacak sibernetik anlatım modeli de karmaşıklaşacaktır.
Meselâ ekstrasellüler sıvılardaki glikoz konsantrasyonu gösteren ‘x’ ile pankreastan salgılanan insülin miktarını gösteren ‘y’ arasındaki ilişkiler ‘grafiksel transfer fonksiyonları’ ile betimlenebilirler. Bu çeşitten bir ‘transfer fonsiyonu’nda, düşük glikoz konsantrasyonlarında hemen hiç insülin salgılanmadığı, yüksek glikoz konsantarasyonlarında ise insülin salgısının çok büyük değerlere ulaştığı görülür. Vücutta gerçekleştirilen daha karmaşık kontrol etkinliklerinin bazıları da ‘cebirsel ve çok değişkenli transfer fonksiyonları’ ile modellendirilmektedirler.
Buraya kadar incelediğimiz sibernetik analizlerde, sistemin yapı ve işleyiş özelliklerine göre değişen farklı yaklaşımlar kullanıldı. Bunlardan vücut sıcaklığını düzenleyen sistemin analizi bir ‘stabil denge durumu’ analizi idi. Yani burada, sadece başlangıç şartları ile son durum ele alınmakta; ancak aralarda yer alan basamaklar ile geçici olaylar göz ardı edilmekteydi.
Bu tür kontrol sistemleri oldukça büyük bir hızla işlediğinden, nihai duruma çok kısa bir sürede ulaşılır. Buna karşılık glikoz kontrol sistemi incelemesinde ise, son kararlı duruma ulaşılana kadar aradaki tüm basamaklar ve olaylar tek tek tahlil edilmektedir. Bu tür kontrol sistemlerinin olumlu ve düzeltici sonuçlarının ortaya çıkabilmesi için ölçülebilir miktarda olan belirli bir süreye ihtiyaç vardır. Ayrıca telâfi istikametinde işleyen süreçler, başlangıçtakinin tam tersi yönde bir sapmaya da neden olabilmektedir. Böyle bir durumda, bu sapmayı giderecek farklı süreçler devreye girmekte ve bunların etkisiyle sistem yeniden denge konumuna yönelmektedir. Bu tür kontrol sistemleri aracılığıyla sağlanan regülasyonlara ise ‘dinamik denge durumu’ denir. Vücuttaki sibernetik kontrol sistemlerinin çoğu, bu ikinci türden, yani dinamik ve salınımlı denge durumları sağlamaktadırlar.” 18
Sinir sistemindeki feed-back’ler daha ziyade “information processing” yani “veri inceleme” faaliyetleri aracılığıyla gerçekleştirilir. İnsanın sadece beyin bölgesinde 1010 kadar nöron bulunur. Bunlar arasında sinaps adı verilen bağlantılar kurulmuştur. Bir sinir hücresinde, sistemin bazı bölgelerinde tek bir sinaptik bağ bulunabilirken; meselâ, omurilik ön boynuzundaki bir motor hücrenin sathı, binlerce sinapsla adeta tamamen kaplanmış durumda olabilir. Beyin hücrelerine ortalama 100 sinaps düşer.
Diğer taraftan herbir beyin hücresinden de, yaklaşık 100 ayrı nörona sinaptik lif uzanmaktadır. Yani ortalama 100 in-put halinde aldığı enformasyonu işleyip, değerlendiren bir nöron bunu, 100 farklı nörona gönderilecek out-put haline çevirmektedir. Beyinde milyarlarca hücre olduğu göz önünde bulundurulursa, nöronlar arası enformasyon trafiğinin nasıl akıl almaz boyutlara ulaştığı anlaşılabilir. Bu enformatik ağ, saşmaz bir düzenlilikle işlemektedir.
Bir kapalı sistemin out-put’unun, gerisin geriye int-put’u üzerine bağlanması sureti ile kurulan regülasyon sistemine “feed-back” mekanizması adı verildiğini, daha önce de belirtilmişti. Sinir sisteminde, bu şekilde sayısız feed-back devreleri ile in-putlar ve out-putlar, tekrar tekrar gözden geçirilerek, kontrol edilmektedir. Bir nöronun lifinden akan uyarının, durdurucu bir ara nöron üzerinden kendi gövdesi üzerine bağlanması şeklinde kurulan feed-back devresi ile, lif üzerindeki iletinin çok fazla yoğunlaştığı durumlarda, ana nöronun faaliyeti frenlenebilmektedir.
Sibernetik açıdan, en basit bir refleks cevaptan, en karmaşık şuurlu davranışa kadar her çeşit int-put ve out-put ilişkisinde bir “karar verme” işleminden bahsedilebilir. Ancak bu kararlara birbirlerinden farklı mekanizmalarla varılır. Bir reseptörün eşik seviyesini aşan bir uyarana cevabını, meselâ gözbebeğinin ışığa karşı olan refleksini ele alırsak, burada int-put ve out-put ilişkisinde, her yeterli uyarana bir predetermine cevabın tekabül ettiğini, dolayısı ile kararı, uyaranın eşik seviyeye ulaşmasının belirlediğini görürüz.
Bebekler, ağızları çevresine yaklaştırılan nesneleri dudakları ile yakalayıp, emmeye başlarlar. Bu, henüz yeni doğduğu için hafıza kayıtları bomboş olan, yani annesinin memesini emmeyi dahi bilmeyen bebeğin beslenmesini mümkün kılan hayati derecede önemli bir reflekstir. Bu tür davranışlarda, refleks devresine “genetik hafıza” ile bir de “feed-back” mekanizması eklenmiştir.
Bu iki karar çeşidinde, cevap önceden belirlenmiş olduğundan, üst düzey bir “information processing” sözkonusu değidir. Beynin korteksinde gerçekleştirilen problem çözme faaliyeti ise, karmaşık bir enformasyon işleme örneğidir. Buradaki “information processing” hadisesi, in-putun, “çözümü fayda sağlayan bir problem teşkil edip etmediği” sorusuna cevap aranması ile başlar. Eğer çözüme gerek yoksa, işleme son verilir. Eğer int-put, çözümü yararlı bir problem niteliği taşıyorsa, prosese devam edilir. İkinci safhayı, problemin çözümü için yeterli verinin mevcut olup, olmadığı hususunun araştırılması teşkil eder. Yeterli veri yoksa, yenilerinin bulunup bulunamayacağına bakılır. Eğer yeni ipuçları bulunamazsa, problem çözülmeden kalır. Yeni verilerin yeterli olup olmadığı, ayrıca daha başkalarına ihtiyaç bulunup bulunmadığı da kontrol edilir.
Bundan sonra sıra, çözüme bir algoritma kurmadan ulaşılıp, ulaşılamayacağının tahkikine gelir. Meselâ, mevcut problemin bir benzerine ait eski hafıza kayıtlarının bulunması veya direkt çözüme götüren yeni verilerin temini durumunda, daha ileri zihinsel işlemler gereksiz hale gelir. Bunlar sağlanamıyorsa, gerekli algoritma hazırlanmaya başlanarak çözümü verecek denklem kurulur ve burada cevap tekrar aranır.
Günümüzde daha çok uygulama ağırlıklı ve bilimler arası bir disiplin konumunu almış olan sibernetiğin, bilim çevrelerinde ilk defa sözünün edilmeye başlandığı İkinci Dünya Savaşı yıllarından bu yana, birçok farklı tanımı yapılmıştır. Eski Yunanca “kübernetes” ve Lâtince “gobernase” kelimelerinden kökünü alan ve “sevk ve idare” manâsına gelen sibernetik terimi, günümüzdekine en yakın şekliyle ilk olarak, Massachusets Teknoloji Enstitüsü matematik profesörlerinden N. Weiner’in 1948 yılında yayımladığı “Cybernetics or Control and Communication in Animal and Machine” (Sibernetik veya Hayvan ve Makinede Kontrol ve Haberleşme) adlı kitabında kullanılmıştır.
Weiner bu kitabında, hayvan ve makineyi, yani canlı ve cansız sistemleri aynı başlık altında ele alıp, bunların enformasyon işleme ve otomatik kontrol mekanizmalarını incelemektedir. Sibernetiğin ayrı bir bilim dalı olarak ilk temelleri; bu kitabın yayımlanmasından beş sene önce, “Bilim Felsefesi” adlı bir dergide neşredilen “Behavior, Purpose and Teleology” (Davranış, Amaç ve Gayelilik) isimli bir makalede atılmıştı. Makaleyi Weiner iki çalışma arkadaşı Rosenblueth ve Bigelow ile birlikte kaleme almıştı.
Canlılarda mevcut biyolojik düzenlilik konusundaki çalışmaları ile ünlü olan Cannon, o yıllarda bilimsel metot konusunda toplantılar düzenlemekte idi. Bu toplantılarda bir araya gelen matematikçi Weiner ile fizyolog Rosenblueth ve Bigelow; aşırı uzmanlaşmanın bilim adamlarını birbirinin dilinden anlamaz hale getirdiğinden yakınarak, bütünleştirici bir bilim anlayışınının temini için çareler aramakta idiler. Bu sırada İkinci Dünya Savaşı patlak vermiş, kocaman şehirler hava saldırıları ile yok edilmeye başlanmıştı. Cannon’un düzenlediği toplantılardan birinde bu husus ele alındı. Acaba, yeni bir tip uçaksavar topu yaparak bu şehirleri korumak mümkün olabilir miydi?
Tartışmalarda “uçağın izleyeceği rota, uçuş yüksekliği, uçaksavar topunun namlusunun çevrileceği yön, merminin izleyeceği yörünge” gibi fiziksel ve matematiksel parametrelerin yanı sıra, “uçağın yanında bir merminin patladığı anda pilotun yapabileceği şeyler” gibi biyolojik ve psikolojik hususlar da ele alınmakta idi. Böyle durumlarda acaba pilotlar hangi davranış örüntüsünü sergilerler? Pilotlar bu davranışlarını düşünüp taşınarak mı, yoksa otomatik refleksler vasıtası ile mi gerçekleştirirler?
Prof. Weiner, bazı hareketlerin otomatik olarak ifa edileceği hususuna özel bir önem veriyor ve bu durumu, matematiksel bir dille tasvire çalışıyordu. Tartışmalar şu soruda yoğunlaştı: “Acaba hedefini kendi kendine bulan bir uçaksavar topu yapılabilir mi?” Biyologlar bu soruyu hemen cevaplandırdılar: Gözü kapalı bir insanın parmağıyla kendi burnunu bulabilmesi nasıl mümkün oluyorsa, bir uçaksavar topunun da benzer şekilde hedefini otomatikman bulabilmesi mümkündür. Yeter ki insandaki bu ayarlama mekanizması taklit edilebilsin.
Gözümüzü kapatıp, kolumuzu yana açtıktan sonra, parmağımızı burnumuzun ucuna, gözümüz ile kontrol etmeksizin getirdiğimizde, bu basit görünüşlü işin aslında ne kadar komplike ayarlama mekanizmaları ile gerçekleştiğini çoğumuz düşünmeyiz. Bu manevra sırasında; kolumuzun, elimizin ve parmağımızın nerede olduğu beynimiz tarafından bilinmekte, kolumuzun hareketlerindeki sapmalar anında düzeltilmekte; gerekli adalelere kasılma emirleri gönderilirken, zıt adale grupları da onların kasıldığı oranda gevşemekte ve sonuçta parmağımız en kısa yoldan burnumuzun ucuna varmaktadır.
Bombasını atmak üzere gelen bir uçak düşünelim. Uçağın manevra kabiliyeti iki şeyle sınırlıdır:
1-) Pilotun reaksiyon zamanı: Bir insanın, karşısından bir uyarı aldıktan, meselâ kendisine ateş edildiğini farkettikten veya araba kullanırken yoldaki bir nesneyi gördükten sonra gereken manevraları yapabilmesi için, belirli bir zamanın geçmesi gerekir. Buna refrakter devre adı verilir. 2-) Uçağın hareket yeteneği: Uçak, imalât özellikleri ve teknolojisi gereği, ancak belirli sürat ve serilikteki hareketlere imkân verir. Bu nedenle, günümüzde erişilen hızda, iki jet uçağının karşı karşıya gelmelerinden sonra, artık çarpışmaktan kurtulabilmeleri için gerekli manevrayı yapmaya zaman kalmamaktadır.
Bir uçaksavar topunun bilgi işlem birimine, uçak ve pilotla ilgili bu türden malûmatın verilmesi ve ayrıca bu birimin, topun namlusu ile uçağın geliş istikameti arasında kaç derecelik bir açı bulunduğunu ve top mermisinin hangi hızla gittiğini “bilmesi” halinde, bu bilgilerin işlenmesi suretiyle yapılacak otomatik ayarlamalar sonunda hedefin vurulması mümkün olabilecektir. Bu tıpkı parmağımızı gözümüz kapalıyken burnumuza değdirmemiz kadar basit görünen, ancak aslında son derece kompleks olan bir iştir.
Gerçekten de, hareket sistemimizin bu özelliği taklit edilerek, mermileri hedefini otomatik olarak bulan uçaksavar topları yapıldı. “Servo mekanizmaları” adı verilen hata düzeltici sistemleri sayesinde bu toplar, birkaç atıştan sonra hedeflerini bulup, vurabilmektedirler. Bu sistemin daha da geliştirilmesi ile de güdümlü bomba robotlar olan V-1 roketleri yapılımıştır.
Benzer şekilde bazı biyolojik faaliyetlerin taklidi sureti ile bir yandan otomatik olarak çalışan diğer birçok sistemin, makinelerin, robotların ve bilgisayarların yapılması imkân dahiline girerken; diğer yandan da benzer kanunların toplum içinde olduğu kadar, atom bünyesinde ve uçsuz bucaksız kozmosta da geçerli olduğunun müşahedesi ile bilimlerarası bir disiplin olan sibernetiğin kurulup, geliştirilmesi mümkün olmuştur.
Sibernetik, canlılar ile kendi kendini otomatik olarak düzenleyen makinelerde müştereken geçerli olan prensiplere dayandığından, bir yönüyle, “organize varlıkların fonksiyonel bilimi” olarak da tanımlanabilir. Organize sistemlerde ve varlıklarda, bir denge durumu tesis edilir ve bu denge durumu, bozucu dış tesirlere rağmen muhafaza edilir. Bu bakış açısı ile canlılar, mükemmel biyo-sibernetik cihazlar ve makinelerdir.
Genelde “makine”, önündeki direnç veya nesnelere karşı bir güç tatbiki için kullanılabilen her çeşit cihaza verilen isimdir. Sibernetikte ise makine, transformasyon (hâl veya konum değiştirme) yeteneğinde olan dinamik sistem manâsına gelir.
Gerek makinelerin, gerekse canlıların faaliyetleri, birer transformasyon olarak görülebilir: Düğmesine basılan bir asansörün hareket etmesi, bir insanın yürümesi, bir uçaksavar topunun ateş etmesi, parmağımızı burnumuza değdirmemiz, hep birer transformasyondur. Bu bakış açısı ile, sibernetikte makine yerine “mekanizma” veya “sistem” terimi tercih edilir. Makine veya mekanizma teriminin kapsamına, klâsik mekaniğin basit ve kompleks makinelerinin yanı sıra; hücreler, organlar ve organ sistemleri, bir bütün olarak insan, hayvanlar, bitkiler, atomlar ve galaktik sistemler de dahil edilebilir. Kelimeleri ve grameri öğrenip, kullanmamızı mümkün kılan organlarımız da, bir seri soyut transformasyon vasıtasıyla iletişime imkân sağladıkları için birer “mekanizma”, “makine” veya “cihaz” olarak kabul edilebilir.
Organize sistemlerin işleyebilmeleri için, gerek kendilerinde, gerekse dış ortamda vuku bulan değişikliklerden haberdar olmaları, bilgi veya enformasyon almaları gerekir. Sibernetikte enformasyon terimi ile, organize bir sistemde hâl değişikliğine sebep olan her türlü etken kastedilir. Bir elektrik zilinin düğmesine basma, enformasyon doğuran bir faaliyettir.
İnsan için de üzücü veya sevindirici bir haber, karnının acıkması, havanın ısınması, hep birer enformasyon transferidir ve herbiri, hitabettikleri sistemlerde hâl değişikliğine sebep olur. Sibernetikte enformasyon, bilgi veya mesaj; ölçülebilen, değerlendirilen, mukayese ve hesap edilebilen bir niceliktir.
Organize sistemler, aldıkları enformasyonla çeşitli hâl değişiklerine maruz kaldıktan sonra, bir denge konumuna yönelirler. Bir buhar makinesinde, çeşitli yükler karşısında buhar girişinin ayarlanarak hızın sabit tutulması; buzdolabının iç sıcaklığının belirli sınırlar arasında tespit edilmesi, kanda şeker seviyesinin veya elektrolitlerin sabit tutulması, hep birer denge tesis faaliyetidir. Organize sistemler kendi fonksiyonlarının sonuçlarını da kontrol ederler, çünkü elde edilen sonuçların da onlar üzerinde enformatik tesirleri vardır.
Bir buzdolabında iç hararetin, insan organizmasında kan şekeri seviyesinin veya sıcaklık derecesinin, bir buhar makinesinde hızın mutlaka bilinmesi gerekir. Ancak bu suretle, elde edilen neticenin, gayeye uygunluk derecesi tahkik edilerek, varsa hedeften sapmalar düzeltilebilir. Yapılan işin bir enformasyon olarak gerisin geriye sisteme iletilmesiyle bir feed-back ağı kurulmuş olur.
Sibernetikte, organize sistemlerin yapıları ile ilgilenilmez. Bir sibernetikçiyi ilgilendiren, sistemin çalışması veya fonksiyonudur. Bu bakış açısı ile bir uçaksavar topu ile parmağını burnuna götüren insan arasında bir ”denklik“ bulunduğu varsayılır. Çünkü her iki durumda da, yapılar çok farklı olduğu halde, belirli bir şeyin belirli bir hedefe en kısa yoldan ulaştırılması söz konusudur. Bir “fonksiyonlar bilimi” olan sibernetikte, yaptıkları işler fonksiyonel açıdan denk olduğu için aynı çerçevede ele alınabilen sistemlere “homolog sistemler” adı verilir. Bir sibernetikçinin en önemli faaliyet sahası da homolog sistemlerin inşaasıdır. Belirli bir sistemin modeli, yani homoloğu inşa edilirken; yapı bakımından bir benzerlik aranmaksızın, onunla aynı fonksiyon şemasına sahip bir başka sistem meydana getirilmeye çalışılır.
Fiziksel bilimlerde varlık ve olayların bizzat kendisi ele alınırken, sibernetikte daha ziyade, gayeleri incelenir. Hadiseler, sadece gayelerinin tahakkuku için gerekenleri ortaya çıkarmak amacı ile müşahede ve tetkik edilir. Buzdolabında bütün transformasyonların amacı, dolabın iç sıcaklığının belirli sınırlarda sabit tutulmasıdır. O halde bu hedefe erişmek amacı ile kurulan geri tepme bağlantıları, sadece bu gayenin nasıl gerçekleştirildiğinin anlaşılması için ele alınmalıdır. Yapılarla ile ilgili teferruat, sibernetikçiyi hiç ilgilendirmez. Yelkenle, kürekle, kömürle veya petrol ürünlerinden biriyle işleyen gemilerin tamamı, onun için belirli bir yere yük veya insan taşıma amacı ile kullanılan özdeş birer deniz taşıtıdır. Geminin ne ile işlediği değil, sadece yükü ile limana varış durumu ele alındığından, bütün bu gemi çeşitleri, fonksiyonel bakımdan, gördükleri iş noktasında homolog sistemler sayılır.
Bilinmeyen bir olayın, meselâ bir tabiat hadisesinin çözümünü arayan bir sibernetikçi veya biyolog, bir “black-box” problemiyle karşı karşıyadır. O, bu kutunun iç yapısı ile alâkadar olmayıp, sistemin amacını anlamaya çalışır.
Meselâ, bir geminin kaptan köprüsünde bulunan ve böyle bir yere hayatında ilk defa gelmiş bir insan düşünün. Gemi, açık denizde hareketsiz, bu şahıs da kaptan köprüsünde yalnız başına durmaktadır. Kendisine yardımcı olacak hiç kimse bulunmadığı için, gemi onun için bir “black-box” problemi teşkil eder. O anda şahsın karşı karşıya olduğu mesele, gemiyi sahile veya limana ulaştırmaktan ibarettir. Önünde duran dümen dolabı ve gemi telgrafı gibi araçlar da, “black-box”a enformasyon göndermeye imkân sağlayan ünitelerdir. Dümen dolabı sağa sola çevrilince, gemi de sağa sola dönmekte; telgrafın kolu ileri itilince gemi ileriye doğru, geriye çekilince de geriye doğru hareket etmektedir. Telgraf kolu ne kadar itilir veya çekilirse, geminin hızı o derece artmaktadır.
Bunları keşfeden şahıs, kapalı kutuya hangi türden ve ne miktarda eformasyon gönderince ne gibi karşılıklar alınacağını; yani, dümen dolabının dönme nispeti ile geminin istikamet değiştirme derecesi ve telgrafın itilme veya çekilme miktarı ile hızının değişme oranı arasındaki ilişkiyi kavramaya çalışacaktır. Diğer bir ifadeyle bu kimse, enformasyon ile yapılan iş veya “black-box”ın girişi (in-put) ile çıkışı (out-put) arasındaki ilişkileri araştıracaktır. Neticede şahıs gemiyi “kullanmayı” öğrenince, “black-box” problemi çözülmüş olacaktır. Artık o “sistemin dengesini” (homeostasisini) tesis edebilir, diğer bir deyimle gemiyi hedefe, yani bir limana ulaştırabilir.
Bu benzetme çerçevesinde gemi yerine, meselâ bir sinir hücresi ele alınabilir. Sinir hücresi “hep veya hiç” kanununa tâbidir. Yani, belirli bir eşik değerin altında kalan dış uyaranlara hiç cevap vermez. Bu eşik değeri aşan uyaranlara ise, uyaranın şiddetine tabi olmadan hep aynı karşılığı verir. Demek ki sinir hücresi, giriş ve çıkışı olan, belli bir iş yapan bir organize sistem, bir “black-box”tır.
Canlılarda birçok karmaşık sistem mevcuttur. Bunlarda tek tek organize üniteler kendi aralarında bir entegre sistem teşkil ederler ve bir taraftan kendi çalışmalarını düzenlerken, diğer taraftan da birbirlerini tanzim ederler. Bu şekilde bütün vücut için ortak bir denge durumu, bir “süper denge” hâli söz konusu olur. Buna sibernetikte “ultrastabilite” denir. Bu ünitelerden herhangi birinin denge durumundaki bir aksama, bütün sistemi etkiler ve bu da, baştan sona herbiri için bir reorganizasyonu gerekli kılar.
Sibernetik feed-back mekanizmalarına bir buzdolabı, basit bir örnek teşkil eder. Buzdolabının başlıca unsurları; elektrik ile işleyen bir motor, bu motorun çalıştırdığı bir kompresör ve onun dolaşımını sağladığı soğutucu bir sıvıdan ibarettir. Soğutucu sıvının devri daimiyle buzdolabının iç sıcaklığı devamlı düşürülmektedir.
Buzdolabının soğutma derecesini otomatik olarak ayarlamak için, motora elektrik sağlayan devreye bir termostat eklenir. Bu basitçe, motora elektrik getiren telin bir ucunun buzdolabının içindeki bir civalı termometrenin haznesine batırılması, diğer ucunun da termometrenin (-1) dereceye tekabül eden kısmına bağlanması sureti ile sağlanabilir. Bu şekilde, dolabın iç sıcaklığının (-1) derecenin altına düşmesi durumunda devrenin kesilmesi sureti ile motorun soğutma işlemi durdurulmuş olur. Dış ortamdan gerçekleşen ısı transferi neticesi bir müddet sonra dolabın içi ısınacak, civa sütunu da (-1) derecenin üzerine yükselecektir. Bu durumda motora elektrik sağlayan devre kapanacağından, soğutma işlemi tekrar başlatılacaktır. Böylelikle dolabın iç sıcaklığı, belirli sınırlar içinde sabit tutulmuş olur.
İnsanın vücut sıcaklığı çok daha kompleks bir sistemle 36ºC civarında sabit tutulmaktadır. Vücudumuzu dışarıdan ne kadar ısıtırsak ısıtalım; cilt damarlarının genişletilmesi ve terleme yolu ile ısı kaybı arttırılarak, sıcaklığın daima 36ºC civarında kalması sağlanır. Soğukta ise bir yandan tiroid salgısının arttırılması ve titreme yolu ile ısı üretimi arttırılırken, diğer yandan da cilt damarlarının büzülmesi ve kanın iç organlarda toplanması sureti ile ısı kaybı azaltılır. Bu arada serinleyebilmek için denize girmemiz, bir vantilâtörün karşısına geçmemiz veya ısınmak için kat kat giyinip, sobanın yanına oturmamız neticeyi değiştirmeyecek, eğer hastalanmazsak, ne yaparsak yapalım, vücut sıcaklığımız 36ºC civarında sabit kalacaktır.
Buhar makinelerinin hızı da otomatik olarak ayarlanır. Bir buhar makinesi çalışırken dönen volan, kendisine bağlı bir mili de döndürmektedir. Milin çevresine iki metal küre asılmıştır. Mil dönünce bu küreler merkezkaç kuvvetinin etkisi ile yanlara doğru açılırlar. Bu açılma hareketi, küreleri birbirine bağlayan bir halkanın yukarı doğru yükselmesine sebep olur.
Halkanın yukarı doğru yükselmesiyle makineye buhar sevkeden valfi kısılır. Böylece pistona gelen buharın basıncı azalır ve makinenin dönüşü yavaşlar. Bu yavaşlama, topların mile doğru yaklaşmaları sonucunu doğurur. Toplar eksene yaklaşınca, onları birbirine bağlayan halka da aşağı iner. Halkanın aşağı inmesi, valfin açılmasına ve silindire sevk edilen buharın tekrar arttırılmasına neden olur. Buna bağlı olarak makinenin hızlanması ile toplar, yine yana doğru açılır. Sonra, ortalarındaki halkanın yukarı doğru çekilmesini takiben valfin kısılması ile de aynı olaylar silsilesi tekrar vuku bulur.
Demek oluyor ki tıpkı buzdolabının sıcaklığını belirli sınırlarda sabit tutan düzen gibi, buhar makinesinde de bir mekanizma, hızı belirli değerlerde sabit tutmaktadır. Bir yük yüklendiğinde makine yavaşlar yavaşlamaz yine aynı şeyler olacak, bu yavaşlama metal küreler vasıtası ile buhar valfine bildirilerek, hız arttırılacaktır.
İnsanın “hareket sistemi”nde, çok daha mükemmel ve kompleks feed-back mekanizmaları mevcuttur. Daha önce, genel feed-back mekanizmalarında; sistemden çıkan tepki veya karşılığın hassas bir dedektör ile ölçüldükten sonra, eğer varsa, hedeften sapmaların, bir reaktör üzerinden “kontrol edilebilir faktörler”e iletildiğini görmüştük. Bu örneklerde, sisteme tesir eden “kontrol edilemeyen etkenler” nedeniyle meydana gelmiş olan sapmalar, kontrol edilebilen faktörler aracılığıyla sağlanan uygun tür ve büyüklükteki düzeltici etkilerle giderilmekteydi.
Hareket sistemimiz, sibernetik bir organizasyon ve işbölümü içinde faaliyet gösteren 5 ayrı nöral merkez tarafından yönetilir. En alt düzeyli merkez olan omuriliğin tipik ön boynuz motor nöronları üzerinde, hareket sistemimizin icra organları olan adalelerin kasılmasına etkide bulunan birçok nöral devre sonlanır. Bu nedenle bu bağlantı hattına “son ortak yol” adı verilir. Deneysel araştırmalarda, bir ön boynuz motor hücresi üzerinde yaklaşık olarak 5.500 sinaptik sonlanma sayılmıştır.
Omuriliğe başlıca, hiyerarşik olarak kendi üzerinde yer alan 4 ana merkez ile birçok farklı nöral üniteden nöral emirler gelir. Dizkapağımızın altına vurulmasıyla oluşan otomatik hareketlere benzer reflekslerden, iradeli ve bilinçli olarak gerçekleştirilen ince ve hassas hareketler için gerekli olanlara kadar her türden kasılma emri, nihai olarak omuriliğin ön boynuz motor nöronuna ulaştırılır.



Nörosibernetik



Ön boynuzdaki herbir nöron, kendine bağlı kas lifi grubuyla beraber bir “motor birim” teşkil eder. Eğer bu nörondan uyarı sinyali çıkarsa, ona bağlı adale lifleri kasılır. Nörondan herhangi bir uyarı gelmemesi halinde ise, kas lifleri gevşektir. Kaslar kemiklere, tendon ya da kiriş adı verilen yapılar ile bağlanırlar.
Adalelerin uygun sıra, süre ve miktarda kasılıp, gevşemeleri suretiyle yürümemiz, oturmamız, kalkmamız, kağıt-kalem tutmamız veya yazı yazmamız mümkün olur. Elimizde yokladığımızda, kaslarımızın istirahat halinde bile tam anlamıyla “gevşek” bir durumda olmayıp, belirli bir gerginlik düzeyini muhafaza ettiklerini algılarız. Bu durum; vücudumuzun tabii biçim ve pozisyonunun sağlanmasından, yerçekimine karşı koymaya ve incelikli ya da dakik hareketlere bir alt yapı oluşturmaya kadar birçok amaca hizmet eder.
Gerçekte “hareket”, gevşek bir adalenin kasılması veya kasılmış bir adalenin gevşemesiyle değil; “belirli kasılma ve gerilme düzeylerindeki pekçok adalenin bu gerginlik durumlarını gereken sıra ve düzen içinde ve en uygun ölçülerde değiştirmeleri suretiyle” sağlanan bir fonksiyondur.
Ön boynuzda yer alan ve kas etkinliklerinin nihai sorumlusu olan motor hücrelere, başlıca iki farklı kaynaktan sinirsel uyarılar gelir. Bunlar “hedeften sapmaları ölçen ve ince ayarlamalar için gerekli enformasyonu sağlayan dedektörler” ile “bu tür bilgileri farklı düzeylerde değerlendirip, gereken karar ve emirleri gönderen merkezler halinde organize olmuş reaktörler”dir. İlgili reaktörler, sinir sistemi içinde hiyerarşik olarak omuriliğin üzerinde yer alan 4 farklı merkezi yapıdır. Bu merkezi yapılar; “beyin sapı”, “bazal ganglionlar”, “beyincik”, ve “beyin kabuğu” olarak sıralanırlar.
Omurilik motor hücrelerine gelen diğer uyarıların kaynaklarının da icra organları olan kaslar ile çevrelerinde yer alan ilişkili yapılardaki dedektörler olduğunu söylemiştik. Kas fonksiyonunun en iyi şekilde kontrolu; sadece kasın motor nöronlarla uyarılması suretiyle sağlanamaz. Bunun için ayrıca kasın zaman içindeki anlık durum değişimlerini ilgili merkezlere bildiren feed-back enformasyonları da kullanılır.
Bu enformasyon, kasın belirli bir andaki uzunluğu, gerginlik derecesi ve gerginliğinin değişim hızı gibi parametreleri kapsar. Gerekli enformasyon, kaslarda ve kasları kemiklere bağlayan tendon adlı yapılarda çok sayıda bulunan iki grup reseptör aracılığıyla toplandıktan sonra, sinir sisteminin hareketin otomasyon ve regülasyonundan sorumlu merkezlerine ulaştırılır. Bu “alıcı” yapılar, “kas iğcikleri” ve “golgi tendon organları” olarak isimlendirilirler. Kas iğcikleri çevre yapılara “paralel” olarak, golgi tendon organları ise “seri” biçimde bağlanmışlardır.
Kas iğcikleri, esas olarak ait olduğu adale liflerinin zaman içindeki uzunluk değişimlerini ölçen dedektörler; tendon organları ise gerginlik düzeyine hassas reseptörlerdir. İğcikler, çevrelerindeki kaslara “paralel” konumda bağlı olduklarından; adale kasılınca, iğcik kısalır, adale gerilince iğcik de uzar. Kas iğcikleri en yoğun olarak, özellikle incelik ve dakiklik gerektiren hareketleri sağlayan kaslarda; meselâ elin ve parmakların ince ve küçük adalelerinde bulunurlar. Bu nedenle, belimizde yer alan kalın ve güçlü kaslardaki iğcik sayısı, el parmaklarımızdakilerin ancak %2’si kadardır.
Bir kapsülle çevrili olan kas iğciğinin iki ucunda, kasılma yeteneğine sahip olan özel lifler, orta kısmında ise, gerilmeye hassas reseptörler ile, omurilik motor nöronuna feed-back enformasyonlarını taşıyan sinirin mısır püskülüne benzeyen uç kısmını ihtiva eden bir çekirdek bölümü bulunur. Kas iğciğinin çekirdek bölümündeki bu dedektörler, bağlı oldukları adale grubunun uzaması halinde, merkezi sinir sistemine “gerilme” sinyalleri gönderirler. Kas iğciğinin çekirdek bölümüne ayrıca, kasılma sinyalleri getiren son derece ince bazı özel motor sinir lifleri bağlanmıştır. Bu ince sinir liflerinin gövde kısımları da yine omurilik ön boynuzunda yer alır.
Ayrıntılı incelemelerde, omurilik ön boynuzlarında yer alan motor nöronların yanında daha küçük yapılı ikinci bir grup sinir hücresinin bulunduğu görülmüştür. Bu özel nöronlar, ön boynuzdaki motor hücrelerin takriben %30’unu teşkil ederler. Bu özel sisteme “gama motor sistem”, bunlardan ayırt etmek için, asıl motor nöronlara da “alfa motor hücreler” adı verilir. Gama motor nöronların temel görevi, bazı hassas hareketlere yönelik adale kasılmalarına bir “servo kontrol mekanizması” ile otomatik bir düzenleme sağlamaktır.
Kas iğciklerinin içinde bulunduğu adale grubunun çekilme veya gerilme nedeniyle uzaması durumunda, iğciğin orta bölümü de uzar ve bu bölümdeki reseptörlerden, uzamanın derecesi ile orantılı olarak artan frekansta sinyaller gönderilmeye başlanır. İğciklerin ait olduğu adale grubunun kasılması ve bundan dolayı boyunun kısalması halinde ise bu deşarjlar kesilir. Bu şekilde insanın, yerçekimine karşı bedenini dengeleyerek iki ayağı üzerinde durmasını ve iradesi ya da şuuru ile kontrol etmeksizin otomatik bir tarzda yürüyebilmesini mümkün kılan bazı feed-back devreleri kurulmuş olur.
Bu feed-back sistemi, uzayan kastaki iğciklerin gerginlik sinyalleri göndermeye başlaması ile faaliyete geçer. Bu sinyalleri omuriliğe ulaştıran sinir liflerinin hücre kısımları, omurilik arka kök ganglionlarında bulunur. Bu ganglion hücreleri, omurilik içine uzanan diğer lifleri vasıtasıyla, gerilmiş olan adalelerin alfa motor nöronuna direkt olarak, bu adalelerin karşısındaki kas grubunun alfa motor nöronuna ise, bir durdurucu ara nöron üzerinden bağlıdır.
Bu devreler sayesinde, meselâ bir bacağımızı ileri atarken uzayan uyluk kaslarımızdan çıkan iğ cisimciğinin gönderdiği mesajlarla; ayağımızı yere sıkıca basabilmemiz için bu adaleler otomatik olarak kasılırken; karşı adale grubu ise, yine otomatik olarak gevşer. Yerçekimi sebebi ile yere doğru çekilen kaslarımız da aynı mekanizma ile dengelenerek, yere doğru çekildikleri oranda, otomatik olarak kasılırlar
Gama motor sinirler, bu feed-back devresini takviye eden bir “ince ayar” sistemi teşkil ederler. Gama motor nöronların emirleri sonucu kas iğcikleri, iki uçlarında yer alan özel lifler vasıtası ile gerilirler. Bu liflerin gücü ve iğcik sayısı yeterli olmadığından, bu durumda bariz bir adale etkinliği görülmez. Ancak, iki ucu gerilen iğciğin çekirdek bölümü de uzayacağından, tıpkı iğciğin bağlı olduğu adale grubunun gerildiği durumdaki gibi, iğcik merkezindeki reseptörlerden, omurilik arka kök ganglionlarına gerilme sinyalleri gönderilir. İğciğin çekirdek bölümü hassaslaşmış olduğundan, bu esnada bir de bağlı olduğu adale grubu uzatılırsa, gerginlik reseptörlerinden normal durumdakinden çok daha yüksek frekansta sinyaller çıkmaya başlar.
Gama motor sistemin faaliyeti, daha ziyade “beyin korteksi-bazal ganglionlar-beyincik” üçlüsünden inen nöral devrelerce düzenlenir. Bu yolla uyarılma eşiklerinin düşürülüp, duyarlılıklarının arttırılması sureti ile, kas iğciklerinin daha ince ve hassas hareketlerle ilgili refleksleri de koordine etmeleri sağlanmış olur.
Omurilik ön boynuz alfa motor nöronlarına feed-back enformasyonu sağlayan ikinci kaynak olan golgi kiriş organları, adale liflerinin tendona temas eden uç noktalarının yakınlarına yerleştirilmiş olan üzüm salkımı biçimli reseptörlerdir. “Paralel” konumlu kas iğciklerinin tersine, tendon organları çevre yapılara “seri” biçimde bağlanmışlardır. Bu nedenle adale ve kiriş gerildiğinde onlar da gerilirler.
Golgi tendon organları, diğer görevlerinin yanısıra, kuvvetle gerilen bir kasın, zıt yönde aniden aşırı olarak kasılması sonucu yırtılmasını veya bağlı olduğu yerden kopmasını önlemek için, bir sigorta devresi olarak da fonksiyon görürler. Belirli sınırlar içinde, uzatıldıkları oranda güçlü bir refleks kasılma cevabı veren adaleler, bu sınır aşılacak şekilde uzatıldıklarında, aniden gevşerler. Adalelerin yırtılmasını önleyen bu reflekse, ters uzama refleksi adı verilir.
Bu feed-back mekanizmasının reseptörleri, golgi tendon organlarıdır. Bu koruyucu mekanizmaları devre dışı bırakılan hayvanlarla yapılan lâboratuar çalışmalarında, elektrikle uyarma deneylerinden sonra adalelerde yırtılma ve kopma gibi hasarlara sık sık rastlanması, söz konusu feed-back bağlantısının ne kadar önemli olduğunu açıkça göstermektedir.
Guyton, golgi tendon organlarının fonksiyonları hakkında şunları söyler: “İğciklerle yönetilen bir feed-back mekanizmasıyla kasların uzunlukları otomatik olarak kontrol edilirken; tendon organları da kasların gerginliğini ayarlayan bir servo feed-back mekanizması oluştururlar. Bunun için, kasın gerginliği çok arttığı zaman, tendon organlarından kaynaklanan inhibisyonla bu gerginlik normal düzeyine indirilir.
Öte yandan eğer gerginlik çok azalırsa, tendon organından kaynaklanan bu “engelleyici” impulslar kesilir ve böylece kasın gerginliği artar. Kas gerginliğini kontrol eden bu servo feed-back mekanizması şöyle çalışır: Beyinden gelen sinyaller, omurilikteki bir nöron grubuna iletilerek belirli bir kas için gerekli olan gerginlik düzeyini bildirir. Bu sinyaller aynı zamanda alfa motor nöronlara da ulaşıp, ilgili adalenin kasılmasına neden olur. Kasılma derecesinin beyin tarafından belirlenen düzeye erişmiş olduğu golgi tendon organı tarafından tespit edildiğinde, alfa motor nöron faaliyeti otomatik olarak durdurulur. Böylece kasın daha fazla gerilmesi önlenerek, kasılma derecesi beyin tarafından tayin edilen seviyeye ayarlanmış olur.
Bu mekanizmanın birçok yararından birisi, hareketin otomasyon ve regülasyonundan sorumlu nöral merkezlerin; adaleleri, onların mevcut kasılma derecesine bağlı olmaksızın, amaca en uygun miktarda kuvvet uygulamalarını mümkün kılacak şekilde uyarabilmelerine imkân sağlamasıdır. Meselâ, kürek çekmekte olan bir kişi, küreğin en ileri noktadan en gerideki noktaya kadar hareket ettirilebilmesi için gereken kuvveti ayarlayabilir ve tüm yolculuğu boyunca bunu sabit bir şekilde sürdürebilir. Eğer ilgili feed-back mekanizmaları olmasaydı; kasların gerginliği, her kürek çekişte aynı kuvveti sağlayamazdı. Çünkü, kontrolsuz adalelerin boyları değiştikçe, onların kasılmalarıyla sağlanacak olan kuvvet miktarları da değişirdi. Hareketin regülasyonunda, muhtemel binlerce farklı durum ve hedef için, kasların belirli bir uzunlukta tutulmasından çok, belirli bir gerginlik düzeyini muhafaza etmelerinin sağlanması önemli ve gereklidir.”
Bu gibi feed-back mekanizmalarıyla sağlanan refleks cevapların yeterince uzun sürmesi için, omuriliğin bazı kademelerinde, ön ve arka boynuz hücreleri arasına ek devreler konmuştur. Bu devreler sayesinde, tek bir uyaran ile yeterince devam eden bir motor nöron aktivitesi ve dolayısı ile de kâfi süreli bir adale kasılması cevabı temin edilir. Duysal nörondan gelen uyaran, bu kapalı devrede sönene kadar dolaşarak, motor nöronu tekrar tekrar uyarır.
Omurilik, merkezi sinir sisteminin, hareket ve dengenin düzenlenmesinden sorumlu en alt düzeyli ünitesi olup, daha çok; veri ve bilgi toplama, bunları diğer merkezlere ulaştırma ve onlardan gelen komutları icra etme gibi görevler yapar. Bazal ganglionlar, beyincik ve korteks üçlüsü ise; “üst düzeyi” merkezlerdir.
Anatomik olarak omuriliğin karmaşık bir uzantısı gibi görünen beyin sapı, hem yerleşim şekli itibaryla, hem de hareket ve dengeyle ilgili faaliyetleri bakımından bu alt ve üst düzeyli merkezleri birleştiren bir “ara ünite” konumundadır. Beyin sapı özellikle “retiküler formasyon” ve “vestibüler sistem” gibi kısımları aracılığıyla, vücudun yer çekimine karşı dengelenmesi ve göz küresine bağlı olanlar başta olmak üzere bazı kasların otomatik hareketlerinin kontrolu gibi fonksiyonları yönetmekten sorumlu birçok nöral devre ve merkez içerir.
Retiküler formasyon veya diğer adıyla retiküler aktivasyon sistemi (RAS), bu kitabın üçüncü bölümünde de değinildiği gibi, omuriliğin üst kısımlarından başlayıp, tüm beyin sapı boyunca devam eden bir nöral ağdır. RAS’ni teşkil eden nöronların büyük bir kısmının lifleri ikiye ayrıldıktan sonra, bunların bir dalı aşağıya, omuriliğe inerek boyun, omuz, kol, bel ve vücudun diğer bölümlerinin kas hareketlerine katkıda bulunurlarken, diğer dal ise üst merkezlerle bağlantılar kurar.
RAS nöronlarının çoğu, beyin sapı boyunca homojen olarak dağılmış durumdadır. Geriye kalanlar ise bazı nukleuslar oluşturacak şekilde kümelenmişlerdir. “Stereotipik hareketler” denen ve genetik olarak önceden programlanmış olan bazı otomatik hareketler, bu nukleuslar tarafından yönetilirler. Beyin sapının üzerinde yer alan kontrol merkezleri tamamen hasara uğrayan kişilerde veya bu gibi merkezleri embriyolojik gelişim süreci içinde aksamış olarak doğan “anensefalik” bebeklerde yapılan gözlemler; gövdenin öne-arkaya eğilmesi, gerilme veya sağa-sola dönme gibi bazı beden ve baş hareketlerinin RAS’nin beyin sapındaki çekirdekleri tarafından otomatik olarak gerçekleştirildikleri ortaya konmuştur.
RAS nukleusları, vücudumuzun dengesinin özellikle yerçekimine karşı global olarak korunması için, uygun kasların önceden programlanmış uyarı örüntüleri çerçevesinde kasılıp, gevşemelerini sağlar. Böylece oturup, kalkarken veya yürüyüp, koşarken dengemizin korunmasını sağlayan daha karmaşık yapılı üst merkezlere yardımcı olurlar.
RAS bunun için, kendi çekirdeklerinden omurilik ön boynuz motor hücrelerine sinyaller gönderdiği gibi, sinir sisteminin daha üst merkezlerinden gelen çeşitli uyarıları toplayıp, değerlendiren bir ara istasyon olarak da faaliyet gösterir. Ancak bu aracılık faaliyetinin tek istisnası, motor korteksten gelen ve ellerle parmakların ustalık ve beceri gerektiren bilinçli, iradeli ve hassas hareketlerini düzenleyen sinirsel emirlerdir. Bu tür sinyaller, RAS’ne hiç uğramadan, doğrudan omuriliğin ilgili motor nöronuna ulaştırılır.
Beyin sapında yer alan hareket ve denge ile ilgili ikinci yapı, vestibüler sistemin merkezi olan “vestibüler nukleus”tur. Sistemin reseptör ve dedektörleri ise, şakak kemiklerinin içindeki sarmal biçimli organda bulunurlar. Reseptörler aracılığıyla toplanan enformasyon, vestibüler sinire ait liflerle sistemin nukleusuna getirilir. Burada ilk değerlendirmeleri ve yorumu yapılan veriler, hızla beyincik başta olmak üzere üst nöral merkezlere ve diğer ilgili birimlere ulaştırılır.
Vestibüler sistemin temel fonksiyonu, özellikle başın hareketleriyle vücudun ağırlık merkezinde meydana gelen değişimleri an ve an izleyerek yerçekimine karşı bir bütün olarak vücut dengesini koruyacak ve devam ettirecek kasların gerginliklerini otomatik olarak ayarlamaktır. Bu kaslar daha çok bel bölgesinde bulunurlar. Yine bu amaçla kol ve bacakların; ayrıca görüntü netliği için de göz kürelerinin vücut pozisyonundaki değişmelere eşgüdüm ve uyumlarının sağlanması da vestibüler sistem aracılığıyla yerine getirilen faaliyetlerdendir.
Vestibüler organın hareket ve denge dedektörleri, organın bazı kısımlarında reseptör birimleri teşkil edecek şekilde bir araya gelip, yoğunlaşmış olan “kıl hücreleri” ve çevrelerinde yer alan ilişkili yapılardan oluşur. Herbir kıl hücresinin vestibüler organın ortasındaki kanala bakan iç yüzü, sayıları ortalama 50 kadar olan ince tüğcük veya fırçamsı uzantı ile kaplıdır. Hücrenin bu yüzüne ait kenarların birinde de kalınca bir çıkıntı bulunur. Kıl hücresinin vestibüler organı dıştan çevreleyen memrana bakan dış yüzü ise, vestibüler sinire ait bir lif ile bağlantı halindedir.
Bazı kıl hücreleri istirahat halinde bile polarize, yani kutuplanmış bir durumda olduklarından, bu reseptörlerden hiç kesintisiz bir şekilde saniyede ortalama 200 frekanslı bir aksiyon akımı yayılır. Başın hareketine ve yer değiştirmesine bağlı olarak, kıl hücrelerinin üzerlerindeki ince fırçamsı uzantılar, kalın çıkıntının bulunduğu yöne doğru kıvrılıp eğildiğinde, daha çok sayıda kıl hücresi depolarize olur ve vestibüler sinir lifi boyunca yayılan impuls yoğunluğu artar. Bu ince fırçamsı uzantıların zıt yönde eğilmeleri durumunda ise kıl hücreleri hiperpolarize olarak uyarılmaya karşı dirençli hale geçerler. Bu durumda ise impuls yoğunluğu azalır.
Kıl hücrelerinin yüzeyindeki uzantı ve çıkıntılar, koyu kıvamlı jelatinimsi bir madde tabakasının içine doğru uzanırlar. Bu tabakanın içinde ayrıca, serbestçe yüzebilen kalsiyum karbonat kristallerinden ibaret küçük kürecikler de bulunurlar. Özgül ağırlıkları, içinde yüzdükleri jelatinimsi materyalden daha yüksek olduğu için, bu küreler, kişi hareketsiz durduğu sürece, bu tabakanın zemininde yer alan kıl hücrelerine ait fırçamsı çıkıntıların üzerine çökelme eğilimindedirler. Ancak şahıs hareket edince, kalsiyum karbonat küreleri önce, jelatinimsi materyalin içine karışır ve sonra tekrar çökelmeye başlarlar. Bu çökelme sırasında, üzerlerindeki çıkıntıları iterek eğmek suretiyle kıl hücrelerini uyarırlar.
Vestibüler organın ortasındaki boşluk ise endolenfa adı verilen su kıvamındaki başka bir sıvı ile doludur. Başın daha hızlı ve büyük ölçekli hareketlerinde bu sıvı, jelatinimsi tabakayı bir bütün olarak kitlesel bir şekilde itip, sarsarak bağlantılı kıl hücrelerinin daha şiddetli bir şekilde uyarılmalarına neden olur.
Vestibüler organ beş ana parçadan oluşur. Bu parçaların genel yapı plânı; içi sıvı dolu bir zardan müteşekkil tüpler ve küremsi oluşumlar şeklindedir. Tüpler, üç adet yarım daire biçimli kanal meydana getirirken; bu kanalların ikişer ucuyla kaynaşmış durumdaki yuvarlak biçimli birinci oluşuma “utrikulus” ve ona komşu durumda olan ikinci küremsi yapıya da “sakulus” adı verilir. Vestibüler sistemin özellikle başın statik konumuna ve ivmeli hareketlerine duyarlı reseptörleri, bu beş parçanın bazı bölümlerine yerleşmiş durumdadırlar.
Yarım daire kanalları, uzayın temel boyutlarını temsil eden ve aralarında dik açı bulunan üç farklı düzlem üzerinde yer alırlar. Bu kanalların ampulla bölümündeki denge ve konum reseptörleri, özellikle başın “açısal ivmeli hareketlerine” duyarlıdırlar.
Yarım daire kanalları, baş harekete geçerken bir “pozitif”, hareket sona erdiğinde ise bir “negatif” uyarı sinyali gönderir. Deneysel olarak yarım daire kanallarını uyarmaya yetecek minimum açısal ivmenin saniyede 1 derece kadar olduğu gösterilmiştir. Kişinin kafası hareket etmeye başladığında, yarım daire kanallarının içini dolduran endolenfa sıvısı, önce, “eylemsizlik” (inertia) nedeniyle yerinde kalma eğilimi gösterir ve başın hareketine paralel olarak yer değiştiren reseptör tabakasını geri iter.
Hareketin başlamasından 15-20 saniye sonra, endolenfa da artık başın bütününün yer değiştirmesine iştirak etmiş olur. Bu sıvının itmesinden kurtulan jelatinöz tabaka da normal pozisyonuna döner ve kıl hücreleri istirahat konumunu alır. Bu nedenle yarım daire kanalları ivmeli hareketlerde sürekli sinyaller yayarken, sabit hızlı hareketlere belirgin tepki vermezler. Başın hareketi sona erdiği anda, yarım daire kanallarının içindeki sıvı, eylemsizlik momenti ile hareketini dürdürme eğilimi göstereceği için, duran reseptör tabakasını yine iter ve kıl hücrelerini kısa bir süre uyarır.
Her yarım daire kanalı ayrı bir düzlem üzerinde yer aldığı için, başın mekanın her doğrultusundaki hareketi sırasında ayrı bir kanaldan farklı bir sinyal örüntüsü doğar. Bu enformasyonu değerlendiren üst nöral merkezler, özellikle de beyincik, hareketin yönünü ve hızını belirleyerek; gövde, kol ve bacakların pozisyonları ile göz kürelerinin hareketlerinde gerekli düzenlemeleri otomatik olarak yaptırırabilir..
Hareketlerin ve dengenin otomasyonunda beyinciğin özel bir yeri ve önemi vardır. Ancak, beyinciğin bu fonksiyon için ihtiyaç duyduğu enformatif desteğin önemli bir kısmını vestibüler sistem aracılığıyla sağladığını gösteren birçok deneysel veri ve bulgu mevcuttur. Bu olguya “dengenin korunmasında yarım daire kanallarının önceden sezme fonksiyonu” denir. Özellikle hızlı ve karmaşık hareketler sırasında, yarım daire kanalları hastalık nedeniyle faaliyet göstermeyen kişilerin dengeleri çok ciddi ve tehlikeli bir şekilde bozulmaktadır.
Yarım daire kanalları fonksiyon görmeyen hastalar, hızla ileri doğru hareket ederlerken aniden sağ veya sol taraflarına dönmeleri gerektiğinde, ilgili nöral merkezleri yeterince önceden gereken otomatik düzeltme ve dengeleme tedbirlerini alamadığı için, yaklaşık 1 saniye kadarlık bir süre içinde yere düşerler. Normal kişilerde, yarım daire kanalları, henüz yan tarafa dönüşle ilgili ilk kas hareketi bile başlamadan, üst nöral merkezleri uyararak denge koruyucu önlemlerin alınmasına imkân sağlarlar.
Vestibüler organın yarım daire kanalları dışındaki diğer iki parçasından utrikulustaki reseptörler “yatay”, sakulustaki reseptörler ise “düşey” konumda bulunurlar. Bu reseptörler, farklı doğrultulara yönelmiş bir konumda olmaları sayesinde, başın tüm yönlerdeki pozisyon değişikliklerini belirleyebilirler.
Utrikulustaki reseptörler özellikle başın, düşey ekseni çevresindeki konum değişmelerine hassastır. Bu reseptörler, başın düşey eksenden yarım derecelik sapmalarını bile derhal belirleyip, ilgli merkezleri durumdan haberdar ederler. Doğrusal ivmeli hareketlere de duyarlı olan utrikulus reseptörleri, ani hareketlerde vücut dengesinin korunması için gerekli tedbirlerin alınmasında kullanılacak enformasyonu toplarlar.
Meselâ, biri tarafından aniden geriye itilen bir kişinin vücudu arkaya doğru ivmeli bir hareket yapaken, utrikulustaki kıl hücrelerinin fırçamsı uzantılarına bağlı olan jelatinöz dedektör kitlesi, çevresindeki endolenfadan daha büyük bir eylemsizlik kütlesine sahip olması nedeniyle bir süre eski konumunda kalır ve bu arada geriye doğru harekete geçmiş olan bu sıvı tarafından itilir. Bu şekilde uyarılan kıl hücreleri, hemen ilgili merkezlere “Denge kaybolmak üzere !” anlamına gelen bir sinyal örüntüsü gönderirler. Onlar da, hiçbir bilinçli düşünme ve karar işlemine ihtiyaç duymaksızın, derhal otomatik olarak, başlamış olan geriye doğru devrilme hareketini durdurup, dengeleyecek kas hareketlerini gerçekleştirirler. Utrikulus reseptörleri tekrar başlangıçtaki konumlarını alana dek bu dengeleme hareketleri devam eder.
Sakulus ve utrikulus reseptörlerinin koordine ettiği fonksiyonlardan bir diğeri de, yüksek yerlerden inmekte olan kişilerin bacaklarındaki kasların gerginliğini, ayağın yere temas ettiği anda oluşacak zıt yönlü kuvvetlere karşı vücudun dengesini koruyacak şekilde ayarlamaktır. Vestibüler organları zarar görmüş kişler, engebeli yollarda yürürken veya otobüsten inerken sık sık bacaklarını incitir, bazen de ciddi şekilde sakatlarlar.
Beyin sapının üzerindeki bölgede; birçok nöronun gövde kısımlarının bir araya gelip, yoğun bir şekilde gruplaşmalarıyla oluşan çekirdek, nukleus veya ganglion denen yapılardan beş tanesi; hareketin kontroluyla ilgili devrelere ve fonsiyonlara sahiptir. Bazal ganlionlar adı verilen bu nukleus kompleksi, hem motor denetim hem de duysal aktivitelerin yönetimi hususunda çevredeki talamus gibi ara merkezler ve beyin korteksi ile işbirliği içinde önemli görevler yapar.
Bazal ganglionlar, hem korteks hem de beyin sapı yönünde engelleyici ve durdurucu sinyaller gönderirler. Deneysel çalışmalarda bazal ganglionların elektrikle uyarılması, tüm vücutta kasların gerginliğini azaltır ve onları gevşetir.
Bazal ganglionları tahrip edilen deney hayvanlarının bütün kasları aşırı bir şekilde gerilir ve sertleşir. Beyin sapından gerek korteks, gerekse beyin sapı yönüne gönderilen tüm sinyallerin ana çıkış kapısı, “globus pallidus” adı verilen parçadır. Yürümekte olan deney hayvanlarının globus pallidusları elektriksel olarak uyarıldığında, hayvan adeta donmuş gibi hareketsiz ve sabit kalır ve uyarı devam ettiği sürece hayvanlar durumlarını değiştiremezler.
Beyin etkinliklerini izleme ve görüntüleme teknikleriyle yapılan araştırmalarda, vücudun değişik bölümlerindeki kas aktiviteleri sırasında, beyin kabuğunun motor alanlarından önce, bazal ganglionlar ve beyincikte çeşitli uyarılma belirtilerinin başladığı ortaya konmuştur. Bu etkinlikten, muhtemelen irade, bilinç ve düşünme gibi entelektüel fonksiyonlara aracılık eden kortikal asosiasyon alanları sorumludur.
Benzer veri ve bulgular, bazal ganglionların esas görevlerinin, beyincik ile beraber, motor korteksin hareket kontrolu ve yönetimiyle ilgili plânlama ve icraatlarına destek sağlamak olduğunu gösterir. Meselâ, parmağımızı burnumuzun ucuna değdirmek üzere hızla harekete geçirdiğimizde, bazal ganglionlar bu eylemi genel ve global bir şekilde başlatan tüm kaslara hazırlayıcı sinyaller gönderirken, beyincik ise hareketin ince ayarı ve hedefe en uygun şekilde ulaşılabilmesi için gereken düzenlemeleri yaparlar.
Beyincik, beyin sapının arkasında yer alan ve kabaca beynin küçültülmüş bir modeline benzeyen bir organdır. Beyincik, sinir sisteminin zirvesindeki yapı olan beyin korteksi adına, tüm hareketlerin genel koordinasyon ve regülasyonundan sorumlu nöral merkez olarak faaliyet gösterir. Bu organ, özellikle koşma, daktiloda yazı yazma veya piyano çalma gibi hızlı ve ritmik kas hareketleriyle gerçekleştirilen etkinliklerde çok önemli rol oynar. Beyincikleri tahrip olmuş hastalarda kasların mutlak fonksiyon kaybı ya da felç gibi bir belirti görülmese de, hızlı ve ritmik hareketlerin koordinasyonu hemen hemen bütünüyle kaybolur.
Elektrikle uyarma deneylerinde beyincik üzerinden belirgin bir kas hareketi oluşturulamaz. Bu tür bulgular, beyinciğin doğrudan kasları harekete geçiren birincil sinyaller doğurmadığını gösterir. Buna rağmen, beyincik hasarı, özellikle kompleks ve hızlı hareketleri imkânsız hale getirmektedir. Çünkü beyincik, tüm adalelerin kasılma faaliyetlerinin zamanlaması, devam süresi ve kasılma derecesinin ayarlanması ile eşgüdümünden sorumludur. Beyincik, motor aktivitelerin kortekste plânmasına yardım ettiği gibi, beynin farklı kısımları tarafından başlatılan kas hareketlerine de düzeltici müdahalelerde bulunabilmektedir.
Beyincik, beyin korteksinin asosiasyon ve motor alanlarından aldığı plânlama ve icraat etkinliklerine ait haberlere paralel olarak, alt merkezlerden de kas hareketlerinin aktüel durumları ve nihai hedefleri hakkındaki en son bilgileri alır. Aynı zamanda an ve an tüm vücut kısımlarının durumu, pozisyonu, hareket hızı ve üzerlerine etkiyen kuvvetler hakkında da enformasyon toplar. Bu enformasyonu değerlendirdikten sonra; “motor sistemin amaçları” ile “icra organlarının halihazırdaki reel durumlarını” karşılaştırmak suretiyle ilgili kaslara sürekli olarak gerekli düzeltici sinyalleri gönderir.
Özellikle ritmik ve kompleks hareketler esnasında, bu kontrol ve ayarlama işlemleri için yeterli miktarda ve çok süratli bir bilgi akışı gerektiği için, beyincikle, alt ve üst düzeyli tüm reseptör, dedektör ve icra merkezleri arasında yüksek kapasiteli, hızlı ve çift yönlü nöral hatlar tesis edilmiştir. Bu hatlar sayesinde beyinciğin; hangi düzeyden kaynaklanırsa kaynaklansın; plânlanmalarından icralarının tamamlanmasına kadar hareket ve dengeyle ilgili bütün aktivitelerin tüm safhalarından anında haberdar olması ve gerektiğinde müdahalesi mümkün olur. Beyincik tek başına herhangi bir hareketi başlatmasa da, omurilikten vestibüle apareye, bazal ganglionlardan motor kortekse kadar tüm merkezlerin etkinliklerini koordine eder.
Beyincikleri zarar gören hastalar yavaş hareketler sırasında koruyabildikleri dengelerini hızlı ve karmaşık hareketler yaparken kaybederler. Denge kontrolunun en önemli sorunu, vücudun çeşitli kısımlarının pozisyon, kas gerginliği, yer değiştirme hızı ve benzeri özelliklerine ait enformasyonun beyne ulaşması için geçen zamandır.
Sinyalleri en hızlı ileten duysal yollarda bile, ayaktan kaynaklanan bir impulsun beyne ulaştırılması yaklaşık 15-20 saniye sürer. Hızla koşmakta olan bir şahıs, bu süre içinde 25 cm kadar yol alır. Bu nedenle çok hızlı hareketler sırasında beynin tüm vücut kısımlarının kesin konum ve durumlarını an ve an hiç gecikmesiz olarak bilmesi mümkün değildir.
Bu sorun, uygun nöral devrelerle donatılmış olan beyinciğin; vücudun değişik kısımlarına ait konum, hız, hareket yönü ve benzeri parametrelere ait enformasyonu irdeledikten sonra, bunların 15-20 saniye sonra alacakları değerleri “kestirmesi” suretiyle çözülür. Beyinciğin duysal ve kinetik tahmin kapasitesi, beyin sapında yer alan oluşumlardan çok daha yüksektir. Kortikal motor asosiasyon ve kontrol sistemi, beyinciğe plânlanmakta olan hareketlerin amaç ve nihai hedefleriyle ilgili bilgileri gönderir. Beyincik, icra organları olan kaslardan, eklemlerden ve ilgili yapılardan almakta olduğu enformasyonu derhal bu bilgilerle karşılaştırarak, aralarında gereken uygunluğun bulunup bulunmadığını belirler.
Hızlı motor aktiviteler sırasında motor korteks, amaçlanan hareketi sağlamak için, genellikle gerekli olandan çok daha fazla miktarda uyaran gönderir. Bu durumu düzeltmek için, sahip olduğu feed-back devreleri aracılığıyla beyinciğin, ilgili kas harekete geçtikten uygun bir süre sonra, motor korteksi yavaşlatması gerekir. Bunun için beyincik; önce konum, hız, ağırlık ve yön gibi fiziksel parametreleri değerlendirerek amaçlanan noktaya ne zaman ulaşılacağını hesaplar. Sonra bu neticelere göre, harekete zıt ve aynı yöndeki ilgili kas gruplarına; onları uygun bir sıra, şiddet ve ve sürede uyaracak veya engelleyecek sinyaller göndermek suretiyle amacın gerçekleşmesini sağlar. Farklı yön, süre ve şiddetteki bu sayısız uyarma ve baskılama komutlarının korteks tarafından bilinçli olarak ve tek tek düşünülerek verilmesi hem çok zaman alıcı, hem de pratik olarak imkânsız denecek kadar zordur.
Bu işi zorlaştıran nedenlerden biri, vücuttaki tüm kas etkinliklerinin fiziksel açıdan bir “sarkaç veya pandül” salınımı hareketi olmasıdır. Meselâ, kol hareket ettirilirken, bir salınım momenti gelişir.Bu hareketin durdurulması için bu momentumun sıfırlanması gerekir. Ayrıca, tüm pandüler hareketler belirli bir süre sonra “hedefi aşma eğilimi” gösterirler. Beyincik, kolu amaçlanan noktaya getirmek üzere, ters yönlü bir başka pandüler hareket başlatır.
Beyincikleri hasar görmüş hastalarda, işi tek başına yürütmeye çalışan korteksin komutlarıyla kol, istenen noktada durana dek, ileri-geri birçok salınım hareketi yapar. Normal kişilerde ise beyincik, çok hızlı sinyal ileten bilinçdışı kanallar üzerinden, hareketi hedeflenen noktada durduracak uygun “söndürme” impulsları gönderir. Bu söndürme işlemi, hareketlerin otomasyon ve regülasyonundan sorumlu sistemlerin temel unsurudur.
Daktiloda on parmakla yazı yazan bir kişinin hareketleri türünden etkinlikler o kadar hızlı gerçekleştirilirler ki, ilgili yapılardan merkezi sinir sistemine feed-back enformasyonunun gözardı edilebilir düzeydeki bir gecikmeyle ulaştırılabilmesi mümkün olmaz. Bu gibi kas faaliyetlerine “balistik hareketler” denir. Terim; “söz konusu tüm hareketlerin belirli bir mesafeye ulaşmak üzere başlatılıp, istenen noktaya erişilince de otomatik olarak durdurulmasının plânlanmış olması” anlamına gelir.
Beyincikleri ameliyatla çıkarılmış deneklerde bu gibi hareketlerin incelenmesi, bu organın fonksiyonlarının daha iyi anlaşılmasına yardım eder. Bu operasyondan sonra hastalarda ilk göze çarpan sorun; balistik türden hareketlerin başlangıcında yaşadıkları zorluktur. Hastalar bu tür hareketlere çok daha güç ve yavaş başlarlar.
İkinci olarak, hareketin uygun noktaya kadar sürdürülüp, amaca ulaşıldığında durdurulması da artık mümkün olamamaktadır. Beyincik bağlantılarını yitiren motor korteks, balistik hareketin plânlanmasından gerçekleştirilmesine kadar her basamakta çok fazla sayıda bilinçli düşünme işlemi gerçekleştirmek zorunda kaldığı ve bu süreçler, otomatik olanlardan çok daha uzun sürdüğü için, fazladan bir zamana ihtiyaç duyar. Başka bir ifadeyle bu, balistik otomatizmin yitirilmesi demektir.
Normal şartlarda beyincik; hareketlerin kontrol ve rügülasyonunda beyin korteksiyle sıkı bir işbirliği içinde çalışır. Bu işbirliği, özellikle birbirini izleyen hızlı ve seri hareketlerin “plânlanması” ve “zamanlanması” husularında önem taşır.
Hızlı ardışık hareketlerin plânlanması, beynin premotor ve duysal alanlarından beyinciğe kadar uzanan geniş bir bölgede gerçekleştirilir. Bu alanlarla bazal ganglionlar arasında da çift yönlü bağlantı hatları vardır. Kortekste başlayan harekat plânı, anında beyinciğe ve bazal ganglionlara da iletilir. Bir hareketten diğerine hızlı ve uygun bir şekilde geçilebilmesi, bu üç yapı arasında mevcut çift yönlü kanallardan yoğun ve süratli bir iletişim gerektirir.
Bu mekanizmanın işleyişi, bir hareket daha henüz yeni başlatılırken, beyincikteki birçok nöronda onu izleyecek olan bir sonraki hareketin elektriksel modellerinin hazılanmakta olduğunun uygun deneysel düzeneklerle gösterilmesi suretiyle ortaya konabilir. Bu bağlantılar sayesinde, beyincik, belirli bir anda icra edilmekte olan bir hareketin izlenmesini kendi altındaki merkezlere havale edip, daha sonraki basamakların koordinasyon plânlarıyla meşgul olma imkânını bulmuş olur.
Beyinciğin ardışık hareketlerin “zamanlama” fonksiyonunun önemi ve değeri, bu organları hasara uğramış olan hastalarda kendisini çok dramatik bir tarzda gösterir. Böyle kişiler, vücutlarının hareket halindeki değişik kısımlarının, belirli bir zaman dilimi içinde ne kadar yer değiştirmiş olacağını tahmin kestiremediklerinden, bir sonraki harketi ne zaman başlatmaları gerektiğini de doğru olarak tahmin edemezler.
Bu hastalar, seri ve hızlı faaliyetler sırasında el ya da ayaklarını çok erken veya çok geç uzatıp, çektikleri için, amaçlı hareket yeteneklerini ve dengelerini kaybederler. Beyincik lezyonları; yazı yazma, konuşma ve koşma gibi kompleks etkinliklerde koordinasyonun tamamen bozulmasına yol açtığı için, hastalar söz konusu faaliyetin ardışık basamaklarında, bir safhadan diğerine uygun zamanda ve biçimde geçemezler.
Tüm vücut kısımları, beyincik üzerinde de nokta nokta temsil edilirler. Böylece beyincik üzerinde tüm bedenin belirli oranlar ve ölçeklerde yer aldığı topoğrafik bir izdüşümü oluşur. Bu izdüşüm noktalarına, vücudun ilgili kısımlarında bulunan reseptörlerinden lifler gelir. Ayrıca buralardan da motor korteks, bazal ganglionlar ve vestibüler yapılarda bulunan benzer temsil alanlarına sinyaller taşıyan hatlar gider.
Deneysel olarak, beyincikleri üzerindeki “baş bölgesini” temsil eden alan kesilerek çıkarılmış olan maymunlar, bir koridor içinde koşarlarken, bu yolun sonundaki duvara ne zaman ulaşacaklarını “kestirme” yeteneklerini kaybetmiş oldukları için, genellikle o duvara çarparlar.
Omurilik ön boynuz motor hücrelerine bağlanmış olan hareketin yönetimiyle ilgili devrelerin bu alanda çalışan bilim adamların tarafından iki büyük gruba ayrılması artık gelenek olmuştur. Bu ayrım, bilimsel ve klinik araştırmalar ile çalışmalarda birçok yararlar sağlar. Bu devrelerin birini, temel yapısal unsurlarını ve fonsiyonel özelliklerini incelemiş olduğumuz ekstrapiramidal sistem teşkil eder. Beyin kabuğunun hareketin idaresinden sorumlu bölgelerinden kaynaklanan ve sinir sistemin en üst düzeyinden başlayıp en alt seviyesine kadar inen ikinci devreyi ise “piramidal sistem” oluşturur.
Dışarıdan bakıldığında beynimiz, kafatası boşluğunun iki tarafına yerleştirilmiş birer yarım küre ve bunların irtibatını sağlayan bir orta bölümden ibaret görülür. Beyin yarıkürelerinin üzerinde bazı kıvrımlar ile bu kıvrımların arasında oluklar bulunur. Dikkatle incelendiğinde bu kıvrım ve olukların belirli bir düzen içinde sıralanarak, her iki yarıkürede bazı simetrik alanlarlar teşkil ettikleri görülür. İki ana oluk, beyin yarıküresini; ön, arka ve şakak kısımlarından üç ana parçaya böler.
Yarıkürelerin ortasında, yukarıdan aşağıya doğru uzanan merkezi oluğun önünde ve arkasında yer alan korteks kıvrımlarında da beyincikte olduğu gibi bedenimizin bir izdüşümsel modeli yer alır. Bu olgu, deney hayvanlarında ve beyin ameliyatı için kafatasları açılmış hastalarda yapılan “elektrotlar aracılığıyla uyarma” çalışmaları sonunda elde edilen bulgulara dayanılarak ortaya konmuştur.
Uygun voltajda elektrik akımı ile merkezi oluğun önünde kalan kıvrım, nokta nokta uyarıldığında, bedenin ilgili yarısında bazı hareketler olmakta; meselâ, şahıs parmağını oynatmakta, kolunu kaldırmakta, bacağını çekmekte; merkezi oluğun arkasındaki kıvrımda bunlara tekabül eden noktaların uyarılması halinde ise, aynı beden bölgelerinde “batma, karıncalanma veya benzeri” duyumlar hissedilmektedir.
Bu tür deneylerle, merkezi oluğun arkasında kalan kıvrımda bedenden gelen duyu yollarının sonlandığı; önünde kalan kıvrımdan çıkan motor hatların da, bedenin ilgili yarısındaki kas gruplarına uzandığı ortaya konmuştur. Bir başka ifade ile, merkezi oluğun önündeki korteks kıvrımı hareketle, arkasındaki korteks kıvrımı ise duyu ile ilgili olup, bu iki kıvrımda beden, nokta nokta “temsil edilmektedir”.
Vücut kısımları kortekste, fonksiyonlarının inceliği ve kompleksliği ile orantılı genişlikteki bir sahayla temsil edilirler. Meselâ, el için ayrılan bölge, ayağınkinden çok daha büyük bir alanı kaplamakta, ele tekabül eden sahanın geniş bir kısmını da başparmak işgal etmektedir. Başa gövdeden daha büyük bir korteks alanı ayrılmıştır. Buradaki en geniş bölüm de ağız çevresine aittir. Korteksteki bu temsil olgusunda dikkati çeken bir diğer husus, vücut kısımlarının baş aşağı bir pozisyonda temsil edilmeleridir: En tepede ayaklara ait merkez bulurken; bunu gövde, el, baş ve yüz takip eder. Korteksin en arka kısmında görme ile ilgili, şakak bölgelerinde de işitme ile ilgili merkezler vardır.
Motor korteksteki nöronlardan başlayan piramidal sisteme ait devreler, öncelikle ve özellikle maharet ve ustalığa ihtiyaç gösteren ince, iradeli veya şuurlu olarak koordine edilen hareketlerin başlatılıp, sürdürülmesinden ve her türlü hareket için de, gerektiğinde bilinçli destek ve takviyenin temininden sorumludurlar.
Piramidal sistemin motor ve duysal merkezleri, merkezi oluğun önündeki ve arkasındaki kıvrımlarda yer alır. Motor korteksten çıkan piramidal yollar, piramid şeklinde geniş bandlar yaparak beynin orta bölümünden geçerken, buralardaki muhtelif çekirdeklere, talamusa, uyanıklık ve dikkat durumunu ayarlayan retiküler sisteme ve beyinciğe yan dallar göndererek, omuriliğe iner. Henüz yeni yürümeye başlayan bir çocuğun hareketlerinin hemen tamamı, piramidal sistem tarafından yönetilir. Erişkinlerin yeni öğrenmeye başladıklan faaliyetlerde de bu, böyledir. İradeli ve bilinçli olarak yürütülen piramidal fonksiyonlar, oldukça yorucudur. Çocuk ilk adımlarını büyük bir dikkatle attığından ve hareketlerinin en ufak ayrıntılarını dahi düşünerek gerçekleştirdiğinden, dengesini korumak için büyük bir gayret sarfeder. Ancak, zaman içinde yürüyüş otomatik bir davranış kalıbı niteliği kazanınca, artık iradeli müdahale olmadan da gerçekleştirilmesi mümkün hale gelir ve yorucu olmaktan çıkar.
Piramidal hücreler, bu öğrenme kayıtlarını bilâhare korteksin altında bulunan ekstrapiramidal sisteme gönderirler, ancak diledikleri anda müdahale hakları daima saklı kalır.
Aslında sinir sistemindeki “merkezler” daha çok geometrik veya anatomik bir anlam taşır; çünkü, fonksiyonel açıdan sinir sistemi, holistik bir tarzda çalışır. Bu çerçevede beyinciğin hareketlerin koordinasyonu, ahengi ve yumuşaklığı üzerinde önemli etkileri vardır. Ancak beyincik tüm fonksiyonlarını, piramidal ve ekstrapiramidal sistemle sıkı bir işbirliği içinde yerine getirir. Koordinasyon görevini gerçekleştirebilmesi için beyinciğe; adale, kiriş ve eklemlerdeki derin duyarlık reseptörlerinden, derideki temas dedektörlerinden, gözlerden, iç kulaktaki denge organcığından ve karın içi organlarından sürekli bir in-put akışı olur.
Hareketin, sadece ilgili kasların kasılması ile gerçekleştirilen basit bir faaliyet olmadığı, daha önce de belirtilmişti. Şimdi ilgili yapı ve mekanizmaların sibernetik açıdan özel bir önem taşıyan bazı yönleri tekrar ele alınacaktır: Ahenkli bir hareket için birçok farklı adale grubunun uygun bir sırada ve sürede kasılmaları, ayrıca harekete destek sağlamak üzere vücudun belirli kısımlarını sabitleyip, tespit eden fiksasyon kaslarının da takviyeleri gereklidir. Hem refleks cevaplar, hem de maharete ihtiyaç gösteren iradeli hareketler için sayısız adale grubunun hassas bir koordinasyon içinde kasılıp gevşemeleri şarttır.
İşte bu koordinasyon işleminde beyincik, büyük bir rol oynar. Bu nedenle beyinciğin hastalık ve tahribi durumlarında en sık rastlanan belirtiler; hareketlerin hız, sıra, kuvvet ve istikametindeki uyumsuzluk tablolarıdır. Ataksi adı verilen bu gibi durumlarda hastalar, sarhoşlar gibi düzensiz ve sarsak bir şekilde yürümekle kalmayıp, konuşma ile ilgili kasların koordinasyonlarının aksaması sonucu, kekeleme tarzı konuşma bozuklukları da gösterirler. Bu hastalar uzaktaki bir noktaya parmakları ile işaret etmek istediklerinde, elleri sarsılarak o noktanın çok altına veya üzerine uzanır. Beyincik hastalıklarında, istirahat halinde bir titreme görülmeyip; aksama, iradeli bir hareket başlatılınca tezahür etmektedir.
Normal bir şahıs, bir direnci yenmek için bir kolunu bükerken, direnç aniden ortadan kalkarsa, kolunun kapanma hareketini çabucak durdurabilir. Beyinciği hasarlı bir hasta ise aynı durumda, ön kolunun içe doğru hareketini frenleyemediğinden, kolu geniş bir yay çizerek arkaya kadar uzanır. Yine beyincikleri zarar görmüş hastalar, birden fazla eklemin faaliyeti ile icra edilen hareketleri yapmakta büyük zorluk çekerler. Bu esnada, birden durur, sonra sıçrayıcı ve kopuk kopuk çırpınmalarla, başladıkları hareketi tamamlamaya çalışırlar. Bu ve benzeri gözlemler beyinciğin, hareketleri düzenleyip, stabilize ve koordine etmedeki rolünün önemini açıkça ortaya koymaktadır.
Ekstrapramidal sistem ve beyincik tarafından “otomatik bileşeni” düzenlenen yürüme faaliyeti, hele iki ayak üzerinde yürüme, robotik ve mühendislik açısından harikulâde bir olaydır. Bu alanda lider durumda olan ABD ve Japonya gibi ülkelerde imâl edilen en mükemmel robotların bile, hareket yetenekleri bakımından, insanınkine kıyasla; ancak yürümeyi yeni öğrenmeye çalışan ve henüz “tay tay durabilen” küçük bir çocuğunki düzeyinde olduğunu ileri sürmek, çok mübalâğalı bir iddia olmasa gerektir.
Yürümekte oaln bir insanda, bir ayak yukarı kaldırılırken, diğer bacağın adalelerinin gövdeyi dengede tutabilmek için daha fazla kasılması, yukarı kaldırılan ayağın yumuşak bir hareketle ilerideki en uygun noktaya basması ve sonra bu hareket dizisinin diğer bacakla-üzerinde düşünülmeden, merhaleler tek tek ve şuurlu olarak kontrol edilmeden-benzer şekilde icrası, sibernetik prensiplerle sadece izahı ve taklidi değil, tasviri dahi son derece zor ve karmaşık bir olgudur.
Yürürken hiçbirimiz, “ben şimdi yürüyorum, önce sağ bacağımı 45 cm. öteye uzatıp, sonra sol bacağımı gereceğim, ... vb. şeklinde” düşünmeyiz. Ama ayağımızın mekân içindeki pozisyonunu ve ne uzunlukta bir adım attığımızı, adale ve eklemlerden gelen iç enformasyon sayesinde bilebiliriz. Adale ve eklemlerdeki özel reseptörlerce toplanıp, omurilik içindeki yollardan yukarıya doğru taşınarak ilgili merkezlere ulaştırılan bu enformasyona “derin duyarlık” adı verilir.
Derin duyarlık in-putlarının bir kısmı kortekse, yani bilinç düzeyine ulaştırılırken; diğer bir kısmı da bilinçdışı kontrol sistemleri olan ekstrapiramidal merkezler ile beyinciğe getirildikten sonra buralarda değerlendirilerek, hareket ve postürümüzde gereken ayarlamalar otomatik olarak yapılır. İkinci kısım derin duyarlılık enformasyonlarını kullanan otomatik kontrol ve ayarlama sistemlerinde bazen aksamalar olabilir. Böyle bir durumdaki bir insanın; meselâ, bacağına ait “iç postural enformasyon” sinir sisteminin ilgili merkezlerine ulaşmadığından, bu ayarlamayı gözlerinden gelecek “dış enformasyon” ile yapması gerekecektir.
Sinir sistemi frengisinden kaynaklanan “tabes dorsalis” adlı bir hastalıkta, bacaklardan gelen derin duyarlık yollarının omurilik içindeki bölümü tahrip olur. Bu hastalar yürürken ayaklarını hangi yöne, ne kadar uzatacaklarını gözleriyle ayar ve kontrol etmek zorundadırlar. Tıpkı, iniş takımlarının kontrol devreleri bozulan bir uçağın piste sert bir hareketle çarparak indikten sonra sağa sola yalpalayarak ilerlemesi gibi, kas ve eklemlerinden bilgi getiren devreleri kesik olan frengili hasta da, yürürken ayağını gereğinde fazla kaldırarak, adımını adeta “fırlatarak” atar. Ancak, ayaklarını gözleri ile kontrol ederek yürüyebilen hasta, karanlıkta bu bilgiden de mahrum kalacağından hiç yürüyemez ve gözleri kapalı iken ayakta duramaz. Bu sebeple hastalığın ilk belirtisi, bir sabah kalktıktan sonra, yüzünü yıkarken gözlerini kapatan şahsın yere düşmesidir.
Normal insanlarda hareketleri düzenleyerek, gereksiz enerji sarfını önleyen feed-back bağlantıları, bazı hastalık ve sakatlık hallerinde, dedektör ve reaktör arası enformasyon transferindeki yetersizlik veya gecikme sebebi ile işlemez duruma gelebilir. Hentbol oynayan bir oyuncu, karşısından gelen topa en kısa yoldan ulaşabilmek için iki türlü feed-back bağlantısından faydalanır:
1-) Oyuncu, gözleri ile, topun gelebileceği tarafları sürekli tarar,
2-) Kaslarından ve eklemlerinden gelen postural enformasyonu kullanarak, gövdesinin ve kollarının mekânda hangi konumda ve hangi durumda olduğunu belirler.
Bu iki çeşit bilgi, merkezi sinir sisteminde birleştirilip, değerlendirilerek, hedeften sapmaları sıfıra indirebilecek bir seri komutla uygun kasların, uygun zamanlarda, en uygun süre boyunca kasılması ve gevşemesi temin edilir. Bazen, duyu organlarından alınan “dış” ve eklemler ile kaslardan gelen “iç” enformasyon devrelerinden birisi kesilebilir.
Meselâ, elleri olmayan ve takma kollarla hentbol veya benzeri bir oyun oynamaya çalışan bir şahıs düşünelim: Bu kişi, adale ve eklemlerine ait iç enformasyondan yoksun bulunduğundan, takma ellerinin nerede olduğunu ancak gözlerinden sağlayacağı vizüel enformasyonu kullanarak bilebilir. Dış feed-back devrelerinin, iç feed-back hatlarından çok daha yavaş işlemesi sebebi ile bu şahıs, ancak çok yavaş gelen bir topu, gözleriyle kontrol ettiği takma eliyle yakalayabileceğinden, sadece havada ağır ağır hareket eden bir balonla oyun oynayabilecektir. Burada bir telâfi mekanizması kurulmak sureti ile, iç feed-back enformasyonu ihtiyacı, kısmen görme yolu ile sağlanan dış feed-back enformasyonları ile karşılanmaktadır.
Ölüme kadar, insanlardaki kontrol sistemleri, hiçbir zaman durgunluk hali göstermezler. 24 saat kesintisiz faaliyet gösteren feed-back mekanizmaları ile kurulan dinamik karakterli dengeler sayesinde iç ortamın temel özellikleri, değişim yönünde etkiyen tüm bozucu iç ve dış faktörlere rağmen daima belirli “sınırlar içinde” sabit tutulur.
Meselâ kan şekeri (90+110)/2=100 mg’da değil, 90 mg ilâ 110 mg arasındaki 20 mg’lık bir değer aralığında tutulur. Benzer şekilde kan basıncının da normal değerleri, 110 ilâ 130 mm Hg arasındadır. Kollarını ileriye doğru uzatmış olan bir kişinin ellerinde hafif bir sallanma hareketi olduğu görülür. Elimiz, bilek eklemlerimizin iki tarafından, birbirinin aksi istikamette kasılabilen iki adale grubu ile tespit edilmiştir. Bu gruplardan birisi kasıldığında, diğeri gevşetilir. Adale gruplarının kasılma ve gevşeme dereceleri, birer feed-back bağlantısı ile birbirlerine bildirilir. Elimizi düz olarak uzattığımızda, bir adale grubunun kasılması ile yatay düzlemden hafif bir sapma olabilir. Bu sapmanın derecesi, hemen karşı adale grubuna bildirilerek, düzeltici bir kasılma hareketi yapmaları sağlanır. Dengeleme mekanizmasının dinamik karakterinden dolayı, ellerini yere paralel olarak ileriye doğru uzatmış olan herkeste, bir miktar titreme hareketi görülecektir.
Ancak bazı durumlarda feed-back devreleri içindeki enformasyon iletiminde bir yavaşlama ve gecikme meydana gelebilir. Meselâ, elimizi ileri uzattığımızda, kas gruplarından birinin kasılma derecesini bildiren mesajlar, merkezi sinir sistemine gecikerek ulaştığında veya oradaki değerlendirilmelerinde bir yavaşlama veya gecikme olduğunda, ilgili merkezden çıkacak gevşeme emrinin karşı kas grubuna ulaşması da gecikecektir. Bu zaman içinde ilgili adale grubu gereğinden fazla kasılmış ve dolayısıyla sistemin dengesi bozulmuş olacaktır. Aynı nedenle, bu son durumun karşı tarafa bildirilmesi de gecikince, dengeler daha da fazla bozulacaktır. İşte, el titremesinin kabul edilebilir sınırları aştığı bu durum, bir hastalık belirtisidir.
Burada, gecikmiş feed-back’lerle düzeltilmeye çalışılan hatanın, zincirleme olarak daha büyük hatalara yol açması sonucu, denge durumu etrafında periyodik dalgalanmalar oluşmaktadır. Bunun normal, fizyolojik titremelerden ayırtedilmesi gerekir. Soğukta sinir sistemimiz, gayeli olarak feed-back mesajlarını geciktirmek suretiyle, kaslarımızda bir titreme hareketi meydana getirir. Böylece adalelerde ısı üretiminin artması nedeniyle vücut sıcaklığımız yükselmekte, ısınmamız temin edilmektedir. Tıpkı üşüyen bir insanın; iradeli olarak, durduğu yerde sıçramak ya da kollarını ve bacaklarını hareket ettirmek suretiyle ısınmasına benzer hareketlerle, irade dışı çalışan titreme mekanizması sayesinde, şahsın kastı veya kontrolu olmaksızın vücut sıcaklığı yükseltilir.
Parkinson adlı nörolojik rahatsızlıkta, feed-back devrelerindeki mesaj iletisinin gecikmesi nedeniyle ekstrapiramidal sistemin kas gerginliğini ayarlama fonksiyonu aksadığı için, ellerde geniş salınımlı titreme hareketleri başlar. Hastanın elleri ve parmakları, para sayarken yapılana benzer bir hareketi ritmik bir şekilde tekrarlayarak, titreşir. Yan bir etki olarak ısı üretimi de arttığından, Parkinson’lu hastalar sıcaktan aşırı derecede nahatsız olur ve daima serin, hatta soğuk yerleri tercih ederler.
Latince “auto” ön eki, “kendi kendine” manâsına gelir. Otomasyon ise endüstride kullanılan ve kendi kendine çalışan veya kendi kendini ayarlayan sibernetik cihazların çalışma tekniğine verilen isimdir. Otomasyonda kullanılan en basit yöntem “açık devre sistemi”dir. Burada, yapılan işin bir feed-back mekanizması ile kontrolu ve yeniden düzenlenmesi söz konusu değildir. Meselâ, içine para atılınca sigara, sandviç, veya meşrubat veren makinelerde bu sistem kullanılır. Atılan para, bir sistem tarafından kontrol edildikten sonra, karşılık gelen miktarda mal dışarıya çıkarılır
Daha karışık ve komplike otomatlarda sisteme sıcaklık derecesi, boyutlar, voltaj, ağırlık gibi birden fazla hususla ilgili bilgi verilmektedir. Üretilen mamulün hafızada kayıtlı olan programa uygunluğu, feed-back mekanizmaları sürekli kontrol edilmektedir. Bu tür sistemlere, “kapalı devre kontrol sistemi” adı verilir.
Kapalı devre kontrol sistemlerine eklenen bir hafıza ünitesi sayesinde, önceden yapılan imâlattan edinilen bilgilerin incelenip, değerlerdirilmesi suretiyle, yeni partilerin üretimlerinin otomatik bir şekilde mükemmelleştirilmesi mümkün olmuştur. Madeni levhaları, bir bobinden istenen kalınlık ve büyüklükte keserek, bunları tasnif eden ve ayrı ayrı depolarda biriktiren otomatik makineler yapılmıştır.
Bunlarda, sisteme bobin halinde giren metal levhanın kalınlığı, yer yer değişmektedir. Bu nedenle; sistemde tam otomasyonu temin için, gelen levhanın kalınlığını ölçerek kesen ve belirli kalınlıklardaki levhaları biraraya toplayan haznelerin kapaklarını açan ünitelerin bulunması gerekir. Ayrıca, bu işlerin, metal levhanın makineden geçtiği kısa süre içinde yapılıp, bitirilmesi gerekmektedir. Bunun için, manyetik tamburlar kullanılır. Bobinden çözülen metal levha, kalınlığını ölçen bir cihazdan geçer. Burada kalınlık, bir şifre veya kod halinde manyetik tambura kaydedilir. Diğer tarafta, bu kayıtları alan üç ayrı okuyucu kafa bulunur. Her bir kafa, belirli bir kalınlığa ait şifreye ayarlı olup, o kod ile karşılaştığında, bağlı bulunduğu deponun kapağını açmaktadır. Tambur dönerken, bir silici kafa da kaydedilen şifreyi siler ve onu yeni kayıtlara hazırlar.
Bir diğer otomat örneği de modern fırınlarda ekmek hamurunu otomatik olarak eşit parçalana bölen makinedir. Burada istenen şey, her ekmeğin aynı ağırlıkta olmasıdır. Aynı büyüklükteki hamur parçaları, yoğunluklarındaki farklılıktan dolayı, değişik ağırlıkta olabilir. Bu sebeple, büyüklüklerine göre kesilmeleri bir manâ ifade etmeyeceğinden, hamurlar önce tartılmakta ve ağırlıkları bir bilgisayarda değerlendirildikten sonra kesilmektedirler.
Otomatik vida yapma makinelerinde ise parçalar, makineye verilen programa göre belirli bir uzunlukta kesilip, uçları düzeltilerek, dişleri açıldıktan sonra, makineden çıkarılmaktadır. Bütün bu işler, programlayıcı bir hafıza ünitesi (disk, tambur veya manyetik bant) tarafından kontrol edilmekte ve insan eli dokunmadan bitirilmektedir.
Buzdolabında “sıcaklık” ve buhar makinesinde “hız” olmak üzere birer faktörün otomatik ayarı yapılmakta idi. Kapalı devre otomatlarda da ekmeğin ağırlığı, saç levhanın kalınlığı, vidaların uzunluğu, uçlarının spiral formu, kafa kısımlarının çentiği gibi 1 ilâ 3 faktör otomatik bir şekilde kontrol edilmektedir. İnsanda ise binlerce sistem, ayrı ayrı dengelendikten sonra, bunlar arasında da ideal bir sistemler arası denge hâli sağlanmaktadır. Buna üstün denge durumu veya ultrastabilite dendiğini belirtmiştik. Binlerce ayrı sistemin üstün denge durumunda birbirini dengelediği bir canlı, sibernetik açıdan, n (n>1.000 ) boyutlu bir “organize varlık” olarak kabul edilebilir. İnsan yapısı sistemler ile otomatlarda ise bu boyut, ancak tek basamaklı bir sayı mertebesindedir.




Uygulamalı Sibernetik




Sibernetikçilerin, canlılarda mevcut ultrastabilite hallerini sağlayan fizyolojik mekanizmaların, özellikle nöral bağ ve ağların basitleştirilmiş elektronik devreler şeklindeki taklitlerini birtakım makinelere bağlamaları neticesi, robotların yapımı mümkün olmuştur. Kurbağanın görme sisteminin bazı özellikleri taklit edilerek bu sistemin “elektronik modelleri” hazırlanmıştır. Bu modellerdeki devrelerin, hareket kabiliyetine sahip makinelere bağlanması suretiyle çeşitli türlerden robotların yapımı mümkün olmuştur.
Bu yolda ilk adımı atanlardan sibernetikçi G. Walter, robot bir kaplumbağa imal etmiştir. Bu kaplumbağa bir fotosel vasıtası ile devamlı surette çevresinde ışık “aramakta”, ışık kaynağını “görünce” ona doğru yaklaşmakta, bir süre karşısında durduktan sonra sanki “karnı doymuşçasına” kaynaktan uzaklaşıp, karanlık bir yere çekilmektedir. Orada bir süre duran robot, sanki yediklerini sindirdikten sonra, acıkmış gibi, tekrar bir ışık kaynağı aramaya başlamaktadır. Robot kaplumbağa bir engele rastlayınca durup, çevresinde dolaşarak yoluna devam edebilmektedir.
İnsan duyu ve sinir sisteminin yapı ve fonksiyon özelliklerinden faydalanılarak bir dilden diğerine çeviri yapan sistemler de geliştirilmiştir. 0 ve 1 işaretlerini bir kelime içinde sekiz defa tekrar etmek sureti ile, alfabenin bütün harflerini ifade etmek mümkündür. Tercüme yapan ilk sibernetik makineler, insan gözünün çalışma prensipleri taklit edilerek tasarlanmıştı. Yazılı bir metne baktığımızda, görüş alanımıza giren kelimeler, elemanlarına ayrılarak “0” ve “1” mesajları halinde kodlandıktan sonra, optik sinirler vasıtasıyla beynin görme ile ilgili merkezlerine iletilir. Gözümüzün retina tabakasındaki ışığa hassas hücrelerin fotosel benzeri modelleri hazırlanıp, bu fizyolojik bağlantı şemasına göre bir devreler sistemi kurulursa, görme hadisesinin kabaca taklidi mümkün olabilir.
Bu sistemde, rakamlar ve harfler dijital olarak kodlandıktan sonra bu enformasyon, hafıza ünitesine götürülür. Orada harfler kelimeler; kelimeler de cümleler halinde birleştirilir. Lûgat bölümünde bu kelimelerin yabancı dildeki karşılıkları bulunduktan sonra, bu karşılıklar “gramer bülümü”nde cümleler haline getirilerek yazıcı sisteme iletilir. Sibernetik prensiplerin uygun bir şekilde kullanılması sureti ile çok daha komplike bilgi işlem cihazlarının imali de mümkün görünmektedir.
Sinir sistemimizin buraya kadar anlatılan belli başlı çalışma prensipleri, elektronik hesap makineleri ile bilgisayarların ilk ve en yararlı ilham kaynağı olmuştur. Prof. A. Songar “Düşünen Makineler” başlıklı bir yazısında bu ilişkiyi şöyle anlatır:
İnsanların kendi güçleri ile kayıklarını, gemilerini yürüttükleri devirleri hatırlayalım. Bir çift küreği ve bir kürekçisi olan bir kayık, bir insan gücünde idi. Onu iki insan gücünde bir kayık haline getirebilmek için, iki çift küreğe ve ikinci bir kürekçiye gerek vardı. Kürekçilerin sayısını artırmak sureti ile okyanusları aşabilen kalyonların yapımı mümkün oldu.
Zaman geldi, J. Watt buhar makinesini keşfetti. Buhar gücü, artık kaynayan çaydanlıkların kapaklarını itmekle kalmıyor, koca koca pistonları da iterek, gemileri ve trenleri hareket ettirebiliyordu. Böylece birinci sanayi devrimi meydana gelmiş, insan gücünün yerini, makine gücü almıştır. Gerçi koskoca geminin hareketini, dolaylı olarak yine, ocağa kömür atan ateşçi sağlıyordu. Ama o güç, suyun kaynaması ve buharın pistonu itmesi ile çalışan buhar makinesinin araya girmesi ile binlerce defa yükseltilmiş oluyordu.
Güç yükselticilerinin keşfi ile makine çağına geçilen bu dönemi, makine kullanım sahasının genişlemesi yüzünden işsiz kalacaklarından korkan işçiler, protestolarla karşıladılar. Ama, sonuç hiç de öyle olmadı. Güç yükselticilerini, makineleri çalıştırmak için, yine insanlara ihtiyaç vardı; fakat şimdi o insanın kas gücünden çok, beyin gücüne ihtiyaç duyulmakta idi. Düşünen insan için artık yeni ufuklar, yeni iş sahaları açılmıştı. Zaman geldi insan, beyin gücünü, düşünme kabiliyetini de bir takım makinelerle çoğaltmanın yollarını aramaya başladı. Bunun için, sinir sistemi, insan için en zengin bir ilham kaynağı oldu.
Sinir sistemimizin otomatik olarak ayarladığı birçok faktör vardır. Meselâ, buzdolabı ve klimalarda olduğu gibi, insan vücudu için de bir otomatik sıcaklık ayarlama fonksiyonu söz konusudur: Beden sıcaklığımız, normal şartlarda 36oC civarında tutulur. Vücudumuzda hız ayarlama işlemlerine ise, kalbimizin dakikada 70-80 defa atmasından, vücuda giren mikropların bağışıklık sisteminin askerlerince en kısa zamanda kuşatılmasına, bağırsak hareketlerinden, refleks karşılıklara kadar birçok fizyolojik faaliyet örnek olarak verilebilir. Gözbebeğimiz, gözümüzden içeri giren ışığı belirli bir düzeyde tutabilmek için devamlı olarak açılıp, kapanırken, kanın oksijen seviyesi de, alyuvarlarla sürekli takviye edilmektedir.
Ruhsal hayatımız da ayarlamalara ihtiyaç gösterir. Kesintisiz bir enformasyon işleme faaliyeti ile sağlanan denge, dışarıdan yeni gelen verilerle devamlı bozulur; bu ise, bize elem verir. Haz duygusuna ulaşabilmek için yeniden sağlıklı kararlara ve denge konumuna ulaşmamız, düşünce ve duygu çevrimini normal kanalına sokmamız gerekir. İnsan vücudundaki ayarlama faaliyetlerinin herbiri, bir diğeri ile bağlantılıdır. Bunlardan birindeki bir bozukluk veya normalden sapma, bütün diğer sistemlere de yansır.
Sinir sistemimiz, bunların hepsini bir arada dengede tutabilmek için, mütemadiyen çevreden bilgi toplar; sonra o bilgileri değerlendirerek işler ve gerekli düzenleyici-ayarlayıcı emirleri gönderir. Bu işleri, sahip olduğu milyarlarca hücre vasıtası ile yapar. Bu hücreler, kendi aralarında çok karmaşık bir sistem meydana getirmişlerdir. Bir taraftan belirli fonksiyonlar ve görevler için belirli merkezler şeklinde toplanırlarken, diğer taraftan da birbirinin çalışmasını kontrol eden farklı kademeler ve katlar halinde sıralanmışlardır.
Bir buz dolabı veya buhar makinesi, yalnızca bir görevi yerine getiren “tek boyutlu” bir “düşünen makine” olarak kabul edilebilir. Bu yaklaşımla, düşüncenin boyutlarını arttırmanın, yani makinelerin görebileceği işlerin sayısını çoğaltmanın tek çaresi, içindeki otomatik ayarlama elemanlarının sayısını artırmaktır.
Bir buhar makinesinin üzerine, bir buzdolabının bağlandığını farz edelim. Bu acayip kombine sistemde, buzdolabı sıcaklık değişimlerine ilâveten, buhar makinesindeki hız değişimlerine dair enformasyonu da alıp, değerlendirilirken; buhar makinesi de hız değişimiyle ilgili olanlara ek olarak sıcaklık değişimlerine ait datadan da haberdar olur ve bundan etkilenirse, o zaman her ikisi için de ayarlanarak sabit tututulacak ortak birer “sıcaklık ve hız” derecesi söz konusu olur. Buzdolabı ve buhar makinesi bir araya geldikleri zaman, hem hızı hem de sıcaklık derecesini ayarlayabilen kombine bir “iki boyutlu” düşünen makine ortaya çıkar.
Elektronik hesap makinelerinde, çözülebilecek problemlerin sayısını artırmak için, devre elemanlarının sayısı arttırılır. Her bir eleman, bir elektronik anahtar devresidir. Sinir hücresinde olduğu gibi, bunlarda da “açık” ve “kapalı” olmalarına göre sadece iki farklı durum söz konusudur. “1 eleman için 2, 2 eleman için 4, 3 eleman için 9, 4 eleman için 16,...vb” durum mümkündür. Elektronik devrelerde dolaşan akımın sürati de göz önünde bulundurulursa, yeterli sayıda eleman ihtiva eden bir sistemin aynı anda, ne kadar çok ihtimali, ne kadar kısa bir süre içinde hesaplayabileceği kolayca anlaşılabilir.”
Görüldüğü gibi, elektronik hesap makineleri, ihtiva ettikleri devrelerin sayısı ile doğru olarak artan bir oranda “akıllı”dırlar. Sibernetik, elektronik ve bilgisayar bilimleri gibi disiplinlerin temel ilkeleri açısında oldukça basit görünüşlü hayvanların nöral hücre, doku ve organları bile; son derece mükemmel şekillerde dizayn edilmiş hızlı ve yüksek kapasiteli enformasyon işlemi sistemleri olarak faaliyet göstermektedirler. Prof. N. Hariri, sinir fizyolojisi konusundaki kitabında19, en karmaşık yapılı elektronik hesap makinelerinin, teknolojik bakımdan ancak bir solucanın sinir sisteminin komplekslik derecesine ulaşabildiğini ifade eder.
Hep veya hiç kanununa göre çalışan nöronların, çevreden gelen uyarılma eşiği üzerindeki uyaranlara cevap verirken, altında kalanlara ise cevap vermediği; eğer bir cevap verilmişse bunun, uyarandan bağımsız olarak daima ayni şekil ve şiddette olacağı daha önce de söylenmişti. Bu özellik, bir elektrik devresinin çalışmasına benzetilebilir. Devredeki elektrik anahtarına belirli bir kuvvetle başıldığı zaman, devre kapanacak ve devredeki lamba yanacaktır. Tatbik edilen basınçla, düğme yayının direncini aşan bir kuvvet sağlandığında devre kapanacak ve akım geçecektir. Bu işlem ister parmakla veya ayakla basarak, isterse çekiçle veya balyozla vurarak yapılsın, netice değişmeyecektir. Uygulanan kuvvetin düğmenin yayının direncini aşmadığı durumlarda ise hiç cevap alınmayacaktır. Devreden akımın geçmesi, yani ampulün yanması (1) hâli, akımın geçmemesi yani ampulün yanmaması da (0) hâli olarak kabul edilirse, “binary system” (ikili sistem) adı verilen bir kodlama sisteminin temel unsurları elde edilmiş olur.
Denizciler flâma adı verilen birtakım bayraklar vasıtasıyla haberleşirler. İki elinde birer flâma bulunan bir bahriyeli, 4 farklı mesaj gönderebilir:
1-) Sol el kalkık, sağ el inik (1,0),
2-) Sol el inik, sağ el kalkık (0,1),
3-) İki el de kalkık (1,1),
4-) İki el de inik (0,0).
Bu şekilde iki denizci yan yana durarak “0001, 0010, 0100, 1000, 0011, 0111, 1111, 0101, 1010, 1001, 0110, 1100, 1011, 1110, 0000 ve 1101” olmak üzere 16 farklı mesaj verebilirler. 2 sembolle 4 (22), 4 sembolle 16 (42) mesaj verilmesi, kullanılan sembol sayısı (n) ile iletilebilen mesaj sayısı arasında (2n ) şeklinde bir ilişki olduğuna işaret eder.
İnsan beyninde ortalama olarak 13 milyar kadar hücre bulunduğunu kabul edersek göre, bunlarla iletilebilecek mesaj sayısı (213 000 000 000) mertebesinde olur. Kâinatta mevcut atom sayısının 2300 olarak hesap edildiği düşünülürse, insan beyninin bilgi işleme kapasitesinin ne kadar büyük olduğu anlaşılabilir.”
İnsan beyni ve bilgisayarlar farklı açılardan ve çeşitli özellikleri bakımından karşılaştırılabilirler. Bunlardan biri, “hafıza fonksiyonları”dır. Temelde, iki sistemde de depo edilmiş bilgilerin, icabında hatırlanması gerekir. Bilgisayarlarda bu iş için kullanılan metoda “adresleme” denir.
Bilgisayarların hafıza üniteleri, herbirinin belli bir numarası veya adresi olan çok sayıda gözden oluşmuş bir kafese benzetilebilir. Eğer adres, yani gözün numarası biliniyorsa, istenen bilgiye ulaşılabilir. İnsan hafızası ise, bilginin çağrışımına dayanan farklı bir teknikle çalışır. Kognitif psikolojiye ayrılan bölümde oldukça ayrıntılı bir şekilde ele alındığı üzere insan beyninde birkaç farklı hafıza ünitesi bulunur ve bunlardaki kayıtlar, öncelikle, dışarıdan verilen suni bir adrese göre değil, muhtevasına ve kayıt bağlamına göre hatırlanır. Aradaki fark nicel olduğu kadar da niteldir. Bilgisayarlarda da çağrışım prensiplerinin uygulanması ile bilgi erişim hızının ve hafıza kapasitesinin arttırılması yönündeki çalışmalarda çok ümit verici sonuçlar alınmıştır.
Bilgisayarlar ile insan beyni arasındaki bir diğer temel farklılık ise bilgi işleme biçimlerindedir. Bilgisayarlar, bütün parametreleri ve ayrıntıları verilmemiş datayı işleyemezler. Verilen komuttaki bir eksiklik-diğer bölümlerden tamamlanabilir nitelikte de olsa-faaliyete geçmeye bir engel teşkil eder. İnsan beyni ise alışılmadık ve tamamen belirli olmayan verileri de kabul eder ve aradaki boşlukları doldurabilir.
Bu kitabın kognitif psikolojiye ayrılan bölümünde çeşritli örneklerle ele alınmış olduğu gibi, insan beyninde birbirinden tamamen farklı yapı ve işleyiş özelliklerine sahip birden fazla sayıda bilgi işlem sistemi bulunmaktadır. Bugünkü bilimsel araştırma “teknikleri” ile bunlardan iki tanesini kesin bir şekilde ortaya koyup tanımlamak mümkün olabilmiştir. Bunların “donanım”larını esas olarak sağ ve sol beyin yarıkürelerin kortekslerini oluşturan yapılar temsil eder. Sol yarıkürenin bilgi işlemcisi “dijital”, sağ yarıküreninki ise “analog” bilgisayarlara benzer. İnsanların büyük bir çoğunluğunda “aritmetik” ve “kelime” işlemcileri sol; “bütünleme-buluş-icad-ilham-sezgi” işlemcileri ise sağ yarıkürede bulunur.
Henüz tüm yapı ve fonksiyon özellikleri anlaşılamamış olmakla birlikte; beyin korteksinin altında kalan başka enformasyon işleme sistemleri de vardır. Bunlardan en iyi bilinenlerden bazıları genelde bilinç dışı ve otomatik olarak çalışmakta; bir kısmı nötr bilgi kayıtlarını saklayıp, proseslerlerken; diğer bir kısmı ise duygusal yaşantılarımıza ait anıları saklayıp, gerektiğinde son derece büyük bir hızla bunları işleyerek, aktüel durum için gerekli tepkileri belirleyebilmektedirler. Korteks altı merkezler; kayıt ve çıkarım işlemlerini dilsel kavramlar ve soyut kodlarla yapabildikleri gibi; ses, görüntü, tat, koku; ya da haz ve elem gibi çok faklı kodlarla da yapabilmekte ve ihtiyaç halinde bu kayıtları biribiriyle karşılaştırıp, gerekli sonuç veya kararlara ulaşabilmektedir.
İnsan beyni ile karşılaştırıldığında, bilgisayarlar, sadece çok basit bazı temel işlemleri yürütebilirler. Ancak bu basit işlemleri çok büyük bir hızla gerçekleştirerek ve defalarca sağlama yaparak karmaşık sonuçlara ulaşabilirler. İnsan beyni daha yavaş çalışır, ama buna karşılık, arka arkaya değil, birbirine paralel işlemler yaparak, aynı anda birbiriyle karşılaştırılabilecek çok sayıda sonuç üretir. Ayrıca bilgisayarların kendilerine önceden verilen predetermine sınırlar dışına çıkarak yenilik getirme; tenkit, keşif ve soyutlama kabiliyetleri de yoktur. Ve unutulmamalıdır ki; şu anda mevcut bulunanlar gibi, gelecekte yapılacak olan tüm bilgisayarlar ile bunların işletim programları da insan beyninin ürünleri olacaktır.
Prof. D. Cüceloğlu, bilgisayarların ve insan beyninin bigi işleme kapasitelerini şöyle karşılaştırır: ”Bilgisayar yapımında kullanılan mikroprosesörler son yıllarda o kadar küçülmüştür ki, otuz sene önce bir binanın bütün bir katını boydan boya dolduran bir bilgisayar düzeneğinin fonksiyonlarını, bugün elde çanta gibi taşınabilen tek bir bilgisayar yapabilmektedir. Mikroprosesör yapımı çok daha gelişse ve şimdikinin binde biri küçüklüğüne ulaşılabilse bile, insan beyni kapasitesinde bir bilgisayarın, yer küresinden daha büyük bir hacim kaplayacağı hesaplanmaktadır.”20 Robotik ve enformasyon teknolojisi alanındaki çalışmalarıyla ünlü araştırmacı G. Walter’ın hesaplarına göre, insan beynini fonksiyonlarının ancak milyonda birini yerine getirebilecek basit bir taklidinin çalıştırılabilmesi için yaklaşık bir milyar watt/saat kadar enerji gerekecektir.
Oysa; milivolt, yani voltun binde biri mertebesindeki bir elektrik akımı kullanarak “bilimi, felsefeyi, sanatı ve tüm uygarlığımızı tasarlayabilmeye” muktedir olan ve bilgisayarlarla kıyaslanamayacak üstünlükte olan insan beyni, 1500 cm3’lük kafatası içine sığdırılmıştır. Böylesine az malzeme ve enerjiyle bu kadar yüksek bilgi işleme kapasitesi sağlayan insan beynini sıradan kelimelerle tanımlamak çok zor görünüyor. O, sanki tek başına Yüce Yararatıcı’nın sonsuz bilgi ve kudretini temsil eden mucizevi bir bilim, teknoloji ve sanat abidesi gibi bilinmeyen pekçok boyut ve yönüyle incelemelerimize açık bir şekilde –görünüşte “kimilerini” yanıltan bir sadelik ve tevazuyla -gerçekte ise büyük bir ihtişamla öylece başımızda durmakta...

















Hiç yorum yok:

Yorum Gönder