ÖĞrenmek nediR, neden öĞreniyoruz, nasil öĞreniyoruz

TEKRAR FARKLILAŞMA OLAYI VE BİR HÜCRENİN KADERİ SORUNU

Bir hücre, görünür değişiklikler başlamadan çok önce, hangi yönde gelişeceğine dair bir karara sahip olur. Çeşitli teknikler yardımıyla embriyonun içinde yer alan bir hücrenin ne olacağı (ne yönde gelişeceği) yakından izlenebilir. O hücre ölecek mi, bir nöron haline mi gelecek, yoksa başka bir tür bir hücre mi olacak bütün bunları izlemek mümkündür [6].

Ancak, bir hücrenin “kaderini bilmek” demek, onun “intrinsic” yani “determiniert”, yani mutlak bir şekilde “kendisine ait”, onunla birlikte varolan özelliklerini bilmek demek değildir! Çünkü böyle birşey yoktur! Çevreden bağımsız, mutlak anlamda iç dinamik diye birşey yoktur!
Bir diğer uç nokta da, herşeyi dış dinamikle açıklama gayretidir. Yani, bir hücrenin kaderini belirleyen faktörün sadece onun bulunduğu yer olduğu, hücrenin, sadece dışardan gelen etkilere (sinyallere) göre farklılaştığı anlayışıdır.
İç dinamikle dış dinamiği biribirlerinden ayrı olarak ele alan, bunları mutlaklaştıran bu görüşlerin ikisi de yanlıştır ve aslında her ikisinin altında yatan dünya görüşü de aynıdır: Mekanik materyalizm! Gerçek ise, bu iki uç noktanın-görünüşün ötesindedir. İç dinamikle dış dinamiğin nasıl birlikte çalıştıklarını, süreci nasıl birlikte oluşturduklarını, neden biribirlerinden ayrı olarak düşünülemeyeceklerini daha önce gördük.
Bir hücrenin kaderinden bahsederken bundan ne anlaşılması gerektiğini, onu başka bir çevreye naklederek daha iyi anlayabiliriz. Örneğin bir tavuğun kanadıyla bacağını ele alalım. Bunların her ikisi de adale, kemik ve deriden oluşurlar. İki organ arasındaki farklılık, bu dokuların farklılığından değil, bunların biribirlerine nasıl bağlandıklarından kaynaklanmak-tadır. Embriyoda, bu organların ikisi de, aşağı yukarı aynı zamanda, belirli tomurcuklar şeklinde oluşarak gelişmeye başlarlar ve başlangıçta, her iki tomurcukta bulunan hücreler arasında hiçbir fark yokmuş gibi görünür. Ancak basit bir deney görünüşteki bu halin yanıltıcı olduğunu gösterecektir. Eğer bacağa ilişkin tomurcuktan alınan bir doku parçası burdan kesilerek kanadın bulunduğu kısma aşılanırsa, daha sonra buradan, yani kanattan bir parmağın çıktığı görülecektir. O halde farklılaşma, sonuçları gözle görülür hale gelmeden çok önceleri başlamaktadır. Kanada aşılanan parmak parçası da burada halâ dışardan gelen sinyallere cevap vermektedir, ancak sonunda burada gelişen kanat değil bir parmak oluyor. Öyle anlaşılıyor ki, vücudun çeşitli kısımlarını düzenleyen sinyal sistemleri kanat ve bacak için aynıdır, ancak, iç dinamik farklı olduğu için, gene de buradan bir parmak çıkıyor. Belirleyici olanın sadece dış dinamik olmadığının en güzel açıklamasıdır bu [6].
Peki, aşılama olayından sonra, aşılanan dokuya dışardan farklı sinyaller gelmeye başlasaydı ne olurdu? Bu soruya yukardaki örneği düşünerek cevap vermek gerekirse, “hücrelerin öleceğini” söylememiz gerekirdi. Çünkü burada, aşılama olayı gerçekleşmeden önce hücreler farklılaşarak belirli bir kimliğe sahip hale gelmişlerdir. Artık onların hayatta kalabilmeleri için, dışardan, onlar tarafından bilinen belirli sinyallerin gelmesi gerekir. İçerdeki RP sistemi ancak bu sinyalleri işleyebilecek şekilde gelişmiştir. Ama eğer aşılama işlemi farklılaşma henüz daha gerçekleşmeden önce olsaydı, bu durumda, hücrelerin içine girdikleri yeni ortamı öğrenerek, ona göre bir kimlik geliştireceklerini söyleyecektik. Hücrelerin farklılıklarını-öğrenerek gerçekleşmeleri, kendi içlerinde potansiyel olarak sahip oldukları gerçekleşmesi mümkün olanaklardan bazılarının çevreden gelen etkilere göre gerçekleşerek objektif gerçeklik haline gelmesi olayıdır.
Farklılaşmak, başlı başına bir öğrenme-öğrenerek gerçekleşme sürecidir dedik. Çünkü farklılaşmak, çevreden gelen informasyonların işlenilmesi sürecinde hücrelerin sistem içindeki görevlerini öğrenmeleri demektir. Bu ise, pratik olarak, belirli fonksiyonları gerçekleştirebilmek için gerekli olan gen açılım faaliyetlerini öğrenmek anlamına gelir. Ama, gen açılım faaliyetini gerçekleştiren de, kendine özgü, işleyen bir RP sistemi değil midir. O halde öğrenerek farklılaşmak, aslında öğrenerek gerçekleşmektir. Kendi kaderini öğrenerek belirlemektir. Kendi kendini yaratmaktır.
Sinir sisteminin ve beynin gelişimi bu sürecin nasıl gerçekleştiğinin en güzel örneğidir. Eğer öğrenerek kendi kendini yaratmanın, inşa etmenin ne anlama geldiğini bilmek istiyorsanız, bunun için beynin gelişimi sürecini izlemeniz gerekir.

SİNİR SİSTEMİNİN- BEYNİN GELİŞİMİ

Sinir sisteminin gelişimi, yavaş yavaş büyüyen bir şehirde, yolların ve komünikasyon sisteminin de, zamanla, buna uygun hale gelmesine, büyüyen-gelişen şehre uyum sağlamasına benzer. Bu sürecin belirli bir aşamasında, herhangi bir yerden daha sonra bir yolun geçip geçmeyeceğini, ya da buraya ilerde bir yeraltı haberleşme kablosunun döşenip döşenmeyeceğini bilmek mümkün değildir. Bütün bunların hepsi, gelişme süreci içinde, adım adım, ihtiyaca göre, karşılıklı etkileşme içinde gerçekleşirler [8]. Evet, yol belirli bir plana göre yapılmaktadır, ama o planın kendisi de süreç içinde oluşuyor ve şekilleniyor. Önceden varolan plan (DNA lardaki plan), genel yapıya ilişkin bir plandır. Bu planın gerçekleştirilmesi pratikte birçok faktörün karşılıklı etkileşmesinin sonucu olur. Örneğin, farklılaşmaya başlayan milyonlarca sinir hücresinden her birinin nereye göç edeceğini, bunların gittikleri yerlerde hangi hücrelerle bağlantı kurarak beyindeki hangi alt sisteme dahil olacaklarını önceden bilmek mümkün değildir. Bütün bu bilgilerin hepsinin önceden belirli bir “planın” içinde yazılı olduğunu iddia etmek gerçekten de gülünç olurdu! Çünkü beyinde 10¹¹ hücre-nöron vardır ve bu hücrelerin her biri de bir başka hücreyle binle onbin arasında bağlantılar kuruyorlar. DNA larda mevcut olan gen sayısı ise sadece 30 000 dir! Nereye sığacaktı bütün bu bilgiler!

Embriyoda, beynin gelişiminin ilk aşamalarında, süreç daha çok genler tarafından üretilen maddelerle çevredeki kimyasal ortam tarafından yönetilir. Genlerin görevi, beynin gelişimini yönetecek olan proteinleri üretmektir. Bunlardan bazıları belirli kimyasal reaksiyonları tetikleyen enzimler olup, bazıları da, daha başka proteinlerin üretilmelerini sağlamak için gerekli olan RP lerdir. Bazı proteinler hücre hareketlerini yönlendirmek ve sınırlamak için bariyerler oluştururlar, bazıları da hedefe varan hücrelerin buralardaki hücrelere yapışabilmeleri için bunların yüzeylerine tutunacak yerler inşa ederler.
Ektodermde oluşan nöral tabaka-plate bir kere boru şeklinde bir yapıya sahip olupta burada nöronlar oluşmaya başlayınca, bu süreç büyük bir hızla ilerler. Aşağı yukarı dakikada 25 000 nöron oluşmaya başlar. Nöral borunun alt kısımlarından (derinliklerinden) yukarıya doğru çıkarak genlere yapışan ve onları aktif hale getiren belirli RP ler yönetirler bu süreci [6].
Nöronlar, oluştuktan hemen sonra biribirlerinden ayrılmaya başlarlar. Arka, orta ve ön beyini oluşturacak nöronlar nöral boruda farklı yerlerde bulunurlar. Bu ayrışma özel tip bir genin (homöotischen Gene) yönetimi altında olur. Bu tür genler hücrelerin nereye gideceğini düzenleyen proteinler oluştururlar. Hücre hareketlerini yönlendiren, onların hareketlerine belirli sınırlar koyan bu proteinler, hücrelerin gruplar halinde biribirlerine bağlanabilmeleri için onlarda uygun yüzeylerin oluşmasına da neden olurlar [6,11].
Ayrışan (segregierte) hücreler farklılaşmaya devam ederlerken, farklı transmitterlere ve modülatörlere³⁰ sahip olacak şekilde gelişmeye başlarlar. Tam bu sırada projeksiyon nöronlarıyla internöronlar da farklılaşırlar³¹ [6,12].
Nöral borunun genişleyerek kıvrılmasıyla birlikte, ilerde ortaya çıkacak olan beyin de yavaş yavaş şekillenmeye başlar. Aynı beyin bölgesinde yer alacak olan hücrelerin nöral boruda yan yana yer almaları gerektiğinden, ayrışan hücrelerin buna göre gidecekleri yerlere doğru yol almaları-göç etmeleri gerekecektir [6,12].
Gerçi henüz daha göç eden bu hücrelerin hedef yerlerini nasıl bulduklarını tam olarak bilmiyoruz, ama bu konuda yapılan birçok çalışmalar önümüzü oldukça aydınlatmış görünüyor. Buna göre, göç esnasında, göç eden hücrelerin takip edecekleri inşaat iskelesi gibi yol gösterici kimyasal bir yapı oluşmakta, hücreler de buna tutunarak yol almaktadırlar. Nöronların tutunarak gidecekleri bu iskele-yol (pfade) Glia hücrelerince oluşturulmaktadır³². Glia hücreleri ise genler tarafından üretilen belirli moleküler yol göstericiler-proteinler tarafından yönlendirilirler. Bu şekilde kendi kendini üreterek gelişen beyin büyüdükçe, Glia hücrelerinden oluşan bu ip de beyin kabuğuna kadar uzanır. Bu ipe tutuna tutuna buraya kadar gelen nöronlar ennihayet beyin kabuğunu da oluştururlar. Glia iletken iskelesi, nöral boru üzerinde bulunan komşu nöronların, aynı yolu izleyerek, sonunda beyin kabuğunda da yan yana yer almalarını sağlar [6,12].
Bütün bunlar, beyin kabuğunda bulunan hücrelerin buraya nasıl geldiklerini belki açıklıyor, ama henüz daha bu bölgelerin nasıl oluştuklarını açıklamaktan uzaktır. Burada hemen, hücrelerin daha nöral boruyu terketmeden önce hangi bölgeye gideceklerine ve orada hangi fonksiyonlara sahip olacaklarına dair belirli bir potansiyele sahip olduklarını düşünebiliriz, bu doğrudur da. Ancak, buna hemen, hücrelerin vardıkları yerlerde ne iş yapacaklarını oraya vardıktan sonra öğreneceklerini de eklemek gerekir. Yani, farklılaşma-öğrenme bir süreçtir. Bu süreç, hücreler görev yerlerine vararak orada ne iş yapacaklarını öğrendikleri zaman tamamlanıyor.
Bir örnek olarak, bu süreç esnasında görmeyle ilgili beyin kabuğundan kesilen bir parçanın, gene beyin kabuğunda, dokunma duyusuyla ilgili kısma ilave edildiğini (verpflanzen) düşünelim. Bu durumda, dokunma duyusuyla ilgili kısma ilâve edilen bu parçanın bir süre sonra artık tamamen buranın bir unsuru haline geldiğini görürüz. Öyle anlaşılıyor ki, nöronlar belirli bir fonksiyonu üstlenmeye başlarlarken bulundukları bölgedeki koşullara uyum sağlamakta diğer hücrelere göre daha yeteneklidirler. Koşullardan kasıt ise, buralardaki kimyasal ortam ve buralarda sona eren aksonların getirdikleri mesajlardır. Bu nedenle, Glia iskelesine tutunarak hedef bölgelere doğru giden hücrelerin, buralardaki fonksiyonları konusunda katı kurallara bağlı olmadıklarını, bunların esas kaderlerinin vardıkları yerlerdeki ilişkiler içinde oluştuğunu, gerçek rollerini burada öğrendiklerini söyleyebiliriz [6,12].
Peki, daha önceki örnekle yukardaki örnek arasındaki fark nedir? Yani, bir tavukta kanat bölgesine aşılanan bacak hücreleri değişmeden kalırlarken, nasıl oluyor da beyinde görme merkezinden alınan bir hücre dokunma merkezine aşılanınca bu yeni ortama uyum sağlayarak buranın bir parçası haline gelebiliyor? Aslında her iki durumda da farklılaşma süreci hücrelerin daha önce bulundukları yerlerde başlamaktadır; ya da en azından, bu hücrelerin içinde onların hangi yönde gelişeceklerine dair bir potansiyel daha önceden mevcuttur, ancak, sürecin daha sonraki kısmı iki örnekte farklı gelişiyor neden? İlk akla gelen farklılık, birinci örnekte dışardan gelen informasyonların-sinyallerin (dış dinamik) her iki durumda da aynı olmasına karşılık, ikincide bunun farklı olduğudur. Yani, görme merkezindeki nöronlara gelen sinyallerle dokunma merkezindeki sinyallerin farklı olmasıdır. Bu yüzden de, farklı sinyalleri işleyebilmek için ortama uymak yaşamsal bir zorunluluk haline geliyor diye düşünebiliriz. Ama bu yetmez. Eğer iç dinamik bu iş için elverişli olmasaydı, yani görme merkezinden alınan nöronların iç yapısı böyle bir değişkenliğe (flexibilität) sahip olmasaydı uyum gene de mümkün olamazdı. Demek ki nöronların bulundukları yere uyum-yani öğrenerek değişme- yetenekleri diğer hücrelere göre daha fazladır.
Nöronlar, hedef bölgelerine varır varmaz hemen bunlardan aksonlar ve dendritler çıkmaya başlarlar. Ama bu sefer de, bunların nerelere uzanacakları ve hangi hedef hücrelere bağla-nacakları sorunuyla karşılaşılır.

Şek.12 [40]
Aksonlar ve dendritler uçlarındaki “büyüme konisi” (Growth Cone) aracılığıyla hedeflerini bulurlar. Tipik bir nöron, uzakta bulunan ve kendisinden sinyaller alınan bir hedefe doğru aksonunu uzatırken, aynı zamanda, başka nöronların akson terminallerinden aldığı sinyallere doğru da birçok kısa dendritler gönderir. Bu her iki uzantının da uç kısımlarında “büyüme konisi” adı verilen belirli çıkıntılar vardır. Bu, sanki emekleyerek, sürüklenerek, kendisini kuşatan dokuları dolanarak geçen, arkasından da bir akson veya bir dendriti sürükleyerek getiren, ona yol gösteren öncü bir motor güç gibidir. Kendi içinde, yol bulucu, yani gelen sinyalleri alarak yön tayin edici uzuvlara sahip olan bu öncü, aynı zamanda, belirli bir hedefe doğru hareketi gerçekleştiren bir motor güçle de donatılmıştır. Bir büyüme konisi, sürekli önündeki bölgeyi kollayarak günde aşağı yukarı 1 mm yol alabilir. “Filopodia” ve “Lamelli-podia” adı verilen duyu aletleriyle-organlarıyla- önünü yoklar, önünde bir engele raslayınca hemen geri çekilir, yönünü değiştirir. Uygun bir yol bulunca da yola devam eder. O, etrafındaki kimyasal ortama karşı çok duyarlıdır. Bu özellikleri büyüme konisinin yapısıyla ilgilidir. Dış kısmındaki alıcılar gelen sinyalleri alırlarken, bunlar içerde değerlendirilirler ve ona göre gerekli davranışlar oluşturulur. Büyüme konisinin uç kısımları belirli proteinlere karşı hassastır. Ve bunlar ancak hassas oldukları bu proteinlerle bağlanabilirler, diğerleri tarafındansa itilirler. Sonunda, hedefe vararak ona bağlandıkları zaman da, sürecin sona erdiğine dair bir sinyal salgılayarak işi bitirirler [6,12].
İlk akson öncü olarak önden gider ve bir yol çizer. Aynı bölgeden yola çıkan diğer aksonlar da bunu takip ederler. Bu aksonlar hedeflerine varıp da gelişmenin durduğuna dair sinyali aldıkları zaman bunların uçlarındaki büyüme konileri de çözülür ve aksonlar buradaki postsinaptik hücrelere bağlanırlar [6].
Burada altını çizmek istediğimiz nokta şudur: “Nöronlar ve dolayısıyla da beyin, öğrenerek gelişir, kendini inşa eder” derken, bununla, belirli bir inşa planının ve genetik mekanizmanın zorunluluğu dışlanmış olmuyor! Tam tersine, belirli bir yol haritasıyla yola çıkan, fakat yol boyunca çevreden aldığı madde-enerjiyi-informasyonları da işleyerek kendi kendini üreten-yaratan bir yolcudur organizma. Bu yolcunun öğrenerek gelişebilmesi, yani hayat yollarında ilerleyebilmesi için, başlangıçta belirli bir bilginin-potansiyelin bulunması şarttır. Çünkü, öğrenme olayının özü çevreden gelen informasyonların işlenmesine dayanıyor. Ama, başlangıçta varolduğunu söylediğimiz bu bilgi-yol haritası (DNA lardaki) kendi başına ancak potansiyel bir gerçekliktir ve sadece gerçekleşmesi mümkün olan olanaklardan oluşur. Bu olanaklardan hangilerinin gerçekleşeceği ise yol boyunca gerçekleşen etkileşmelerle belirleniyor. Bu nedenle, aslında o haritanın kendisinin de objektif bir gerçeklik olarak yol boyunca ortaya çıktığını söyleyebiliriz. Öyle bir yolcu ki, her anın içinde kendini üretip gerçekleşerek yolunda ilerlerken, ilerlediği o yol da onun kendisiyle birlikte o an yaratılmış oluyor. Yani önceden objektif bir gerçeklik olarak varolarak, elinde tuttuğun bir haritaya bakarak yol almıyorsun bu yollarda! Harita, yol ve yolcu aynı anın içinde gerçeleşen etkileşmelerin ürünü olarak birlikte oluşuyorlar.
Bütün bunları bir örnek vererek belki daha açık hale getirebiliriz. Yeni doğan bir çocuğu düşününüz. Daha ana karnına düştüğü andan itibaren başlayan bir sürecin ürünü olarak ge-lişiyor o. Sonra okula gidiyor, bir meslek öğrenmeye (farklılaşma) çalışıyor, derken okul bitiyor. Ondan sonra onun nerede iş bulacağı, gittiği yerdeki koşullara uyum çabaları, işini öğrenmesi ve giderekten de o alanda uzmanlaşması, bütün bunların hepsi bir süreç. Aynı öğrenme sürecinin aşamaları bunlar. Bu sürecin sonunda bir bilgisayar uzmanının ortaya çıktığını düşünelim. İşte, hücrelerin öğrenerek farklılaşmaları-uzmanlaşmaları olayının özü de budur. Hiçbir çocuğun alnında yazılı değildir onun daha sonra ne olacağı! Çocuklar, ellerine tutuşturulmuş-kendilerine verilmiş hazır bir plana bakarak gitmezler hayat yollarında! Bir çocuğun daha sonra bilgisayar uzmanı olacağını belirleyen bir yasa, ya da bir yol haritası-kader çizgisi mevcut değildir. Her çocuk, kendi kaderini, bir yerde kendi çabalarıyla yaratır. İç ve dış dinamiğin birlikte etkisinin ürünüdür o.