İnsan Beyninde Bilginin Kodlanması Nasıl Gerçekleşir?

İnsan, çok çeşitli kategorilerdeki bilgileri beyninde "depolar" ve bu bilgilerle davranışını yönlendirir. Örneğin gökyüzünün mavi olması gibi bir bilgi, gökyüzünün mavi olduğu görülerek (yani duyularla) elde edilebileceği gibi, birinin bize gökyüzünün mavi olduğunu söylemesi ile de elde edilebilir. Bu iki bilgi kazanma yolunun birbirinden farklı olduğu hemen hissedilebilir: Birinde duyularla ve algıyla bir bilgiyi deneyimlerken, diğerinde dil aracılığı ile bilgiyi ediniyoruz.

İşte bilim ve felsefe alanında bu konuya odaklanan birçok tartışma yürütülmektedir. Bilgi, beyinde "sembolik" (diğer bir deyişle, dil ile ilişkili) olarak mı, yoksa bedenlenmiş (İng: "embodied") olarak mı kodlanmaktadır? Bazı yeni bilimsel çalışmalar ise, beynin ikili kodlama (İng: "dual-coding") mekanizması ile bilgiyi depoluyor olabileceği üzerine çeşitli kanıtlar sunmaktadır.^[1]

İkili kodlama ile ilgili yeni gelişmelerin anlaşılabilmesi için, öncelikle sembolik kodlama ve bedenlenmiş kodlama bakış açılarının anlaşılmasında fayda bulunmaktadır.

Beyinde Bedenlenmiş ve Sembolik Bilgi Temsilleri

Bu görüşlerin anlaşılabilmesi için, öncelikle 1982 yılında Frank Jackson'un ortaya attığı düşünce deneyine bakılabilir:^[2] Mary'nin Odası düşünce deneyine...

Mary'nin Odası Düşünce Deneyi

Mary, hayatı boyunca sadece siyah ve beyaz renklerin olduğu bir odada yaşayan, daha önce başka herhangi bir rengi hiç görmemiş olan zeki bir bilim insanıdır. Mary'e, odasında bulunan siyah-beyaz bir televizyon aracılığı ile, renklerle ilgili bilmesi gereken her şey öğretilmiştir. Mary, optik gibi fiziksel bilgiler de dahil olmak üzere, domates ya da gökyüzü gibi renkli bir nesneden başlayıp, beyinde renkleri algılamak ile ilişkili tüm hücresel mekanizmalar dahil renkleri deneyimlemek ile ilgili var olan her türlü bilgiyi öğrenmiştir ve görme nörofizyolojisi üzerine uzman olmuştur. Örneğin, gökyüzünden gelen hangi dalga boyu kombinasyonlarının retinayı uyardığından, santral sinir sistemi aracılığı ile vokal kordların nasıl kasılıp "Gökyüzü mavidir." cümlesinin çıkmasına kadar olan süreçlerin hepsini biliyordur.

Şimdi, Mary'nin hayatında ilk defa bu odadan dışarı çıktığını ve mavi gökyüzünü ilk defa gördüğünü düşünün. Sizce yaşayacağı deneyim, nasıl bir deneyim olacaktır? Mary, yeni bir deneyim edinir mi, yoksa odada sahip olduğu tüm bilgiler, zaten ona "mavi gökyüzü" ile ilgili olarak deneyimleyebileceği her şeyi kazandırabilmiş midir? Daha önce öğrendiği tüm bilgiler aslında eksikti denebilir mi?

Bu düşünce deneyi, Jackson'ın zihin-beden tartışmaları kapsamında yazdığı bu makalede argümanlarını savunmasında önemli bir yer tutar.^{[2], [3]} Dualizm tartışmaları için önemli olan bu düşünce deneyi, aynı zamanda yapay zekanın bilgi temsili ve bilinci tartışmalarında da kullanılmaktadır.^[4]

Bilginin Duyusal Temsili

Bilginin duyusal temsili kavramının ifade ettiği şey şudur: Bilginin beyindeki temsili; görme, duyma, dokunma, koklama ve tat alma gibi duyusal deneyimler aracılığı ile elde edilir. Diğer bir deyişle, bilginin içeriği duyusal deneyimin içeriği ile direkt olarak ilişkilidir.^[4]

Bedenlenmiş bilinç ise (İng: "embodied cognition"), bilişin, dünya ile etkileşim içinde olurken öznenin kullandığı duyusal ve motor sistemleri içeren fiziksel bedenine bağımlı olduğunu ifade eder.^{[4], [5]} Bu görüşe göre zihin, fiziksel bedenin çevre ile etkileşimi bağlamında anlaşılmalıdır.^[5] İnsanların, temel olarak algısal ve motor işlemlere adanmış nöral sistemleri olan canlılardan evrimleştiği, dolayısı ile insan bilişinin de, periferal bilgilerden bağımsız biçimde merkezi ve soyut olarak görülmesindense, duyusal-motor işlemlemelerle bir bütün halinde düşünülmesi gerektiği görüşlerini savunmaktadır.^[5]

Bilginin nörobilişsel modellerinden biri olan duyusal bedenlenme (İng: "sensory embodiment") kavramı ise, şu bilgilere ve düşüncelere dayanarak ortaya atılmaktadır:^[4]

• Biyolojik varlıklar bilgiyi, çevre ile girdikleri duyusal ve motor etkileşimler aracılığı ile elde ederler.
• Bu duyusal ve motor sistemlerin nöral mekanizmaları, beyinde uzun süreden beri tanımlanmış durumdadır.
• Bilginin geri çağırılırken bu duyusal ve motor beyin kortekslerine karşılık gelen beyin bölgelerini aktive ettiği birçok nörogörüntüleme çalışmasında gösterilmiştir.

Bu nörogörüntüleme çalışmalarına örnek vermek gerekirse; örneğin, bir işlevsel manyetik rezonans görüntüleme (iMRG veya İngilizce kısaltmasıyla fMRI) çalışmasında, katılımcılara koku ile ilişkili kelimeler (tarçın, sarımsak, yasemin vb.) ve nötr kelimeler okutulmuş ve koku ilişkili kelimeler okunurken, bazı dil ilişkili bölgelerin yanı sıra bazı olfaktör sistem bölgelerinin de aktivitesinin değiştiği saptanmıştır.^[6]Bir başka iMRG çalışmasında, katılımcılara 5 duyu ile ilişkili olan 900 kelime okutulmuş ve 5 duyuya karşılık gelen duyusal ve motor alanlarda da aktivasyon değişimi saptanmıştır.^[7] Beyinde renklerle ilgili bilgi geri çağırılırken de, renk algılanması ile ilgili beyin bölgelerinin de aktive olduğu gösterilmiştir.^[8] Bu gibi çalışmalar, bilginin temsili konusunda beyindeki çeşitli duyusal ve motor bölgelerin de rol oynadığını göstermekte ve bilginin duyusal ya da bedenlenmiş temsili görüşünü destekleyecek deneysel kanıtlar olarak sunulmaktadır.

Peki ya adalet, özgürlük gibi soyut kavramlar? Bunlar, duyularla algılanamayacak kavramlar olduğuna göre, beyinde nasıl temsil ediliyor? Bununla ilgili yapılan araştırmalarda, soyut kavramların bile duyusal ve emosyonel deneyimlerle ilişkilendirilip depolanabileceğine dair ipuçlarının mevcut olduğu düşünülmektedir.^{[11], [12], [13]} Bu görüşe göre, bu soyut kavramsal bilgiler, bu kavramın kazanıldığı sıradaki yaşanan duyusal ve motor deneyimlerle ilişkili olarak çeşitli duyusal ve motor beyin bölgelerinde temsil ediliyor olabilir.^[11]

Bilginin Dil ile Temsili

Bilginin dil ile temsili kavramı, bilginin depolanırken, duyusal deneyimlerden bağımsız biçimde, dil girdileri aracılığı ile semboller arası karmaşık ilişkiler içerisinde depolandığını ifade eder.^[4] Yakın bir terim olan sembolik temsil kavramı ise, bilginin temsilinin bazı semboller aracılığı ile olduğunu ve bu sembollerin bazı kurallara (örneğin dilin gramer kurallarına) göre değiştirilebileceğini ifade eder.^[4]

Bilginin dil ile temsili görüşü temelde şunu savunur: Duyular aracılığı ile elde edilmiş bilgiler bile, duyusal temsilden ayrı olarak soyut ve kavramsal bir seviyede temsil edilir.^{[9], [10]}

Literatürde dilin algı üzerine etkili olduğuna dair araştırmalar mevcuttur. Örneğin dilin, nesneleri daha kategorik şekilde algılamamıza neden olduğuna dair bulgular mevcuttur.^[14] Yaşamlarının ilk yıllarında insanların, nesnelerin özellikleri ile ilgili beklentilerinin, nesnelerin görünüşlerinden bağımsız olarak, nesnelerle ilişkilendirilen etiketlerden etkilendiği gösterilmiştir.^[15] Çeşitli çalışmalar, bebeklerde dille bilinç arasında bağlantılar kurmaktadır.^[16]

Ayrıca dil, çeşitli sembolleri kullanarak yeni ilişkiler oluşturma ve duyusal deneyimlerin ötesinde yeni anlamlar oluşturabilme ve üretebilme becerisi ile ilgili bir mekanizma sunmaktadır.^[4]

Başka bir yöntemi, büyük bir dil veri setinden, bilgisayarlar aracılığı ile çeşitli yapı ve anlam düzenlerini analiz etmeyi sağlayan doğal dil işleme (İng: "Natural Language Processing" veya kısaca "NLP") programlarının kullanılmasıdır. Çeşitli NLP modellerinin analizleri ile insanlar üzerinde yapılan iMRG görüntülemelerinin analizlerinin birbirleri ile ilişkili bulunduğuna dair veriler mevcuttur.^{[17], [18]} Bilim insanları bu çalışmalar ile, beynin, dil aracılığı ile elde edilmiş bilgi ile bilgiyi temsil ettiğine dair bir işaret olabileceğini düşünmektedir, ancak elbette daha çok çalışmaya ihtiyaç bulunmaktadır.

İkili Kodlama

Bu iki bakış açısının da henüz büyük resmi açıklamadığı görülüyor. Peki, ikili kodlama bakış açısı neyi ifade ediyor ve deneysel olarak nasıl araştırılabilir?

Yapılan çalışmalar, görme yeti yitimi olan bireylerin, görme yetisi ile bağlantılı kategorilerle ilgili, gören bireylere benzer şekilde konuştuğunu ve düşündüğünü, yapılan nörogörüntüleme çalışmalarının ise her iki grubun ortak bazı nöral mekanizmalar kullandığını göstermiştir.^[19] Başka araştırmalar ise konjenital (yani doğuştan itibaren) görme engelli olan bireylerin, görme yetisi sağlam olan bireyler ile çok benzer biçimde renkleri bir haritaya konumlandırdığını göstermiştir.^[20]

Bilginin nasıl kodlandığı üzerine çalışırken, bir grup araştırmacı tarafından konjenital görme engelli olan bireyler üzerinde, iMRG kullanarak bir deney gerçekleştirildi.^[1] Hipotezlerini, konjenital olarak görme engelli olan bireylerin renkleri duyusal olarak öğrenemeyeceği, sadece dil aracılığı ile öğrenebileceği üzerine oluşturdular (örneğin, "Bazı güller kırmızıdır." ya da "Kırmızı turuncuya, maviye oranla daha yakın bir renktir." gibi). Görme yetisi normal olan bireyler ise bu bilgiyi hem dil ile hem duyusal bilgi ile edinebilmektedirler.

Sonuç ise şöyleydi: Renk bilgisinin temsili düşünüldüğünde, bazı beyin bölgeleri yalnızca görme yetisi sağlam olan bireylerde aktifleşirken; bazı bölgeler (sol dorsal anterior temporal lobun bir bölgesi) her iki grupta da aktifleşmiştir.^[1] Bu bulgular, hem duyusal bilgi temsilinin (sadece görme yetisi sağlam olan bireylerde aktifleşen bölgeler), hem de duyudan bağımsız dil ile bilgi temsilinin (her iki grupta ortak bölgelerin aktifleşmesi) birlikte varlığının söz konusu olabileceğini ortaya koymuştur.^[1]

Bunlar gibi pek çok çalışma göstermektedir ki:^{[4], [21]}

• İnsanlar, renkleri direkt olarak duyusal olarak deneyimlemeseler bile, renklerle ilgili bilgiyi gören bireylere benzer şekilde edinebilmektedirler.
• Görme yeti yitimlilerde aktifleşen bu bölge, insanda duyudan bağımsız olarak dille ilişkili bilgi temsilinin varlığını desteklemektedir.
• Aynı bölgenin görme yetisi normal olan bireylerde de aktifleşmesi, insanlar duyu ile deneyimleseler dahi, hem duyusal temsilin, hem dilsel temsilin varlığına işaret etmektedir.

İşte ikili kodlama, bu kanıtlara dayanarak bilginin beyinde hem duyusal olarak hem de dil ile ilişkili olarak temsil edildiğini öne sürmektedir.^[4] Yani insanların bilgiyi, hem deneyimleyerek, hem de sembolik ilişkiler üzerinden temsil ettiğini savunmaktadır.^[4]

Sonuç

Sonuç olarak, bilginin nasıl kodlandığına dair kesin bir açıklama bulmuş değiliz, ancak bu konuda araştırmalar sürmekte ve heyecan verici sonuçlar elde edilmektedir. Özellikle, doğuştan görme yeti yitimli bireyler üzerinde, sadece görme yetisi ile deneyimlenebilecek bir kavram olan renkler üzerinden yapılan araştırmalar, önemli sonuçlar ortaya koymaktadır. Sadece beynin kortikal bölgelerinin değil, beyaz cevherinin, yani bölgeler arasındaki bağlantı yollarının da araştırıldığı çalışmalar yürütülmektedir.^[22] Ayrıca, bilgisayar bilimi ve yapay zeka alanlarındaki gelişmeler, bu tür araştırmalara yeni bir soluk getirmiştir.