İnsan ve portakal atomdan oluşuyorsa nasıl oluyor da insan portakalı algılayabiliyor?

En temel düzeyde hem biz insanlar hem de portakallar, moleküller ve karmaşık yapılar oluşturan atomların bir araya gelmesinden oluşuyor. Ama işte işin sırrı bu atomların nasıl düzenlendiği ve etkileştiğinde yatıyor; yani algı dediğimiz fenomen de tam burada ortaya çıkıyor.

Bir portakala baktığımızda yüzeyinden yansıyan ışık parçacıkları yani fotonlar gözlerimize giriyor. Bu fotonlar enerjilerini formülüyle taşıyor; burada enerji, Planck sabiti ve ışığın frekansı. Frekans hangi rengi gördüğümüzü belirliyor; portakal da kendine özgü turuncu rengini bu şekilde yansıtıyor. Buraya kadar anlaşıldı diye düşünüyorum.

Gözümüzdeki retinada fotonlar çubuk ve koni adı verilen fotoreseptör hücrelere çarpıyor. Koniler, renkli görmeden sorumlu ve en iyi parlak ışıkta çalışıyor. İçlerindeki opsin gibi fotopigmentler, fotonları emdiklerinde şekil değiştiriyor. Bu olaya fotoizomerizasyon deniyor ve bir dizi biyokimyasal reaksiyonu tetikliyor.

Fotopigmentlerin yapısındaki değişiklik fotoreseptör hücrelerin elektriksel dengesini bozuyor ve bir aksiyon potansiyeli oluşturuyor. Akabinde işte bu elektriksel sinyal nöronlar boyunca iletiliyor. Nöron zarındaki iyonların hareketiyle yönetiliyor ve Nernst denklemi ile açıklanıyor:

membran potansiyeli

gaz sabiti

sıcaklık (Kelvin)

iyonun yükü

Faraday sabiti

Oluşan aksiyon potansiyelleri, optik sinir aracılığıyla beynimizin arka tarafındaki görme merkezine iletiliyor. Beyin burada bu sinyalleri işliyor ve portakalın görüntüsünü yeniden oluşturuyor. Nöronlar ve sinapslardan oluşan karmaşık ağlar sayesinde şekil, renk, derinlik ve hareket gibi bilgileri bir araya getirerek net bir görsel deneyim sağlıyor.

Portakalı elimize aldığımızda derimizdeki mekanoreseptörler basıncı ve dokuyu hissediyor. Bu reseptörler mekanik uyarıları elektriksel sinyallere dönüştürüyor; buna da mekanotransdüksiyon denniyor. Hücre zarlarının deformasyonuyla iyon kanalları açılıyor ve oluşan sinyaller beynimizin dokunma merkezine iletiliyor.

Portakalı kestiğimizde havaya yayılan küçük moleküller burnumuzdaki koku reseptörlerine ulaşıyor. Her reseptör belirli moleküllere duyarlı ve bunların farklı kombinasyonları farklı kokuları oluşturuyor. Tat almada ise dilimizdeki tat tomurcukları devreye giriyor. Tatlı, ekşi, tuzlu, acı ve umami (evet böyle bir şey var :) うま味) gibi temel tatlar moleküllerin tat reseptörleriyle etkileşimi sonucu algılanıyor ve bu da koku almaya benzer sinyal yollarını tetikliyor.

Beynimiz bu duyusal bilgileri tek tek değil birlikte işliyor. Çoklu duyusal entegrasyon sayesinde farklı duyulardan gelen bilgiler birleşerek algımızı zenginleştiriyor. Mesela portakalın lezzeti tat ve kokunun birleşimiyle oluşuyor; sulu olduğunu ise hem tat hem de dokunma hissiyle anlıyoruz.

Asıl mesele bu elektriksel sinyallerin (iyonların hareketi yani) nasıl bilinçli bir deneyime dönüştüğü. İşte bu nörobiyolojinin ve hâlâ tam olarak çözemediğimiz qualia kavramının konusu. Yani algının öznel ve kişisel yönü.

Nöronlarımızın karmaşık ağları basit parçaların bir araya gelerek daha büyük özellikler oluşturduğu ortaya çıkan özellikler sergiliyor. Tek bir su molekülü ıslak değildir ama milyonlarcası bir araya geldiğinde ıslaklık hissini verir. Aynı şekilde tek bir nöron bilinçli değildir ama birlikte çalıştıklarında zihnimizin tüm yeteneklerini ortaya çıkarırlar. Birlikten kuvvet doğarın atomcası.

Atomlar kuantum mekaniğine göre davranır ama biyolojik süreçler bizim günlük hayatta kullandığımız fizik kurallarıyla açıklanabilir. Heisenberg Belirsizlik İlkesi gibi kuantum etkileri sinirsel işlemlerde pek etkili değildir.

Yani bir atom diğerini algılamaz. Ancak atomların oluşturduğu hücreler, dokular, organlar ve sinir sistemleri bunu yapabilir. Bu yapılar çevreyle etkili bir şekilde etkileşim kurmak için evrimleşmiştir. Proteinler, enzimler ve hücresel yapılar, biyokimya ve biyofiziğin prensiplerine göre çalışır.

Atomları bir alfabenin harfleri gibi düşünün. Tek bir harf pek bir şey ifade etmez ama harfler kelimelere, cümlelere ve hikâyelere dönüştüğünde...

Aynı mantık. Atomlar molekülleri, hücreleri ve organları oluşturur ve birlikte algı ve bilinci meydana getirir.