Beyindeki Saate Dayalı Karar Optimizasyonu

[melleseferi]

Beyindeki Saate Dayalı Karar Optimizasyonu



Zaman algısı tarih boyunca bir çok bilim insanı ve filozofun merakını uyandırmıştır. Sonuçta, zamanı deneyimlememize rağmen göremiyor, duyamıyor, koklayamıyor, tadamıyor veya dokunamıyoruz; kısacası zamana özel bir duyu organımız bulunmamaktadır. Dolayısıyla, zaman deneyimimiz farklı bir nöral (sinirsel) saat mekanizması gerektirmektedir. Fiilen kronometre prensibiyle işleyen bir beyin mekanizmasının, insanların ve hayvanların saniye ve dakikalar uzunluğundaki süreleri doğru olarak algılamasını sağladığı tartışılmaktadır. Fakat, süreleri ortalamada doğru olarak zamanlayabilen bu mekanizmanın kısıtlı bir kesinliği vardır; süre ölçümleri bir seferden diğerine değişkenlik göstermektedir. Bu mekanizmayı kabaca bazen hızlı bazen ise yavaş çalışan, fakat ortalamada doğru hızla işleyen bir kronometre olarak düşünebiliriz.

Beynimizdeki saat, süreleri zamanlamamızı nasıl sağlamaktadır?

Bu temel probleme yanıt bulmak üzere yaptığımız modelleme çalışmaları, nöral toplulukların, “gürültülü” nöral sinyalleri belirli bir eşiğe kadar bütünleştirerek, süreleri zamanlayabileceğini göstermektedir (Şekil 1).

Bu çerçevede öznel süreler, zamana göre doğrusal olarak artmakta olan gürültülü nöral ateşleme oranları ile temsil edilen hayali miktarlar olarak düşünebilir. Bu durumda beyin, mevcut sinyallerin bütünleştirme hızını artırıp azaltarak farklı süreleri zamanlayabilmektedir (daha kısa süreler için daha hızlı bütünleştirme gibi). Bu model zamanlama süreçlerinin iyi bilinen psikofiziksel özelliklerine ek olarak, bu alanın araştırma tarihi boyunca göz ardı edilmiş özelliklerini de ortaya çıkartarak açıklamaktadır. Beyin görüntüleme yöntemlerinden fMRI tekniğini kullanarak insanlar ile yaptığımız ön çalışmalar ve diğer araştırmacıların hayvanlardan elden ettiği nöral kayıtlar, modelimizin öngördüğü zamana bağlı olarak artan ve değişik süreler için farklılık gösteren nöral aktivite örüntüsünü ortaya koymaktadır. Bu bulgular, saniyeler ve dakikaları zamanlamamızı sağlayan beyindeki saatin, yine beyin tarafından üretilen sinyalleri toplayabilen nöral devrelerden oluştuğuna dair güçlü kanıtlar sunmaktadır.

Zamanlama ve karar verme
Zamanlama yeteneğinin altında yatan nöral mekanizmalar farelerden insanlara kadar birçok organizmada benzerdir. Sonuçta, zaman, insan ve hayvanlar için biyolojik önemi olan birçok senaryoyu -dolayısıyla elde edilen faydayı maksimize eden kararları- tanımlayan temel bir boyuttur. Örneğin, hayvanlar yiyecek ararken sıklıkla zamana bağlı kararlar almaktadırlar (tükenmekte olan bir yiyecek kaynağının bir başka kaynak için terk edilmesi durumunda olduğu gibi). Bu tür kararlar evrimsel tarihimiz boyunca insanlar için de geçerli olmuştur. Modern yaşamımızda da yaklaşmakta olan bir araçtan kaçmaya, uçağın kalkış zamanını yakalamaya veya yumurtayı tam istediğimiz kıvamda pişirmeye çalıştığımızda zaman algımıza dayanan kararlar vermekteyiz. Önemli olarak, görünüşte basit olan bu tür rutin kararlar, beynimizin mükemmellikten uzak işleyen saat meka - nizması nedeniyle, kaçınılmaz olarak belirsizlik içermektedir. Başka bir deyişle, zamana bağlı olarak verilen her karar fiilen belirsizlik altında verilmektedir. Dolayısıyla, zaman temelli kararlar kavramsal düzeyde, belirsizlik altında karar verme araştırmaları için ekolojik geçerliliği olan zengin bir taban oluşturmaktadırlar. Belirsizlikler altında verilen kararlar davranışsal ekonomi alanının temel araştırma konularından biri olmuştur. Bu alanda yapılan deneylerde, genellikle değişik opsiyonların olasılıkları deneklere yazılı olarak açıklandıktan sonra, deneklerden bir seçim yapmaları istenmektedir. Bu çalışmalar tutarlılıkla insanların belirsizlikler altında rasyonel olmayan kararlar verdiklerini göstermiştir.

Belirsizlikler dış kaynaklı olmayıp sinir sistemimizden kaynaklandığında insanlar ve hayvanlar rasyonel kararlar
verebilir mi?

Gerçekleştirdiğim bir dizi deney bu soru üzerinde odaklandı. Bu çalışmalardan birinde insanlar ve sıçanlar ödül (para veya yem) kazanabilmek için bir düğmeye basmalıydılar; fakat, bir sonraki ödülü almak için tepki vermeden önce en az sabit bir süre boyunca beklemeleri gerekliydi. Bu durumda tepki vermeden önce çok kısa ya da çok uzun bir süre beklemek kazanılan ödül oranını düşürmektedir. Şöyle ki, verilen her tepki geçmiş olan süreyi sıfırladığından, yeterince beklemeden verilen tepkiler ödülü kazanma olasılığını düşürerek kazanılan ödül oranını azaltırken; tepki vermeden önce uzun süre beklemek, ödülü kazanma olasılığını arttırsa da ödüller arası süreyi de arttırdığından kazanılan ödül oranını yine azaltır. Bu senaryonun ortaya koyduğu optimizasyon problemini çözmek için denekler kazanılan ödülü maksimize eden, ödül olasılığı ile
ödüller arası süre arasındaki dengeyi bulmalıdır. Bu dengeyi yakalamak için, denekler içsel zamansal belirsizliklerini doğrulukla temsil edip normatif şekilde hesaba katmalıdırlar (Şekil 2).

Bulgularımız insanların ve sıçanların belirsizlik altında ödüllerini maksimize edebildiklerini göstermiştir ki, bu sadece insanların değil hayvanların da zamansal belirsizliklerini doğrulukla temsil edip hesaba katarak optimal çözüme ulaşabildikleri sonucunu doğurmaktadır. Optimale yakın performans insan ve hayvanlar ile yapmış olduğumuz ve daha kompleks kararlar içeren diğer deneylerde de gözlenmiştir. Bir bütün olarak bu çalışmalar, davranışsal ekonominin insanların belirsizlikler altında irrasyonel olduğu savını temelden sorgulamakta ve insanlarda gözlenen rasyonelliğe ilişkin bulguların hayvanlar için de geçerli olduğunu göstermektedir. Bu süreçlerde gözlenen insanlar ve hayvanlar arasındaki paralelliğin ayrı bir önemi vardır. Hayvan deneyleri, risk analizinin genetik ve nörobiyolojik tabanının anlaşılmasına yardımcı olacak, bu süreçlerin etkilendiği hastalıklara ait hayvan modellerinin ve bu hastalıkları hedefleyen ilaç etkilerinin doğrulanmasında kullanılabilecektir.

Bu yazı daha önce Fener Dergisi sayı 7'de yayımlanmıştır Derleyen: Yrd. Doç. Dr. Fuat Balcı