Öngörmeyi nasıl öğrendik: Serebellumun dünyayı tahmin etmedeki kritik rolü

Springer Nature dergisi 2018 yılında oldukça ilginç bir klinik vaka yayımladı: 43 yaşında bir kadın, beynindeki anormal bir kan damarı yumağı nedeniyle felç geçirmişti. Doktorlar, onu kurtarmak için, daha fazla kanamayı önlemek amacıyla arızalı damarları tıkayan bir işlem olan embolizasyon uyguladılar.

Ancak müdahaleden sonra bir şeyler değişti. Kadın garip semptomlar yaşamaya başladı: Koordinasyon kaybı yaşıyordu, konsantre olmakta ve kelime bulmakta zorluk çekiyordu, uygunsuz davranışlarda bulunuyordu (cenaze törenlerinde veya iş toplantılarında gülmek gibi) ve dürtüsel, saldırgan ve sinirli oluyordu. Hatta evinin etrafında flamingoların koştuğunu gördüğü gibi halüsinasyonlar bile görmeye başladı.

Kocası ise bunların hepsinin yeni olduğunu iddia etti. Embolizasyondan önce başarılı bir avukattı ve psikiyatrik bir geçmişi yoktu. Phineas Gage (frontal lobuna demir çubuk saplanmasına rağmen kurtulan işçi) gibi ünlü vakalar sayesinde kişiliğin beyne bağlı olduğunu biliyoruz. Ancak ilginç olan şuydu: Hasar beyin korteksinde değil, beyincikteydi.

Oksipital lobların altında saklı olan bu "karnabahar"ın, yalnızca hareket koordinasyonunu kontrol ettiği düşünüldüğü için tarihsel olarak yeterince değer görmediği ortaya çıktı. Ancak çok daha geniş bir rolün gerekliliğine dair giderek artan kanıtlar var. Son yıllarda, beyinciği bizi insan yapan yeni bir ganimet olarak sunan ve frontal lobdan ilgiyi biraz uzaklaştıran manşetlere bile rastladık .

Ancak beyinciğin neden bu kadar önemli olduğunu anlamak için kökenine inmemiz gerekiyor. Daha ilkel yapılardan ortaya çıkmıştır ve bunlara oldukça ustaca bir şekilde "beyincik benzeri yapılar" adı verilmiştir. Bu yapılar köpek balığı, vatoz ve elektrikli balık gibi bazı ilkel balıklarda hâlâ mevcuttur.

Bunların işlevi çok önemlidir: Dış ve iç duyusal uyaranları birbirinden ayırt etmeye yardımcı olurlar. Örneğin köpekbalıkları avlarının elektrik alanlarını algılayarak avlanırlar, ancak bir sorun vardır: kendileri de bu sinyalleri etkileyebilecek elektrik alanları üretirler.

2019 yılında Behavioral Neuroscience dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, beyincik benzeri yapılar bu ikilemi zekice bir mekanizma olan adaptif filtreyle çözüyor. Bu sistem, kendi kendine üretilen duyusal bilgileri tahmin etmek ve iptal etmek için iç motor komutlarının bir kopyasını kullanır. Yani iç gürültüyü filtreleyip, sadece ilgili dış bilgileri bırakıyorlar.

Beyincik bu yapıların çoğalmasıyla evrimleşmiş ve öngörücü kapasitesinin hareketlerin daha iyi koordine edilmesi gibi yeni işlevlere doğru genişlemesine olanak sağlamıştır. Aslında, gelişimi omurgalılarda çenelerin ve çift yüzgeçlerin ortaya çıkmasıyla yakından bağlantılıdır ve bu da evriminin daha fazla motor ve duyusal kontrol ihtiyacından kaynaklandığını düşündürmektedir.

Omurgalılar daha karmaşık sinir sistemleri ve gelişmiş bilişsel yetenekler geliştirdikçe, yeni işlevlerine beyincik de yardımcı oldu. Cerebellum'da 2015 yılında yayımlanan bir incelemeye göre, beynin görevi tekrarlayan örüntüleri tespit ederek, geleceği tahmin etmesini ve bundan sonra ne olacağını öngörmesini sağlayan "iç modeller" oluşturmaktır.

Örneğin, aşina olduğumuz bir şarkıyı dinlediğimizde, bir sonraki notaları veya şarkı sözlerini kolayca tahmin edebiliriz. Bu, beyinciğin diziyi tanımlaması ve bunun nasıl bir sese benzediğine dair bir model oluşturması nedeniyle gerçekleşir. Eğer melodi beklenmedik bir şekilde değişirse, bizim haberimiz olmadan tahminini ona göre ayarlıyor.

Önemi anatomisinde de görülmektedir. İnsan beyninin hacminin yalnızca %10'unu oluşturmasına rağmen beyinciğin nöronlarının %80'i burada bulunur. Memelilerin evrimi boyunca beynin geri kalanıyla orantılı olarak büyüdü, ancak maymunlarda ve özellikle insanlarda genişlemesi muazzamdı. Bizim türümüzde beklenenden %31 daha büyüktür.

İlginçtir ki, bu projeksiyonların çoğu bilişsel görevlerde rol alan beyin korteksinin bölgeleriyle bağlantılıdır. Frontiers in Cellular Neuroscience dergisinde 2018 yılında yayınlanan bir makalede, beyinciğin alet kullanımı, dil ve kültür gibi insanın ortaya çıkmasına neden olan niteliklerin evriminde kilit rol oynadığı öne sürülüyor.

Milyonlarca yıl önce ilk insanlar balta ve bıçak gibi taş aletler yapmaya başladılar. Bu görev ince motor koordinasyonu ve taşın vurulduğunda nasıl kırılacağını tahmin etme yeteneğini gerektiriyordu. Beyincik, dizileri tespit etme ve sonuçları tahmin etme yeteneği sayesinde bu tekniğin zaman içinde mükemmelleştirilmesine olanak tanıdı.

Dahası, daha yakın zamanda yapılan araştırmalar , özellikle zihin teorisinin daha ileri aşamalarında, sosyal zekâdaki rolünü vurgulamıştır. Birinin oyuncağını çekmeceye sakladığını ve sonra odadan çıktığını düşünün. O yokken sen oyuncağı başka bir yere taşı. Peki o kişi geri döndüğünde oyuncağı nerede arayacak? Eğer “çekmecede” cevabını verirseniz, kişinin “yanlış bir inanca” sahip olduğunu anlarsınız. Sosyal etkileşim açısından kritik öneme sahip olan bu tür akıl yürütme, beyinciğin Crus I ve II adı verilen özel bir bölgesine bağlıdır.

Ancak sıra dışı bir beyinciğe sahip olan tek canlı biz değiliz. Yunuslarda ise bu yapı, özellikle işitsel olmak üzere karmaşık duyusal bilgileri işleme gereksinimi nedeniyle, beyinlerinin toplam büyüklüğüne kıyasla olağanüstü büyüktür . Özellikle yunuslarda paraflocculus adı verilen çok büyük bir bölge dikkat çekiyor. İşlevleri, ses bilgisini bütünleştirmek ve bunu yankılanma için önemli bir mekanizma olan hassas motor tepkilerine dönüştürmektir; bu da onların sesle "görmelerini" sağlar.

Büyük beyinciğiyle dikkat çeken bir diğer memeli hayvan ise fildir . Bu hayvanlar, şu ana kadar incelenen memeliler arasında beyin büyüklüğüne göre en büyük beyinciğe sahip olanlardır. Beyin kütlelerinin yaklaşık %18,6'sını oluşturan bu madde, insanların beyin kütlesinin neredeyse iki katıdır ve bu da beyin kütlesinin yaşamlarında önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir.

Beyinciğin ince motor kontrolü için önemli olduğunu biliyoruz ve fillerde bu, hortumlarının karmaşıklığı nedeniyle özellikle önemlidir. Bu çok yönlü ve son derece hassas organ, onların beslenmelerini, su içmelerini, iletişim kurmalarını ve nesneleri şaşırtıcı bir hassasiyetle hareket ettirmelerini sağlar. Filler ayrıca uzun mesafelerde iletişim kurmak için infrasound kullanırlar ve beyincikleri bunda da önemli bir rol oynayabilir.

Beyincik bizi insan yaptıysa, filleri file, yunusları da yunusa dönüştürmüştür. Ve eğer bugün sohbet edebiliyor, heykel yapabiliyor ve uzaya seyahat edebiliyorsak, bunun nedeni milyonlarca yıl önce ilk omurgalıların geleceği tahmin etmeyi öğrenmiş olmasıdır.