Bilinç kuramı 1: Ortak Nöronal İşlem Alanı Teorisi

Bilinç Nedir? başlıklı yazımızda bilinç kavramına bilimsel olarak nasıl yaklaşabileceğimizi, bilinci açıklamak için ortaya atılan kuramların felsefi altyapısını ve probleme yaklaşımlarını ele almıştık ve bu farklı yaklaşımlara iki örnek kuramı irdeleyeceğimizi söylemiştik.

Ele alacağımız ilk kuram Ortak Nöronal İşlem Alanı teorisi (Global Neuronal Workspace Theory – GNWT).

GNWT’nin kökeni felsefeci Bernard Baars tarafından önerilen Ortak İşlem Alanı Teorisine dayanır.^[1]Baars, B. J. (1997) In the theatre of consciousness, global workspace theory, a rigorous scientific theory of consciousness. Journal of consciousness Studies, 4(4):292–309. Burada ortaklık, bilincin ya da daha iyi bir deyimle bilinçli farkındalığın beynin tek bir odaklanmış bölgesinde değil, beynin dağınık bölgelerindeki nöron faaliyetlerinin sonucu olarak ortaya çıktığı anlamını taşır.  Baars’a göre beyinde uzmanlaşmış birçok enformasyon işleme merkezi vardır. Bu işlem noktaları duruma göre birbirleriyle işbirliği de yaparlar, yarışırlar da. Ortak işlem alanı ise, bilinçdışı da olsa, bu uzman merkezlerin birbirleriyle enformasyon alışverişinde bulunduğu, mesaj alıp verdikleri dağıtılmış nöronal aktivitelerin yer aldığı bir ortamdır. Baars, beynin faaliyetlerinin çoğunluğunun farkında olmadığımız çok sayıda sürecin varlığıyla gerçekleştiğini iddia eder.

Bilinçdışı süreçler

Bilinçdışı (nonconscious) süreçleri açımlamak için somut birkaç örnek verelim.

Diyelim ki oturduğunuz yerden kalkıyor ve birkaç adım atıyorsunuz. Kalkma hamlesiyle hafifçe öne eğiliyorsunuz. Ayağınızı kaldırıyor, bir adım atacak konuma getiriyor ve belki de hızlıca etrafınıza bir göz atıyorsunuz. Çoğunlukla olağan yaşantılarımızda bu eylemlerin farkında bile olmayız.  Tabii niyetlenirsek her birini bilinç düzeyine taşıyıp farkında olabiliriz.

Bir başka bilinçdışı sürecin nedeni algı-altı (subliminal) uyarılardır. Bunlar davranışımızı etkileyebilir veya etkilemeyebilir. Ama deneyler algı-altı uyarıların beyinde işlendiğini gösteriyor ve algı-altı uyarıların denekler farkında bile olmadan onların gelecekteki davranışlarını değiştirebildiği biliniyor. Çok tartışılan bir deneyde ekrana “Coca Cola için” reklamı algı-altı hızda yansıtılır. Deneklerin, gerçekten susamışlarsa gidip bir Coca Cola satın alma eğiliminin arttığı gözlemlenmiştir.^[2]Algı-altı pazarlama kavramını ortaya atan James Vicary, https://en.wikipedia.org/wiki/James_Vicary Bu süreçlerin bilinç düzeyine çıkması, süreç merkezlerinden bilgi değiş tokuşunun yer aldığı ortak işlem alanına iletilmeleriyle gerçekleşir.  Ve bu uzman işlemcilerdeki enformasyon, ortak işlem alanına gönderildiğinde enformasyon bilinç düzeyine taşınmış olur yani farkında oluruz.

Nihayet hiçbir zaman bilinç düzeyine çıkmayan vücut sıcaklığının düzenlenmesi (thermoregulation) gibi bilinçdışı süreçler de vardır.

Enformasyon alışverişinde, bir bilinçdışı süreç ortak işlem alanından gelen enformasyona uyum sağlayabildiği, eşleşebildiği veya bu enformasyona etki edebildiğinde enformasyonu başka bilinçdışı süreçlere de aktarabilir. Bu aktarmaya somut bir örnek, yüksek bir ses duyduğumuzda görme süreçlerimizin de devreye girebilmesidir, çünkü yüksek ses kaynağını görmek isteyebiliriz. Motor kontrol sistemimiz, sesin kaynağına doğru ilerleyecek veya sesin kaynağından uzaklaşacak şekilde bacak kaslarımıza sinyaller yollayabilir. Öte yandan beynimizdeki tat almadan sorumlu kısım aktive olmayacaktır, çünkü genelde tat alma ile gür ses algısı arasında bir enformasyon alışverişi söz konusu değildir. Dolayısıyla, bir şeyin bilincinde olduğumuzu söylediğimizde, bir işlemci kümesi arasında ortak alanda değiş tokuş edilen, paylaşılan enformasyon mesajlarını kastediyoruz.

Bu teoriyi bilimsel bir şekilde açıklamaya çalışırken birçok zorlukla karşılaşırız. Bir kişi bize bir şeyin bilincinde olduğu bildiriminde bulunduğunda o şeyin bilincinde olduğunu artık biliriz. Bu olay doğası gereği özneldir, oysa bilim nesnel verilere dayanmalıdır. Kişi kendiliğinden bildirimde bulunduğunda raporladığı şeyin doğru olduğundan nasıl emin olabiliriz? Bilinçdışı süreçlerin içerdiği enformasyonu saptamaya çalıştığımızda sorun daha da karmaşıklaşır. Bilinç düzeyine çıkmış süreçlerde en azından kendiliğinden bildirim (self-reporting) şansı vardır. Bilinçdışı süreçlerde bu şansa da sahip değiliz. İşte bu açmaz noktasında, nörobilimci Stanislas Dehaene ve arkadaşları ortak işlem alanı fikrini irdelemek ve doğrulamak için bir dizi ustaca deney geliştirdi. Geliştirdikleri kurama da Ortak Nöronal Çalışma Alanı Teorisi: The Global Neuronal Workspace Theory adını verdiler.

Bilinçdışı süreçleri kanıtlama çabaları: GNWT deneyleri

Bu deneylerden birini ele alalım. Katılımcılara 21 ile 71 milisaniye arasında değişken süreli bir dizi ekran görüntüsü (video çerçevesi) gösterildi. Ekran boş olabilir, rastgele desenler veya bir sözcük de içerebilir. Bir sözcük içeren çerçeveler hep 21 ms süreyle gösterildi. Bir sözcük içeren çerçevelerin öncesinde ve ardından rastgele desenler geldiğinde, katılımcılar herhangi bir sözcük gördüklerini bildirmediler. Bu tür dikkat dağıtıcı çerçevelere, maskelenmiş sözcük ya da maskeli sözcükler diyelim. Öte yandan, sözcük içeren çerçevenin önünde ve ardında boş çerçeveler olduğunda katılımcılar genellikle bir sözcük gördüklerini bildirdiler. Bunlara da maskelenmemiş ya da maskesiz sözcükler diyelim.

Deney şu şekilde ilerledi: Katılımcılara maskeli veya maskesiz sözcük içeren bir dizi çerçeve gösterildi ve bir sözcük gördüklerinde adını söylemeleri istendi, gördüklerini sanıp da adını söyleyemedikleri (denek bilinçdışı modda okuyamadığında) durumda ise sadece “gördüm” demeleri gerekiyordu.

Deneyde maskesiz sözcüklerin % 90,2’si saptandı ve % 88,9’u doğru biçimde adlandırıldı. Maskeli sözcüklerin yalnızca % 0,7’si saptanabildi ve sözcüklerden sadece tek bir tanesi doğru olarak adlandırıldı.^[3]Dehaene, S. , Naccache, L. , Cohen, L. , Le Bihan, D., Mangin, J-F.,  Poline J.-B. ve Riviere, D. (2001) “Cerebral mechanism of word masking and unconscious repetition priming,”  Nature Neuroscience 4.7: 752-758.

Daha sonra, bu kendiliğinden bildirimlerin doğru olup olmadığını test etmek için katılımcılara maskesiz sözcükleri, maskeli sözcükleri ve deneyde yer almayan çeldirici sözcükleri içeren bir liste verildi. Denekler, maskesiz sözcüklerin % 85,9’unun görüntülendiğini bildirdi. Maskeli sözcüklerin ise sadece % 7,1’inin görüntülendiğini bildirildi, bu skor ekranda hiç gösterilmemiş çeldiricilerin yüzdesiyle aynı orandaydı.  Bu bulgular deneklerin gördükleri kelimeleri nesnel olarak raporladıklarını ve maskeli kelimeleri gördüklerinin bilincinde olmadıklarını gösterdi. Peki bilinçli olarak görülmeyen kelimeler acaba bilinçdışında işleniyor muydu?

fMRI’n gösterdikleri: Bilinçli süreçlerde beynin daha geniş alanı aktive oluyor

Bu soruyu yanıtlamak için araştırmacılar, beynin hangi bölgelerinin daha yüksek oranda oksijen tükettiğini gösteren ve dolayısıyla aktif olduğu varsayılan anları saptayan bir görüntüleme yöntemi uyguladılar. Yani fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme: fMRI’yi kullandılar. Deneydeki tüm katılımcıların fMRI taramaları, katılımcıların bir sözcüğü gördüklerinin farkında olmadıklarında bile, beynin okumayla ilgili bölgelerinde aktivasyon gözlemlediler.^[4]Bu bölge ekstrastriat görsel korteks, ‘görsel kelime formu alanı’, sol ön-merkez sulkus’tan oluşur. Katılımcılar sözcükleri gördüklerinin bilincinde olduklarında, bu okuma alanları yine aktifti, ancak bu durumda aynı alanın çok daha büyük komşu bölgelerinde ve ortak işlem alanı teorisinin öngördüğü uzak yerlerde de artan aktivite saptandı. Bunun nedeni, bilince varma sürecinin beynin başka bölgelerini de aktive etmesidir.^[5]Bu olayı Dehaene ve arkadaşlarının makalesinde figür 2’de görebilirsiniz:  Dehaene, S. , Naccache, L. , Cohen, L. , Le Bihan, D., Mangin, J-F.,  Poline J.-B. ve Riviere, D. (2001) “Cerebral mechanism of word masking and unconscious repetition priming,”  Nature Neuroscience 4.7: 752-758.

Bu deneyler bize birçok şeyi gösteriyor.

• Birincisi, beyinde bilinçdışı işlemler devam ediyor. Katılımcılar bir sözcüğü gördüklerinin farkında olmasalar bile, beynin kelime işlemeye odaklı bölgeleri aktif oluyor.
• İkincisi, bu kelime okuma aktivitesinin bilinçli hale gelmesi için beynin çok daha geniş bir bölgesi aktif hale geliyor ve beynin farklı bölgeleri birbirleriyle iletişime geçiyor.

Bir şeyin bilincinde olduğumuzda daha geniş bir beyin bölgesinin aktif hale geldiği fikri sezgilerimize göre mantıklıdır. ‘ASLAN’ sözcüğünü okuduğumuz ya da duyduğumuzda, sadece sözcüğü algılamakla kalmayız, aynı zamanda bu sözcüğün çağrıştırdığı somut örnekleri de görselleştiririz; daha açıkça, – aslanların renkleri, sesleri görsel ve işitsel algılarımıza hitap eden yönlerini, hatta belki duygusal değerliğini bile anımsarız.

• Son olarak, bu deneyler bize bilinçli farkındalıkların kendiliğinden bildirimi için güvenilir deneyler tasarlayabileceğimizi gösteriyor.

Bu teknikler, işitsel sinyallerin bilinçdışı ve bilinçli işlenmesi arasındaki farkı göstermek için de kullanıldı. Bir ses sinyali bilinçdışı tespit edildiğinde, fMRI görüntüleri beynin işitsel işlemlere ait bölgesinde ancak çok küçük bir ya da birkaç alanın aktif hale geldiğini gösteriyor. Öte yandan, sesler bilinçli olarak algılanabilir olduğunda, işitsel alanlar ve onun yanında beynin daha geniş bölgelerinin aktive olduğu görülüyor. Dokunsal uyaranlar için de benzer sonuçlara varan deneyler yapıldı.^[6]Schubert, R., Haufe, S., Blankenburg, F., Villringer, A., & Curio, G. (2009). Now You’ll Feel It, Now You Won’t: EEG Rhythms Predict the Effectiveness of Perceptual Masking. In Journal of Cognitive Neuroscience (Vol. 21, Issue 12, pp. 2407–2419). MIT Press – Journals.^[7]Boly, M., Tshibanda, L., Vanhaudenhuyse, A., Noirhomme, Q., Schnakers, C., Ledoux, D., Boveroux, P., Garweg, C., Lambermont, B., Phillips, C., Luxen, A., Moonen, G., Bassetti, C., Maquet, P., & Laureys, S. (2009). Functional connectivity in the default network during resting state is preserved in a vegetative but not in a brain dead patient. In Human Brain Mapping (Vol. 30, Issue 8, pp. 2393–2400). Wiley.

Aşağıdaki şekilde bilinçli ve bilinçdışı süreçlerde beynin farklı bölgelerinin aktivasyonu ve bağlantıları gösteriliyor.

Burada dikkat edilmesi gereken husus, tüm iletişimin ortak işlem alanı üzerinden geçiyor olması. GNWT kuramını savunanlar, bilincin bu ortak işlem alanının aktif hale gelmesiyle ortaya çıktığını öne sürerler.

Bilincin teorik modeline yönelik gereklilikler

Bu türden bir dizi deneyi kullanarak Dehaene ve arkadaşları, bilincin teorik bir modeline (bundan böyle Dehaene modeli diyelim.) yönelik üç gereklilik ortaya attılar.^[8]Dehaene, S. ve Naccache, L. (2001) Towards a cognitive neuroscience of consciousness: basic evidence and a workspace framework, Cognition, 79(1-2):1–37.^[9]Dehaene S. ve Changeux, J. (2011) Experimental and theoretical approaches to conscious processing. Neuron, 70(2):200–227.^[10]Mashour, G.A., Roelfsema, P., Changeux, J. and Dehaene, S. (2020) Conscious processing and the global neuronal workspace hypothesis. Neuron, 105(5):776–798.^[11]Dehaene, S.,Charles, L., King, J. ve Marti, S. (2014) Toward a computational theory of conscious processing. Current opinion in neurobiology, 25:76–84.

İlk gereklilik, beyinde paralel olarak çalışan modüler işlem birimlerinin olması. Bu modele göre ortak işlem alanıyla bağlantılı beş ana süreç kategorisi vardır. Bunlar sırasıyla: yaşanan anla ilgili bilgi işleme süreçleri, geçmişle ilgili bilgileri içeren uzun vadeli bellek, halihazırdaki girdilerin etkisiyle gelecekteki eylemlerle ilgili motor süreçler, odaklanmayı sağlayan dikkat süreçleri, nihayet belirli sonuçlara değer atayan değerlendirme süreçleri. Bunların her biri birer algısal süreçtir. Beyindeki tüm süreçler ortak işlem alanına bağlı olmak zorunda değildir; ortak alanın dışında kalanlar bilinçli farkındalığa getirilemeyen süreçlerdir.

Bir ses duyduğumuzda, genellikle hangi yönden geldiğini biliriz. Beynimizin, sesin sağ ve sol kulaklarımıza ulaşma zamanındaki farkı kullanarak yön hesaplamaya programlanmış olduğunu biliyoruz. Ancak olayı yaşarken varış anlarına dayanan hesaplama sürecinin bilincine varamayız. Öte yandan, bazı süreçler vardır ki çoğumuz farkına varabiliriz fakat beyinlerinde lezyon olan kişiler farkına varamazlar. Somut bir örnek olarak, beyinlerinde görme alanının belirli noktalarındaki lezyonlardan ötürü nesneleri göremediklerini söyleyen insanları ele alalım. Bu denekler engellerle dolu bir koridoru geçmeleri istendiğinde, göremediklerinde ısrar etmelerine rağmen, gören bir insan gibi engellerden kaçınarak koridorda yürüyebiliyor. Bu deneklerde nesneleri görme ve tanıma sürecinin, beyinlerindeki lezyonlar nedeniyle ortak işlem alanından kopmuş olduğu sonucuna varıyoruz.  Fakat bu deney, ortak işlem alanına taşınıp bilinçli olarak fark edilemese de modüler işlem birimlerinin birbiriyle iletişimi olduğunu gösteriyor.

Dehaene modelinin özündeki ikinci gereklilik bir ortak işlem alanının varlığıdır. Bu ortak işlem alanı, çok sayıda enformasyon işleme birimi ile dinamik bir şekilde, uzun mesafeli bağlantılarla iletişim kurabilir. Teori, çeşitli işlem modülleriyle uzun aksonlar üzerinden çift yönlü bağlantılar kuran korteks nöronlarının varlığını öngörür.  Diğer bir deyişle, tek bir bölgedeki nöronların aktivasyonu ile gerçekleşen görme, duyma süreçlerinden farklı olarak, ortak işlem alanı nöronları bir iletişim ağı ile bağlantılı, farklı yerlere dağılmış nöronlardan oluşur. Bu arada, her bir bilinçli farkında olma olayında ortak işleme alanı nöronlarının tümünün aktif olması, yani devrede olmaları gerekmez.

Bilince varmak için dikkatin olması gerekir; peki dikkat nasıl tetiklenir? Dehaene modeline göre dikkat, bazı nöronların doğrusal olmayan bir aktivasyon süreciyle başlatılır. Bu olay, mevcut bilinçli içeriği kodlayan ortak işlem alanı nöronlarının aniden ve aynı fazda gerçekleşen aktivasyonu sonucudur. Bu tür bir aktivasyon devam eden bir bilişsel görevin bir parçası veya bir dış uyaran nedeniyle gerçekleşir.  Bu tür bir nöron aktivasyon “ateşlenmesinin” gerçekleşmesi işlem alanını oluşturan nöronların hızlı biçimde, iki yönlü iletişim kurabilmesine ve mesajlar yollayabilmesine bağlıdır.

Piramitsi nöronlar (pyramidal neurons) olarak anılan bir tür nöron, bu ani toplu ateşlenme özelliğine sahiptir.  Dehaene modeli işte bu nöronların ortak işlem alanını oluşturduğunu öne sürer.^[12]Dehaene S. ve Changeux, J. (2011) Experimental and theoretical approaches to conscious processing. Neuron, 70(2):200–227. Sayıları milyonlar mertebesinde olan piramitsi nöronlar, beynin belirli bölgelerinde daha yoğun olarak ortaya çıkar; yukarıda değinildiği gibi Dehaene bilinç modeline göre, bunların hepsinin belirli bir anda ortak işlem alanının aktif parçası olması gerekmez. Aslında, bilinç içeriğine göre yani bilince taşınacak sürece bağlı olarak piramitsi nöronların farklı altkümeleri işlem alanını oluşturur.

Felsefeci Matt McCormick, ortak çalışma alanını büyük bir şehirdeki trafik sıkışıklığına benzetir. Trafik sıkışıklığına maruz kalan yollar her zaman aynı değildir ve bütün yolların trafik sıkışıklığında rol almaları gerekmez. Benzer bir şekilde, ortak alan nöronlarının hepsi istenen tanımlı özelliklere sahip olsalar da bu tür nöronların tümü birden herhangi bir anda ortak işlem alanı için devrede olmaları gerekmez.

Şu ana kadar bir ortak işlem alanı gerekliliği, ve modüler süreçler arası iletişim gerekliliklerinden söz ettik; bir üçüncü gereklilik daha var: yukarıdan-aşağı yürütülen bir tetikleme mekanizması.  Yukarıdan aşağı modellerde dikkat, fiziksel bir uyarı sonucu güdümlenmez, kişinin o andaki amacı, kafasındaki plan ve bilgiler doğrultusunda içten güdümlenir. Modeldeki bu mekanizma, modüler süreçleri güçlendirmek, bu süreçlerin çıktılarını ortak işlem alanına aktarmak ve dolayısıyla ortak alana bağlı diğer süreçlere girdiler sunmak ile yükümlüdür. Bu amaçla Dehaene modeli yukarıdan aşağıya dikkatin nasıl pekiştirildiğini, güçlendirildiğini araştırır.

Bilinçli hale gelmesi için enformasyonun bir süre muhafaza edilmesi gerektiğini gösteren çok ilginç ve hatta ilk başta sonucu mantıksız görünen bir deney vardır. “Bilinç nedir?” başlıklı giriş yazımızda bahsettiğimiz Muller-Lyer yanılsamasına geri dönelim.

Bu çizgileri ekranda bir deneğe çok kısa süreli gösterirseniz ve hemen ardından çizgilerden birine ulaşmalarını isterseniz, elin tutuş boyutu her iki çizgi için de aynı çıkar! Ama biraz bekledikten sonra (yaklaşık 150 ms) çizgilere ulaşmalarını isterseniz, bu kez elin kavrama boyutu, üstteki çizgiye ulaştığında daha büyük bir nesneyi yakalıyormuş gibi alt çizgiye göre daha çok açılacaktır.

Bu deney iki nedenden dolayı ilginçtir. Birinci çıkarım, bir uyartının (örneğin, baktığımız nesnenin) farkında olmamız için bir süre algılarımıza sunulması gerektiğidir. Bu çıkarım, GNWT teorisi açısından anlamlıdır, çünkü ortak işlem alanı nöronlarının enformasyona erişmesi ve işlemlere tabi tutulması için biraz zaman gerekir.

İkinci ilginç çıkarım ise bilinçli deneyimimizin gerçeklikle uyumlu olması gerekmediğidir. Bu husus, bilinç deneyimini bir yanılsama olarak düşünenler tarafından hep vurgulanır.

Bilinç fikrinin böyle büyük ölçekli bir sinirsel düzeneğin aktivasyonu ile ilişkili olduğunu destekleyen önemli miktarda kanıt var. Dehaene teorisi deneylerle uyumlu, ancak acaba sadece “Bilinç nedir?” başlıklı giriş yazımızda bahsettiğimiz “kolay problem”leri mi çözüyor? Yani bilinç deneyimini, bilincin öznel cephesini anlamamız için yetersiz kalıyor olabilir mi? Dehaene teorisinin savunucuları bu kuramın yalnız kolay problemi çözdüğünü düşünmüyor ve şunu iddia ediyorlar:  Öznel olarak duyumsananlar, yani qualia, kişinin bildirebildiğinden daha zengin içerik taşır. Deneyimleri tam olarak raporlayamama ya da “sözcüklerin yetersiz kalması” doğal olarak tarifsiz bir deneyim algısına yol açar.

Zor probleme başka bir yaklaşım:   Bütünleşik Enformasyon Kuramı

Khalid Sayood
Nebraska-Lincoln Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü

Bu yazı Bilim Akademisi üyesi Bülent Sankur‘un çevirisi ve katkılarıyla yayına hazırlandı. 

Başlık görseli Krauss ve Maier’in “Will we ever have conscious machines?” başlıklı makalesindeki görselden sembolik olarak uyarlandı.^[13]Krauss, P., & Maier, A. (2020). Will We Ever Have Conscious Machines? In Frontiers in Computational Neuroscience (Vol. 14). Frontiers Media SA. https://doi.org/10.3389/fncom.2020.556544

Bu eser Creative Commons Atıf-GayriTicari 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır. İçerik kullanım koşulları için tıklayınız.