BİLİM YÖNETİMİ KONFERANS 34 FONKSİYONUN BİLİMSEL PARADİGMASI: DAVRANIŞ VE İSTEK ÖRNEKLER: Genom Kopyalama Darwin’in Türlerin Evrimi Teorisi Beyindeki Fonksiyonel Yerleşimler FREDERICK BETZ PORTLAND DEVLET ÜNİVERSİTESİ

DAVRANIŞ VE İRADE Sinir sistemine sahip organizmalardaki davranış kavramına esas olan organizmanın iradesi kavramıdır. İrade terimi geleneksel olarak bir eylemin niyetini, bir organizmanın yaptığı kasti bir eylemi tanımlayan bir kelime olarak işlevsel kavram için kullanılan eski bir terimdir. ‘İrade’ gibi işlevsel kavramlar biyolojide sezgi sahibi varlıkların karmaşık davranışsal modellerini açıklamak için gereklidir. Bir bakteri için bile irade kavramından söz edebiliriz. – yaşamak için irade, bölünmek için irade, uyum sağlamak için irade. İrade fiziksel bağlantılı olabilir – içgüdü. İrade öğrenilebilir – sebep. Bakteri iradesi içgüdüdür.

ÖRNEK: Genom Kopyalama Canlıların geniş uzaysal ölçekte artarak karmaşık olma konusu yaşamın evrimini anlatmada başlıca sorundur. Genom kopyalama çalışmaları bu sorun için bir örnektir, Elizabeth Pennsi’nin söylediği gibi: “Biyolojideki en büyük gizemlerden biri, en basit bir canlı olan bakterinin bile bir insan gibi karmaşık şeyleri nasıl yapıverdiğidir”. Otuz yıl önce (1970), Los Angeles’daki Hope Hastanesindeki ünlü genetikçi Susumu Oho, o zamanlar meslektaşlarını şoke eden bir öneri ileri sürdü: Evrimdeki şu büyük sıçrama -- omurgasızlardan omurgalılara geçiş gibi -- eğer bütün genomlar kopyalanırsa gerçekleşebilir.

Önceleri, genetikçiler organizmaların gelişimi için, onların eski işlevlerini sürdürmelerinin yanısıra yeni işlevler kazanmaları gerektiğinin farkına vardılar. Genlerin kopyalanma mekanizması eski işlevlerin devamını sağlarken, yeni işlevlerin kazanılmasını da olanıklı kılıyordu yılında Oho, bütün gen ve genomların tek bir gen gibi kopyalanabileceğini önerisini yaparak büyükçe bir adım attı. Hipotezini doğrulaması zordu, ama 1990’larda karşılaştırmalı genom bilimi (türlerin tüm genomları) ile ilgili çalışan araştırmacılar, Oho’nun hipotezini incelemeye başladılar.

İngiltere’deki Reading Üniversitesindeki, Peter Holland and Rebecca Furlong balığa benzeyen omurgasız türler üzerinde çalışıyorlardı, Amphioxus (Pennsi, 2002). Bu türler omurgalı balıklara yakın soylardan biri olabilirdi. Karşılaştırma yaparken, Amphioxus’un sadece bir kopya sahip olduğu genlerin, omurgalı balıklarda birkaç kopya olduğunu buldular. Bu, bütün genlerin kopyalanabileceğinin doğrudan kanıtıydı Amphioxus (Lancelet)

Genlerin kopyalanması ve mutasyonu, içgüdüsel davranışların aktarımına ilişkin bir mekanizmadır. – ‘fiziksel bağlantılı istek’- - içgüdü. Ve gen replikasyonu, biolojideki mekanizma paradiması ile fonksiyon paradigması arasında bir bağlantı sağlar– fonksiyonel içgüdünün kalıtımla geçişi için mekanizma.

Charles Darwin‘in theory of evrim teorisi, biyolojide tür ölçeğinde mekanizmaları fonksiyonlara bağlayan ilk fonksiyonel teoridir. Darwin’nin türlere ilişkin teorisi hayattaki farklı türlerin mekanizmalarının karmaşıklığını açıklayan fonksiyonel bir açıklamadır. 1. Organizmaların genlerindeki mutasyon, farklı organik mekanizmalar yaratır. 2.Bu mekanizmalara sahip organizmalar, mutasyona uğramış mekanizmanın türe hayatta kalmasında sağladığı avantajla türerler. 3.Evrim teorisinde, fonksiyon organizmaların kendi çevrelerinde hayatta kalma değeridir.

Böylece, bir türdeki bireylerin davranışları çevreye fonksiyonel adaptasyon olarak kalıtımla aktarılır. Türlerin fonksiyonel mutasyonundaki başarısının altında yatan, canlı organizmaların biyokimyalarındaki kimyasal süreçlerin endotermik olmasıdır.– organizmaların kimyasal süreçleri için enerji girdileri gerektirir. Mekanizma ve Fonksiyon

Charles Darwin ( ) İngiltere’deki Shrewsbury’de doğdu. 1827’de, Cambridge Üniversitesine teknoloji okumak için girdi ve 1931’de mezun oldu. Ancak onun tarihe ilgisi vardı. Doğabilimci olarak, HMS Beagle’da Robert FitzRoy tarafından kaptanlık yapılan yapılan ikinci deniz seferine katıldı. FitzRoy, Darwin’e zaman içerisİnde jeolojik süreçler sonucunda meydana gelen jeolojik oluşumları anlayabilmesi için ona Charles Lyel tarafından yazılan jeoloji (Jeoloji’nin İlkeleri) kitabını verdi.

Beagle İngiltere’den, Güney Amerika kıyılarının aşağısından, Cape Horn çevresinde, Güney Amerika kıyılarının üst kısmına kadar Atlantik boyunca ve daha sonra Galapagos adalarında sefere çıktı.

Beagle in Tierra del Fuego 1859’da Darwin, türlerin evriminde doğal seleksiyon kuramını açıkladığı “Türlerin Kaynağı Hakkında” isimli kitabını yayınlamıştır. Darwin evrimde mekanistik yapıların, bir türün doğal evriminde sözkonusu türün herhangi bir çevre içinde hayatta kalmasında rol oynayan yapısal fonksiyonlar nedeniyle önemli bir role sahip olduğunu kanıtlamıştır. Zaman geçtikçe, türün mekanistik yapısının mutasyon yoluyla değişimi sonucu türler evrim geçirebiliyor ve hayatta kalabilmeyi başarabiliyorlardı.

Sezgi sahibi varlıklar kendi varoluşlarının bilincindedirler. Sezgi sahibi varlıkların davranış genlerinde ‘sıkı bağlılık’ görülebilir – içgüdü -- ateş karıncasında olduğu gibi. Ya da sezgi sahibi varlık, yazılım ve donanımın karışımı olabilir – İçgüdü ve Akıl – İngiltere’de monarşi örneğinde olduğu gibi (Kraliçe Elizabeth).

Davranışların sezgi sahibi varlıklar tarafından yöntem ve sonuca dayanan analizler sonucu nasıl bilerek seçildiğini açıklamak için akıl kavramının davranış kuramına ilave edilmesi gerekir. Bir davranışın yöntemi davranışın bir aktör tarafından ne şekilde gerçekleştirildiğini, sonucu ise aktörün davranış sonunda hedeflediği kazanımı ifade eder. Bu bir ‘planlamadır’ – bir davranış biçimi olarak – ve insan davranışını etkiler. İnsanlar olası gelecek hakkında yöntem ve sonuçlar yoluyla akıl yürütebilirler: (1)Hem içgüdüsel, hem öğrenilmiş ihtiyaçlarını karşılayabilmek yani sonuçlara ulaşabilmek için, (2)Davranışı yöntem olarak planlayabilmek ve gelecekte istediklerini alabilmek için İnsanların geleceğe ilişkin davranışlar hakkında akıl yürütmesi ‘planlama’ olarak adlandırılır. Ve insan planlarında karmaşık bir akıl yürütme söz konusudur.

ÖRNEK: İnsan Beyninin Mekanizması ve İşlevsel Alanları İnsan Beyni Beyin, sinaptik yapılar içinde birleşmiş çok sayıda sinir hücresinden oluşur. Bu yapılar, üç boyutlu şekilde birbirine bağlanan karmaşık kıvrımlı düzlem setlerinden oluşmaktadırlar (bir milyon milyar) sinir hücresi birbiriyle bağlanmış durumdadır. Beynin toplam ağırlığı yaklaşık 1300 gramdır.

Tipik Bir Sinir Hücresi Bu birleşik sinir hücrelerinde elektriksel ve kimyasal değişimler sonucu düşünme süreçleri oluşur. Beynin farklı bölümlerinde farklı algısal enformasyonlar işlenir ve farklı zihinsel eylemler gerçekleştirilir. Beyin vücuttaki daha büyük bir sinir sisteminin bir parçasıdır ve ona bağlıdır. Tüm sinir sistemi kimyasal ve elektriksel sinyaller yoluyla çalışır.

İNSAN BEYNİNİN MEKANİZMALARI Beyin, yüksek seviyeli biyolojik organizmaların sinir sistemlerindeki hem içsel hem de mantıklı davranışa yönelik vücuttaki merkezi mekanizmadır. Beynin mekanizması olağanüstü ve karmaşık bir mekanizmadır. Beyin sinaptik yapılar ile bağlanmış yüksek yoğunlukta sinir hücrelerinden oluşur. Bu yapılar, üç boyutlu bir şekilde birbirine bağlı karmaşık kıvrımlı düzlemler şeklinde organize olurlar. Burada 1012 (milyarın milyon katı) nöron birbirleriyle iletişim halindedir. Beynin toplam ağırlığı yaklaşık olarak 1300 gramdır. Düşünme süreçleri birbirleriyle iletişim halindeki bu nöronlar arasındaki elektriksel ve kimyasal değişimlerin sonucu olarak gerçekleşmektedir. Beynin farklı bölgeleri farklı çeşitteki duyusal bilgiyi işler ve farklı zihinsel faaliyetler gerçekleştirir. Beyin bununla birlikte sinir sisteminin geri kalanı ile ilişkisi ile birlikte vücudun daha büyük bir sisteminin bir parçasıdır. Tüm sinir sistemi hem kimyasal hem de elektriksel sinyaller ile işler.

Lobes of the Cerebral Cortex Beyindeki farklı uzamsal alanlar, farklı bilişsel işlevler için uzmanlaşmıştır. Beyinin düşük iradeli işlevleri, nefes alıp verme, yutkunma, sindirim, kalp ve damar eşgüdümünü kontrol eden Medülla’da yeralır. Hipotalamus bölgesi, birçok basit içgüdünün anlatımını içerir. Küçük beyincik, istemli hareketlerle motor arasındaki eşgüdümün sağlanmasında önemli bir rol oynar. Hareket yeteneği, beyinde yeralan balans ile omurilikte yeralan is motor sinapsları arasında koordine edilmiştir. Beyinsel korteks, beynin duyumsal ve bilişsel işlemlerini görür. Görsel bilginin işlenmesi beynin büyük bir bölümünğ kaplar. Beynin, ahlaki muhakeme gibi bir çok yüksek fonksiyonu, beynin frontal kemik altında kalan ön bölümünde işlenir. İnsan beyninin iki yarımküresi farklı çapraşık düşünme uzmanlığına sahiptir. İnsan beyninin sol kısmı sözlü düşünmeye yoğunlaşmışken, sağ kısmı uzamsal muhakemeye yoğunlaşmıştır.

BEYİN VE ZİHİN Beynin mekanizmaları sezgisel davranışın fiziksel temeli olurken beyinin işlevini nasıl gerçekleştirdiği konusunda ek bir beyin hakkında işlevsel bir fikrin tanımlanması gereklidir -- zihin. Bu tanım, beyinin bir çeşit bilgi işleme sistemi olarak, bir zihin olarak tanımlanmasını gerektirir. Beyin bir mekanizmadır, zihin ise beyin mekanizmasının işlevidir.

Yirminci yüzyılın ikinci yarısında, bilimsel araştırmalar, beynin mekanizmasını ve aklı -beynin bir fonksiyonu- bilişsel bir aktivite olarak kavramada önemli bir gelişme kaydetti. Psikologlar, biyologlar ve sosyologların yaptığı gibi bu konuyu calışıyorlar. Ekonomistler, ekonomik olarak rasyonel insan olarak insan beyni modelini kullanıyorlar. Bilgisayar biliminin yeni bilimsel disiplini, bilginin işlenmesi aktivitesi olarak beyin ile ilgili yeni fikirleri desteklemekteydi. “Yapay zeka” adı altında akıl yürütme algoritması, ‘sinir ağları’ adı altında model teşhis teknikleri geliştirildi. 1990’larda bazı elektrik mühendisleri, “neuromorphik mühendislik” olarak adlandırılan, robotbilim sinirsel çevrimin yeni bir alanı yaratmaya başladılar. Bütün bu çabalardan, şimdilerde bilgisayarlar beynin hesap ve grafiksel temsil kabiliyetinin bir çoğu ile rekabet ettiği için,ilerde, insan beyninin bir çok aktivitesi ile rekabet eden robotların olacağı tahmin edebilir.

Beyin perspektivi üzerine geliştirilen tüm bu disiplinlerin merkezinde, beynin fonksiyonunun bilgiyi işlemek olduğu varsayımı yatmaktadır. Bilgi konsepti, beyin için yapılan tüm modellerin merkezi olmaya başlamıştır. Beyne bilgi girişi, temel işlem biriminin beyin olduğu bedenin sinir sisteminin duyusal mekanizması ile başlar. Bilgi üretimi, eyleme karar verme şeklindedir. Bilgi geribildirimi, eylemin sonuçlarının kontrolü ve değerlendirilmesi şeklindedir. Duyum ve eylem arasındaki süreç, zihinsel akıl yürütmedir. Modern araştırmalar şimdilerde, duyusal girdilerin beyne giriş yapısını, zihinsel akıl yürütme mekanizmasını ve beynin bedensel eylemler üzerindeki geribildirim kontrolünü ayrıntılarıyla anlatmaktadır.

Zihnin bilgi girdi-çıktı modelinin dış dünya ile ilişkisi aşağıdaki şekillerde tanımlanabilir: (1) ALGILAMA -- dış dünyadaki nesnelerden duyusal girdilerin alınması, (2) AKIL YÜRÜTME -- duyusal girdilerin dış nesne üzerinde bir eylem tanımlayan ve/veya başlatan zihinsel çıktılara dönüştürülmesi. Zihne bilgi girişi vücudun sinir sisteminin duyusal mekanizmaları ile başlar. -- beynin merkezi işlemci birimi olduğu (CPU). Bilgi çıktısı eyleme ilişkin kararlar biçiminde olmaktadır. Bilgi geri bildirimi eylemin sonuçlarının izlenmesi ve değerlendirmesi biçiminde olmaktadır. Duyum ve eylem arasında zihinsel akıl yürütme süreci yer almaktadır. Modern araştırmanın şu an yapmakta olduğu şeyler: (1) zihne duyusal girdilerin giriş yapması, (2) zihinsel akıl yürütme mekanizmalarının ve (3) bedensel eylem üzerindeki zihinsel geri bildirim kontrolünün yapısını detaylandırmaktır.

Zihnin bilgi girdi-çıktı modelinin dış dünya ile ilişkisi aşağıdaki şekillerde tanımlanabilir: (1)Algılama -- dış dünyadaki nesnelerden duyusal girdilerin alınması, (2)Akıl Yürütme -- duyusal girdilerin dış nesne üzerinde bir eylem tanımlayan ve/veya başlatan zihinsel çıktılara dönüştürülmesi, (3)Faaliyet-- harekete geçmeye karar verilmesi. ALGILAMA AKIL YÜRÜTME FAALİYET

Örnek olarak, bir otomobilin insanın görüş alanında yer aldığını ve otomobilin ışıklarının insanın gözünü aldığını varsayalım. Daha sonra insan zihninde bu otomobil bir dış nesne olarak farkındalık yaratacaktır. Bu olay insan gözünün yansıyan ışıkları, gözün ışık yoğunluğunu kontrol eden iris tabakası ve retina üzerindeki nesneye odaklanan lens ler ile algılamasıyla başlar. Gözün çalışması, duyumsal sürecin sensör mekanizmasını oluşturur. Daha sonra ışık retina hücrelerindeki elektriksel akımı tetikler ve görsel sinirler bu akımı bilgi olarak kodlayarak beyne ulaştırır. Bilginin görsel sinirler tarafından kodlanması ve ulaştırılması zihnin görsel algılama parçasının duyumsal sürecinin gerçekleşmesini sağlar. Dış dünyayı algılamak için zihin dış dünya ile ilişki kuracak duyumsal mekanizmalara ve bilgiyi kodlayıp beyne iletecek sinirsel mekanizmalara ihtiyaç duyar.

Daha sonra beynin görsel alanında, nesnelerin özelliklerinin keşfedilmesi ve bir araya getirilmesi için bilgi işleme başlar. Görsel işleme öncelikle nesnenin şeklinin dokusunu ve sınırlarını belirlemek ve bunları nesnenin görüntüsüyle birleştirmek ile başlar. Bu, daha sonra anlamını yorumlamak için ihtiyaç duyulacak görsel nesne şablonu sağlar. Otomobiller ile yapılan önceki deneyimlerde görülmüştür ki insan zihni görsel şekli otomobil olarak tanımlayabiliyor ve aradaki mesafeyi azaltabiliyor. Akıl yürütmenin bir parçası olan nesne-yorum, farklı görüş açılarına ve algılama mesafesine rağmen tanıma sağlar.

Sonuç olarak, zihin görsel olaylar arasındaki ilişkileri kendi kendine işleyebilmelidir. Eğer otomobil görüş açısı mesafesi otomatik azalıyor ise otomobil size çarpabilir anlamı çıkarılır, daha önceki deneyimlere göre bu durumda yoldan çıkılması ya da yaralanma veya ölme riskinin göze alınması söylenir. Zihnin dış dünyaya dikkatini vermesi, kendi kendine dünyanın anlamını yorumlanması ve dış dünyada yapılacak olan hareketlerin belirlenmesi sonucunu doğurur. Bu zihinsel faaliyetlerin akıl yürütme tarafıdır. GELECEK HAFTA – AKIL YÜRÜTME!