Beyin Araştırmaları ve Roger Sperry – Roger Sperry, 1950 ve 1960’lı yıllarda ABD’de, beynin iki yarım küresi arasındaki fonksiyonel farklılıkları incelemek üzere kediler, maymunlar ve insanlar üzerinde deneyler yaptı. Bunu yapmak için beynin iki yarım küresini birbirine bağlayan ve büyük bir nöron demeti olan korpus kallozumu (ing. Corpus Callosum) inceledi. Beynin her iki küresi işlevlerini ve fonksiyonlarını incelemek için kedilerin ve maymunların beynindeki korpus kallozumu keserek iki tarafı birbirinden ayırdı. Eğer yarım küreler birbirinden ayrılırsa, fonksiyonlarının da birbirinden bağımsız olması gerektiğini buldu ve bu çalışmaya “ayrık beyin” adını verdi. Bölünmüş beyin, hayvanların iki kat bilgi ezberlemesini sağladı.
Daha sonra, Sperry aynı fikri, epilepsi tedavisi alan insanlarda korpus kallozumu kesilmiş olan hastalarda test etti. Bu testte, insan beynindeki iki yarım kürenin farklı işlevlere sahip olduğunu buldu.
Sol yarıküre, dili yorumlarken, sağ yarımküre dili yorumlamıyordu. Sperry, ayrık beyin araştırması çalışmasıyla 1981’de asistanı Michael Gazzaniga ile birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü aldı.
Sperry, 1940’larda ve 1950’lerde, üzerinde çalıştığı ayrık beyinlerden başka, memelilerde ve insanlarda beyin fonksiyonları ve işlevleri hakkında da çalışmalar yaptı.
1940’larda ve 1950’lerde ayrık beyin çalışmalarının ötesinde, memelilerde ve insanlarda beyin işlevi ve bağlantılarının diğer yönlerini de inceledi.
1963 yılında, beyin hücrelerindeki uzun lif benzeri aksonların, ilgili işlemi yapacak organlara özel kimyasal işaretleyicilerle nasıl bağlandığını iddia eden kemoafinite (chemoaffinity) hipotezini geliştirdi. Bu hipotez, karmaşık sinir sistemlerinin bir dizi bireysel sinirden nasıl geliştiğini açıkladı.
Sperry kurbağalar, kediler, maymunlar ve gönüllü insanlarda farklı beyin modellerini de inceledi. Yaptığı bu beyin araştırmalarının çoğunu, 1954’te taşındığı Pasadena, California’daki California Institute of Technology’de veya kısa adıyla Caltech’te gerçekleştirdi.
Sperry, korpus kallozumun işlevini belirlemek için yaptığı ayrık beyin araştırmasına 1950’lerin sonlarında başlamıştı. İlk çalışmalarda korpus kallozumu kesilmiş bir insan ile korpus kallosumu kesilmemiş normal diğer bir insan arasında anlamlı bir fark olmadığını düşündü. Oysa Sperry, korpus kallozum beynin iki yarım küresini birbirine bağladığından, kesilerek bölünmesi durumunda beyin açısından büyük sonuçları olması gerektiğini, bu nedenle korpuz kalluzumun önemli bir işlevi olması gerektiğini varsayıyordu. Bu sebeple beyin yarım küreleri konusundaki çalışmalarına devam etti.
Sperry Yeni Deneyler Tasarlıyor
Beyin Araştırmaları ve Roger Sperry – Sperry, kopmuş bir korpus kallozumun etkilerini belgelemek için yeni deneyler tasarlamaya başladı. O zamanlar, beynin her bir yarıküresinin, vücudun çapraz tarafındaki hareketten ve görme alanından sorumlu olduğunu biliyordu. Sağ yarımküre vücudun sol tarafını yönetiyordu ve sol gözden sorumluydu. Sol göz sol tarafı görüyordu ve gördüğünü beynin sağ yarım küresine iletiyordu. Aynı şekilde sol yarımküre de vücudun sağ tarafını yönetiyordu ve sağ gözden sorumluydu.
Kısaca Sperry her bir gözün ne gördüğünü ve gördüğünü beynin hangi yarım küresine ilettiğini biliyordu. Bu temel bilgiye bağlı olarak her yarım küreye hangi bilgilerin gittiğini dikkatle izleyebileceği deneyler tasarladı.
Kediler, Maymunlar ve İnsanlar Üzerinde Deneyler
Beyin Araştırmaları ve Roger Sperry – Sperry, kediler, maymunlar ve insanlarla deneyler yaptı. Deneylerine ayrık beyinli kedilerle başladı. Kedilerin gözlerinden birini kapadı ve onlara birinin altında yiyecek olan iki farklı blok gösterdi. Kedi mamanın nerede olduğunu doğru bildi. Bundan sonra göz bandını kedinin diğer gözüne taktı ve mamayı diğer bloğun altına koydu. Kedi bu şartlarla da mamanın hangi bloğun altında olduğunu doğru bildi. Ancak kedi bu olayları ayrı ayrı hafızasına yerleştirdi, Bloklar iki gözü açıkken gösterildiğinde şaşırdı. Çünkü blokları ayrı ayrı gözlerle incelediğinde beynine giden bilgiler birbirinden farklıydı
Daha sonra, Sperry maymunlarda benzer bir deney yaptı. Aynı anda iki gözle ayrı ayrı şeyler görmelerini sağladı. Bunu özel projektörler ve ışık filtreleri kullanarak yaptı. Ayrık beyinli maymunlar, birbirini dışlayan iki senaryoyu da aynı anda hafızalarına yerleştirebildi. Sperry ilk deneyleri sonucunda, bölünmüş bir korpus kallozum ile iki yarıkürenin (hemisferlerin) birbirleriyle iletişim kuramadığı ve beynin her bir yarım küresinin ayrı bir beyinmiş gibi davrandığı sonucuna vardı.
Kedilerin Beyni Üzerindeki Çalışmanın Yayınlanması
Beyin Araştırmaları ve Roger Sperry – Sperry, 1961’de yayınlanan “Serebral Organizasyon ve Davranış” (“Cerebral Organization and Behavior”) makalesinde kediler üzerindeki araştırmasını yayınladı. Korpus kallozumun kesilmesinin memelileri nasıl etkilediğini test etmek için Sperry, birden fazla kedinin korpus kallozumunu kesti ve onlara görsel bir uyarıcıya tepki vermelerini içeren bazı görevleri yerine getirmelerini sağladı.
Her kedinin korpus kallozumunu kestikten sonra, kedinin hangi gözle görebildiğini izlemek için kedinin gözlerinden birini kapattı.
Sperry, kedinin kullanmasını istediği görme alanına bağlı olarak göz bandını bir gözden diğerine değiştirdi. Daha sonra Sperry, kedilere farklı tasarımlarda bir artı (haç şeklinde) ve bir de daire şeklinde iki tahta blok gösterdi.
Sperry, bloklardan birinin altına kedi için yiyecek koydu. Kedilere blokları tek gözle, örneğin sağ gözle gördüklerinde yiyeceğin daire bloğunun altında olduğunu, sol gözle gördüklerinde ise yiyeceğin haç şeklindeki bloğun altında olduğunu öğretti. Sperry, kedilere bu iki nesneyi pençeleriyle ayırt etmeyi öğretti ve yiyeceği almak için doğru tahta bloğu itti.
Sperry göz bandını çıkarıp, kedilerin her iki gözüyle görebilir olduğu durumda aynı deneyi tekrarladı. Kediler her iki gözünü de kullanabildiklerinde tereddüt ettiler ve hemen hemen eşit olarak her iki bloğu da seçtiler. Sağ göz beynin sol yarımküresiyle, sol göz de sağ yarımküresiyle bağlantı kurmuştu.
Sperry, korpus kallozumu kestiği için bu kedilerde hemisferler aralarında iletişim kuramıyordu. Yarım küreler iletişim kuramazsa ve bir gözden gelen bilgi yalnızca bir yarım küreye gittiyse, yalnızca o yarım küre hangi bloğun altında genellikle yiyecek olduğunu hatırlayabilirdi.
Sperry, kedilerin teknik olarak iki farklı beyinleri olduğundan şüpheleniyordu. Çünkü yarıküreleri birbirleriyle etkileşime girmiyor ve diğeri yokmuş gibi davranıyordu.
Sperry, maymunlarla da benzer bir deney yaptı ve bunların da korpus kallozumunu kesti. Bağlı olmasalar bile her iki yarıkürenin aynı anda çalışıp çalışamayacağını test etmek istedi. Bu, görme alanlarının ayrılmasını ya da sağ gözün bir daire gördüğünden emin olmayı, sol gözün de kedi deneyinde olduğu gibi bir haç işareti gördüğünden emin olmayı gerektiriyordu.
İki Projektörle Yapılan Deneyler
Sperry, bir açıyla yan yana konumlandırılan ve birbirini dışlayan görüntüler gösteren iki projektör kullanarak bunu çözdü. Örneğin, sağdaki projektör solda bir daire ve sağda bir çarpı işareti gösterirken, soldaki projektör solda bir çarpı işareti ve sağda daire gösterdi.
Sperry, her bir maymunun gözünün önüne özel ışık filtreleri yerleştirdi. Işık filtreleri, her bir gözün yalnızca bir projektörden gelen görüntüleri görebilmesini sağladı.
Bu, gözlerden birinin sağdaki daireyi ve soldaki haç şeklini gördüğü, diğer gözün sağdaki haç işaretini ve soldaki daireyi gördüğü anlamına geliyordu.
Sperry, kedilerle yaptığı deneylerden sağ ve sol yarıküreleri arasında bilgi paylaşımı olmadığını biliyordu. Bu nedenle maymunların aynı anda iki farklı senaryoyu ezberlemesini sağladı.
Sol göz, maymun bir çarpı işaretine karşılık gelen düğmeye bastığında yiyeceğin açılacağı bir senaryo gördü, sağ göz ise maymun bir daireye karşılık gelen bir düğmeye bastığında yiyeceğin açılacağı bir senaryo gördü. Sonuçta, düğmeler aynıydı, ancak gözler iki projektör ve özel ışık filtreleri nedeniyle karşılıklarıbı farklı gördü.
Sperry, buradan, beynin her iki yarıküresinin aynı anda iki farklı, tersine çevrilmiş problem öğrendiği sonucuna vardı.
Bölünmüş beyinli maymunların, normal bir maymunun birini öğrenmesinin gerekeceği zaman içinde iki problem öğrendiklerini, bu da hemisferlerin iletişim kurmadığı ve her birinin ayrı ayrı tek beyinler gibi davrandığı varsayımını desteklediğini belirtti. Bu varsayımdan, korpus kallozumu kesmenin bir yararı var gibi görünüyordu, ancak Sperry, bu prosedürün sakıncaları olup olmadığını sorguladı.
Ayrık Beyinli İnsanlar Üzerinde Yapılan Deneyler
Beyin Araştırmaları ve Roger Sperry – Sperry, kediler ve maymunlar üzerinde yaptığı deneylerden sonra korpus kallozumu kesilmiş olan gönüllü insanlarla çalışmaya geçti.
1960’lı yıllarda Sperry, insanlar üzerinde bölünmüş beyin araştırmasını yürüttüğünde, birçok bilim insanı, beynin bir yarım küresinin bazı işlevleri yerine getirmede diğer yarımküreden daha iyi olduğu fikri olan beyin lateralizasyonunu (farklılaşma) inceliyordu. (Not: Beynin sağ ve sol hemisferleri arasındaki anatomik ve fonksiyonel farklılaşma serebral lateralizasyon olarak tanımlanmaktadır.) Bununla birlikte, araştırmacılar beynin her iki tarafının hangi görevlerden sorumlu olduğunu veya her yarım kürenin birbirinden bağımsız hareket edip etmediğini bilmiyorlardı.
Sperry ayrık beyinli insanlar insanlar üzerinde yaptığı çalışmalarda deneye katılan insanların gözlerinden birine bir kelime gösterdi. Ayrık beyinli insanların, daha önce gördükleri kelimeyi şimdi yalnızca sağ gözleriyle gördüklerinde hatırlayabildiklerini buldu.
Daha sonra Sperry, katılımcılara biri yalnızca sol gözleriyle ve diğeri yalnızca sağ gözlerine olmak üzere ayrı ayrı iki farklı nesneler gösterdi; sonra da onlardan ne gördüklerini çizmelerini istedi.
Gördüklerinizi sol elinizle çizin dendiğinde, tüm katılımcılar sol elleriyle sadece sol gözleriyle gördüklerini (çapraz olarak sağ beyne giden bilgileri) çizdiler. Yine bu kez gördüklerinizi sağ elinizle çizin dendiğinde, tüm katılımcılar sağ elleriyle sadece sağ gözleriyle gördüklerini (çapraz olarak sol beyne giden bilgileri) çizdiler. Her bir yarım küre ayrık olduğu ve birbiriyle iletişim kuramadığı için, kendi gördüklerini yine çapraz olarak kendilerinin yönettiği elle çizerek gösterebiliyorlardı. Ancak gördüklerinizi bize anlatın dendiğinde, sadece sağ gözleriyle gördüklerini (sağ gözün gördükleri çapraz taraftaki sol beyne gidiyor), yani sol beynin gördüklerini anlatabildiler. Sol elleriyle gördüm diyerek çizdikleri ile gördüm diye anlattıkları farklıydı.
Buradan, Sperry, beynin sol yarıküresinin konuşmayı tanıyıp analiz edebileceğini, ancak sağ yarıkürenin bunu yapamadığı sonucuna vardı. Kısacası beynin konuşabilen tarafı sadece sol taraftı. Sol beyin gördüklerini anlatabilirken, sağ beyin gördüklerini tek başına anlatamıyordu. Korpus Kallozum kesik olduğu için sağ beyin gördüklerini sol beyne aktaramıyordu. Ancak, Korpus Kallozumu kesik olmayan bir beyin sağ beyinle gördüklerini de anlatabildiği için sağ beynin de konuşabildiği düşünülüyordu, ama bu yargı yanlıştı. Sağ beyin konuşamıyordu.
İnsanlarla Yapılan Meşhur Deneyler
Beyin Araştırmaları ve Roger Sperry – Sperry, Epilepsi gibi dış etkenler nedeniyle daha önce korpus kallozumu kesilmiş gönüllü insanlar üzerinde bir deney gerçekleştirdi. Gönüllülerden aynı anda çoklu görevler yapmalarını istedi.
Sperry, kedi ve maymunlarla yaptığı önceki deneylerinden, beynin tam tersi yarım küresinin yalnızca bir gözden gelen bilgiyi analiz edeceğini ve yarıkürelerin gördüklerini birbirleriyle iletişim kuramayacağını biliyordu.
Yaptığı bir deneyde, katılımcılardan, ortasında siyah bir nokta olan beyaz bir ekrana bakmalarını istedi. Siyah nokta, bir kişinin görüş alanlarını ayıran noktaydı, bu nedenle beynin sağ yarım küresi noktanın solundaki her şeyi analiz etti, aynı zamanda beynin sol yarıküresi de noktanın sağında görünen her şeyi analiz etti.
Ardından Sperry, katılımcılara siyah noktanın sadece bir tarafında bir saniyeden daha kısa bir süre boyunca bir kelime gösterdi ve onlardan ne gördüklerini söylemelerini istedi.
Katılımcılar kelimeyi sağ gözleriyle gördüklerinde, beynin sol yarıküresi ile analiz ettiler ve gördüklerini söylediler. Sağ göz gördüğü keliemeyi bağlı olduğu çapraz tarafa, yani beynin soluna iletiyordu. Sol beyin de gördüğünü anlatıyordu.
Ancak, katılımcılar kelimeyi sağ hemisfer tarafından işlenmiş sol gözleriyle gördüyse, kelimenin ne olduğunu hatırlayamıyorlardı. Sperry, buradan beynin sol yarıküresinin konuşabildiği, sağ yarıkürenin ise bunu yapamadığı sonucuna vardı.
Sperry daha sonra çalışmalarını daha da genişleterek beynin sağ yarım kürenin işlevini test etti.
Aynı deneyin katılımcılarına, sol görsel alanda olduğu için kelimeyi hatırlamayan bu insanlara, gözlerini kapatmalarını ve kelimeyi sunduğu sağ hemisfer tarafından çalıştırılan sol elleriyle nesneyi çizmelerini istedi.
Çoğu insan gördükleri kelimenin resmini çizip tanıyabilirdi. Sperry, aynı görsel alana iki kez gösterdiği takdirde kişinin onu gördüğü bir kelime olarak tanıyacağını, ancak farklı görsel alanlara göstermesi halinde katılımcıların kelimeyi gördüklerini bilmeyeceklerini de kaydetti.
Sperry, sol yarıkürenin yalnızca dili ifade etmekten değil, aynı zamanda onu anlamak ve hatırlamaktan da sorumlu olduğu, sağ yarımkürenin ise yalnızca sözcükleri tanıdığı sonucuna vardı.
Bu, dil merkezinin sol yarım kürede olduğu şeklindeki önceden bilinen bilgiyi destekledi.
Sperry, sağ yarım kürenin kelimeleri tanıma yeteneğini daha fazla incelemek için benzer bir deney daha yaptı. Bu deney sırasında Sperry, gönüllülerden sol ellerini ekranda farklı aletlerin bulunduğu bir kutuya yerleştirmelerini istedi. Bundan sonra katılımcılar, yalnızca sol görüş alanlarındaki kutudaki nesnelerden birini tanımlayan bir kelime gördüler.
Sperry, daha sonra çoğu katılımcının kutudan ihtiyaç duyulan nesneyi görmeden aldığını, ancak Sperry onlardan nesnenin adını isterse söyleyemeyeceklerini ve bu nesneyi neden tuttuklarını bilmediklerini belirtti.
Bu, Sperry’nin sağ yarım kürenin bir miktar dil tanıma yeteneğine sahip olduğu, ancak konuşma üretiminin olmadığı sonucuna varmasına neden oldu. Bu, sağ yarım kürenin bir kelimeyi tanıyabileceği veya okuyabileceği, ancak bu kelimeyi telaffuz edemediği anlamına geliyordu.
Sperry, insanlar üzerinde yaptığı son deney serisinde, katılımcıların sağ gözüne bir nesne ve sol gözlerine başka bir nesne gösterdi. Sperry, gönüllülerden gördüklerini sadece sol elleriyle, gözleri kapalı olarak çizmelerini istedi. Tüm katılımcılar gördükleri nesneyi sağ yarıküre tarafından kontrol edilen sol elleriyle çizdiler. Ancak, sol yarıküre tarafından kontrol edilen sağ gözleriyle gördüklerini tarif ettiler.
Bu, Sperry’nin beynin hemisferlerinin iki farklı beyin olarak ayrı ayrı işlev gördüğü ve nesnenin açıklamasının çizimle uyuşmamasının nedeninin yarım kürelerin birbiriyle haberleşememesi olduğu hipotezini destekledi.
Sperry, korpus kallozumu kesilmiş kişilerde belirgin bir sakatlık belirtisi olmamasına rağmen yarıküreler birbiriyle iletişim kurmadığından beynin tüm işlevini tehlikeye attığı sonucuna vardı.
Sperry, ayrık beyin araştırması nedeniyle 1981 Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü’nü aldı.
Sperry, beynin sol yarıküresinin dilin anlaşılmasından ve söylenmesinden yani konuşmadan sorumlu olduğunu, sağ yarıkürenin ise bir sözcüğü tanıdığını, ancak onu söyleyemediğini keşfetti.
Birçok araştırmacı, bölünmüş beyin modellerini ve işlevin yanalizasyonunu incelemek için Sperry’nin deneylerini tekrarladı.
Roger Sperry’nin aldığı ödülleri ve törenleri anlatan belgeseli izleyiniz.
Kaynaklar
Sperry, Roger W. “Cerebral Organization and Behavior.” Science 133 (1961): 1749–57. http://people.uncw.edu/puente/sperry/sperrypapers/60s/85-1961.pdf (Access December 8, 2017).
Sperry, Roger W. “Hemisphere Deconnection and Unity in Conscious Awareness.” American Psychologist 28 (1968): 723–33. http://people.uncw.edu/Puente/sperry/sperrypapers/60s/135-1968.pdf (Access December 8, 2017).
Sperry, Roger W. “Split-brain Approach to Learning Problems.” In The Neurosciences: A Study Program, eds. Gardner C. Quarton, Theodore Melnechuk, and Francis O. Schmitt, 714–22. New York: Rockefeller University Press, 1967. ttp://people.uncw.edu/puente/sperry/sperrypapers/60s/130-1967.pdf (Accessed November15, 2017).
“The Split Brain Experiments.” Nobelprize.org https://www.nobelprize.org/educational/medicine/split-brain/background.html (Accessed May 3, 2017).
Kaynak – Bu makale, aşağıdaki adreste yayınlandı. Özetlenerek alınmıştır:
Lienhard, Dina A., “Roger Sperry’s Split Brain Experiments (1959–1968)”. Embryo Project Encyclopedia (2017-12-27). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/13035.
