Halüsinasyon; gerçek olmayan bir şeyi duyma, görme, koklama, tatma veya dokunma yoluyla algılıyormuş gibi olma durumudur. Halüsinasyonlar psikiyatrik hastalıkların, nörolojik bozuklukların, ilaçların veya zehirlerin etkisiyle ortaya çıkabilir. Peki matematik ve halüsinasyon görmek arasında ne gibi bir ilişki var?
1900’lerin başında Heinrich Klüver adında genç bir Alman psikolog, görsel halüsinasyonlar üzerine bir deney yapmak istedi. Bunun için de kendisini kobay olarak kullandı. Bir gün Minnesota Üniversitesi’ndeki laboratuvarında Klüver, Peyote kaktüsünden bir parça yiyerek bu deneyi gerçekleştirdi. Lophophora williamsii olarak da bilinen bu kaktüste meskalin adı verilen bir halüsinojen bulunmaktadır. Meskalinin etkisiyle halüsinasyon görmeye başlayan Klüver, gördüklerini dikkatlice not aldı.
Gördükleri nispeten şaşırtıcı şeylerdi. Eski mağara çizimlerine benzeyen, sürekli tekrar eden şeyler görmüştü. Bu nedenle gördüklerinin her insan için ortak ve doğuştan gelen şeyler olabileceğini düşünmüştü. Klüver daha sonra gördüklerini 4 kategoriye ayırdı. Kafese benzeyenler (dama tahtası, petekler ve üçgenler dahil), tüneller, spiraller ve örümcek ağları.
Matematik Bu Şekilleri Neden Gördüğümüzü Açıklayabilir mi?
Yaklaşık 50 sene sonra bilim insanları, beyin hakkında daha fazla bilgi elde edebilme umuduyla bu form sabitlerini matematiksel olarak yeniden üretmeye başladı. 1979 tarihli makalelerinde görsel korteksin ilk katmanındaki nöronların elektriksel aktivitesinin halüsinasyon esnasında görülen şekillere doğrudan çevrilebileceğini gösterdiler. Korteksin bağlanma şeklinin matematiği bu tür şekilleri üretebiliyordu. Yani halüsinasyon gördüğümüzde aslında beynimizin nöral ağının mimarisini görüyoruz!
Henüz görsel korteksin bu halüsinasyon kalıplarını nasıl ürettiğini tam olarak bilmiyoruz. Ancak konu hakkında çeşitli hipotezler mevcut. Hipotezlerden biri, sözde Turing desenleri gibi bir mekanizmanın varlığını öne sürüyor.
Bilim insanları beyin kadar karmaşık bir organda Turing desenleri mekanizmasının işlemeyeceğini düşünüyordu. Ancak son zamanlarda yapılan deneylerle bu fikir değişmeye başladı. Artık halüsinasyon esnasında gördüğümüz şekillerin arkasında stokastik Turing mekanizmasının olduğunu düşünüyoruz.
Halüsinasyon Görmenin Mekanizması
Görme olayının asıl kahramanı gözlerimiz değil beynimizdir. Siz bu yazıyı okurken ekrandan gözünüze gelen ışık retinanıza ulaşır. Işık daha sonra fotoreseptörler sayesinde elektrokimyasal sinyallere dönüştürülür. Bu sinyaller beyne gider ve görsel korteksteki ilgili bölgelere ulaşır.
Ancak bazen görsel korteksteki nöronlar rastgele ateşlenir. Bazen de psikoaktif ilaçlar veya çeşitli fonksiyon bozuklukları bu rastgele ateşlenmeye sebep olur. Bilim insanları halüsinasyon gördüğümüzde olanları bu şekilde açıklıyor. Peki ama neden Klüver’in sınıflandırdığı o şekilleri görüyoruz?
Bilim insanları arasında yaygın olarak kabul gören bir açıklama şu şekilde. Bilim insanları bu desenlerin görsel kortekste nerede ve nasıl temsil edildiğine göre oluştuğunu düşünüyor. Görüntü görsel kortekse giderken koordinatlarında bir değişme olur. Nöral aktivite, ateşlenen ve ateşlenmeyen nöronların alternatif çizgileri şeklini alırsa çizgilerin durumuna göre farklı şeyler görürüz.
Örneğin çizgiler tek yöne yönelmişse eş merkezli halkalar görürüz. Çizgiler dikse merkezi bir noktadan çıkan ışınları yani bir hunimsi şekil görürüz. Eğer çizgiler diyagonal yönelime sahipse de spiraller görürüz.
O Halde Neden Sürekli Halüsinasyon Görmüyoruz?
Eğer Klüver’in form sabitleri gibi geometrik görsel halüsinasyonlar görsel korteksteki nöral aktivitenin doğrudan bir sonucuysa, neden kendiliğinden meydana gelen bu durum sürekli halüsinasyon görmemize sebep olmuyor? Sorunun cevabı stokastik Turing mekanizmasında saklı.
Alan Turing, makalesinde desenlerin bir sisteme yayılan iki kimyasal arasındaki etkileşimden kaynaklandığını öne sürmüştü. Bir odada homojen olarak dağılan gazların aksine, iki kimyasal odada farklı oranlarda yayılacaktır. Bu da farklı kimyasal bileşimlere sahip farklı desencikler oluşmasına sebep olur.
Fakat Turing sunduğu fikrin desenlerin nasıl oluştuğuna dair oldukça basit bir model olduğunu biliyordu. Bu nedenle bu fikrini biyolojik bir soruna hiç uygulamadı. Ancak bilim insanları, nöronların aktivatör ve inhibitör olarak tanımlanabileceğini düşündü. Aktivatör nöronlar çevresindeki nöronları da ateşlenmeye teşvik ediyordu. İnhibitör nöronlar ise sinyalleri sönümlüyordu.
Araştırmacılar görsel korteksteki aktivatör nöronların çoğunlukla yakındaki aktivatör nöronlarla bağlantılı olduğunu buldu. İnhibitör nöronlar ise tam tersine uzaktaki inhibitör nöronlara bağlanma eğilimindeydi. Bu da Turing mekanizmasındaki iki farklı kimyasal oranı mevzusunu hatırlatır. Bu oranlı nöral ağ dağılımı, yönelimine göre kafes, tünel, spiral ya da örümcek ağları algısı yaratan şey olabilir.
Nitekim nöronların ateşlenmesi rastgele olsa da bağlantıları rastgele değildir. Aktivatör nöronların birbirine yakın, inhibitör nöronlarınsa uzak olması rastgele sinyallerin bastırılmasını sağlar. Bu sayede her an halüsinasyon görmeyiz.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- A Math Theory for Why People Hallucinate ; Bağlantı: A Math Theory for Why People Hallucinate | Quanta Magazine ; Yayınlanma tarihi: 30 Temmuz 2018
- Paul C. Bressloff, Jack D. Cowan et al. ; What geometric visual hallucinations tell us about the visual cortex ; Bağlantı: What geometric visual hallucinations tell us about the visual cortex – PubMed (nih.gov) ; doi: 10.1162/089976602317250861
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
