AKILLI TASARIM

Baykuşların işitme sistemi, bilim dünyasında merak konusu olmuştur. Çünkü bu hayvan, yarasalar gibi karanlıkta mükemmel avlanma yeteneğine sahiptir. Bu konuya ilgi duyan bilim adamlarından biri de, kuşların sinir sistemleri konusunda uzman bir zoolog olan Masakazu Konishi’ydi.
Konishi, 1970′lerin ortasından itibaren baykuşların işitme sistemi üzerinde araştırmalar yapmaya başlar. Baykuşun zifiri karanlıkta bile ses kaynağının yerini mükemmel olarak saptadığı gerçeğinden yola çıkarak, dikkatini çift kulakla işitme üzerine çevirir. Çünkü birçok sesin yerini tek kulakla tam anlamıyla belirleyebilmemize rağmen; bu konuda beynimizin her iki kulaktan gelen bilgileri kıyaslayarak sonuç çıkarmasına ihtiyaç vardır. İşitme duyusundan gelen sinyalleri kullanarak ses kaynağının yerini belirleme, işiten tüm varlıkların ortak özelliği olmasına rağmen; baykuşlar, bu konuda gerçek birer uzmandırlar. Konishi, Stanford Üniversitesi’nden Eric Knudsen’le birlikte, baykuşların beyninde yer alan ve ses kaynağını saptamayı sağlayan sinir ağının incelemesini yapmıştır.
İki bilim adamı bu noktada, görme duyusu araştırmalarında kullanılan bir teknikten yararlandılar. Uyutulan baykuşların beyinlerine elektrotlar yerleştirildi. Daha sonra, baykuşun çevresinde hayali bir küre tespit edildi ve bu kürenin farklı yerlerine götürülen ses kaynağından ses çıkarıldı. Sesler, baykuşun doğada duyduğu seslerdi. Baykuş beyninin bunlara verdiği tepki, araştırmacılar tarafından kaydedildi.
Aylar süren çalışmanın sonunda iki araştırmacı, baykuşların beyinlerinin orta bölümünde, mesafe belirlemekten sorumlu ve yaklaşık 10 bin sinir hücresinden oluşan bir alan saptadılar. Bu alan, sesin geldiği bölgelere göre farklı tepkiler veriyordu. Hücrelerin yerleşim düzeni ise beyinde yer alan görme merkezine benziyordu. Sinir hücreleri, ses kaynağının yönüne göre dikey ve yatay olarak sıralanarak sorumlu oldukları yönden gelen sese tepki veriyorlardı. Hücrelerin verdiği cevaplar, ses kaynağının şiddetinden etkilenmiyordu. Şiddet ne kadar değişirse değişsin, aynı grup hücre aynı ses kaynağından gelen seslere, aynı cevapları veriyordu.
Baykuşların işitme merkeziyle ilgili sorulara ışık tutan bu bilgiler, bazı yeni soruları da beraberinde getirdi. Baykuşlar, nasıl bir ses frekansı ve şiddet yorumu yapmaktalar ki; ses kaynağının yerini kusursuz biçimde saptayabiliyorlar?
Bilim adamları, benzeri değerlendirmelerin yapıldığı görmeyle ilgili çalışmaları ele alarak araştırmaya başladılar. Görme işleminde lens, dış dünyaya ait bilgileri 2 boyutlu bir zeminde retinaya düşürür. Optik sinir ise bu bilgiyi beyne taşır. İşitmede ise, iç kulaktaki alıcı hücrelerde (reseptörlerde) frekans ayrışımı yapılır; ama mesafe ayrışımına ait bilgi yer almaz.
Bu durumda, sadece frekans farklarından yararlanan beynin, bir mesafe haritası çıkarabilmesi nasıl mümkün olmaktadır?
Çarpım tablosunu bilen baykuşlar!
Son araştırmalar, baykuşların, sesin kaynağını saptamada kullandıkları olağanüstü yöntemi ortaya çıkardı. Buna göre, baykuşun beyni iki tür bilgiyi almaktadır. Bu bilgilerin ilki, bilgilerin iki kulak arasına ulaşmasındaki zaman farkı; ikincisi de iki kulak arasındaki seviye farkıdır.
Dış dünyadaki ses çıkaran bir ses kaynağını; örneğin, zifiri karanlıkta hareket eden bir fareyi düşünelim. Farenin hareket ederken çıkardığı ses, baykuşun son derece hassas olan kulağı tarafından algılanır. İşitme siniri, fareye ait ses sinyallerini baykuşun beynine taşır. Beyin işitme merkezine ulaşmadan, bir grup sinir hücresi devreye girer ve gelen mesajı denetlemeye başlar. Bu denetleme, öncelikle, sesin iki kulağa ulaşmasındaki zaman farklılığına dayanır. İkinci değerlendirme ise, farenin yer değiştirmesinin izlenmesini içerir. Baykuşlar, 2˚lik farkları bile algılayabilirler.
Bu fare örneğindeki gibi küçük yer değiştirmeler, küçük bir sinyal oluşturur. Ayrıca hayvanın başının küçük olması, sesin her iki kulağa varış zamanı farklarını da azaltır. Öyle ki, hayvanın solundan kaynaklanan bir ses, sağ kulağa 200 mikrosaniye (saniyenin milyonda biri) sonra varmaktadır. Bu süre insanda, başın büyüklüğü nedeniyle, 3 kat daha fazladır. Dolayısıyla sesin iki kulağa farklı zamanda varması da, baykuşta, güçlü bir sinyal oluşturamaz.
Bu şartlar altında, fare örneğindeki gibi, çok küçük bir sinyal oluşturan ses kaynakları bile, baykuşlar tarafından şaşmaz bir beceriyle nasıl izlenebilmektedir?
Bu zamanlama ve şiddet bildiriminin, ses kaynağının yerinin saptanması konusunda vazgeçilmez olduğuna inanan Konishi; baykuşların kulaklarına elektrotlar koydu ve inceledi.
Bu işlevi anlamak için, sinir hücrelerinin çalışma prensibini, ana hatlarıyla da olsa bilmek gerekir. Normalde, vücudumuzdaki tüm sinir hücreleri “eşik potansiyel” adı verilen bir düzenekle çalışır. Bunun anlamı, sinir hücresine elektriksel uyarı geldiği zaman, eşik bir taban değeri aşana kadar işleme tabî tutmamasıdır. Taban değer aşıldığında ise, -ister az , ister çok aşılmış olsun-, aynı şiddette bir uyarı şeklinde taşınmaktadır. Örneğin 50 milivolt uyarı eşiği olan bir sinir hücresi, uyarı bunu aşana dek; 30, 40, 45 milivoltluk uyarılara cevap vermez; . Bununla beraber, sinir hücresinin 50 milivoltla 200 milivolta verdiği cevaplar da aynıdır.
Karanlık bir odada, farenin yer değiştirmesi, gerçekte çok küçük sinyaller üretir. Yer değiştirmeden kaynaklanan sinyalleri 10 milivolt, sesin her iki kulağa farklı zamanlarda ulaşmasından kaynaklanan sinyalleri de 10 milivolt kabul edelim. Baykuşta, uyarı için aşılması gereken limit de 50 milivolt olsun. Beyinde yer alan sinir hücreleri, 10 milivoltluk iki ayrı sinyali toplayarak 20 milivolt olarak işleme sokmaktır. Vücuttaki tüm sinir hücrelerinin çalışma prensibi de zaten budur. Bu göz önünde bulundurulduğunda, sinyal işitme merkezine varamayacağından baykuşun, farenin hareketlerini izleyemeyeceği düşünülebilir; ama böyle olmaz. Çünkü baykuş beyni, bu noktada çarpma işlemi yapar! Eşik altında kalması gereken iki sinyal, baykuşun beyninde çarpılır ve eşiği aşmaları sağlanır. Yani, 10×10=100 işlemiyle, 50 milivolt olan eşik aşılır. Dolayısıyla, zifiri karanlıkta bile, en küçük ses ve hareketler değerlendirilir; fare izlenir.
Kalifornia Teknoloji Enstitüsü’nden (Caltech) Christof Koch, bu konudaki araştırmalarla ilgili olarak, “Klasik nöronların davranışı elektrik devresindeki transistör gibidir. Sadece sinyali iletirler. Ama çarpma gücüne sahip bu tür nöronlar, son derece yetenekli küçük bilgisayarlar gibi çalışıyorlar. Nöronların bu davranışının matematiksel açıklamasını yapmak, nispeten kolay. Ancak nörofizyolojik olarak çok güç” demektedir.
Gerçekten de, baykuşun işitme sistemi; derin düşünebilen herkesi, mükemmel bir sanat eseri karşısında duyulan hayranlık,dolu bir saygıya yöneltir. Bu çok özel hücre grubunun ortaya çıkarılması, baykuşun işitme sistemindeki tasarım gerçeğinin de anlaşılması demektir. Artık anlaşılmıştır ki, bu canlının küçücük beyninin küçük bir alanı içine sıralanmış hücreler, dev radarlardan daha hassas bir saptama yeteneğine sahiptirler.
Bilim, her yeni adımda yepyeni yaratılış mucizelerini ortaya çıkarmaktadır. Tesadüfçü düşüncenin temsilcileri, bu derece kompleks sistemleri gördükçe, öne sürecek en küçük bir bahane bile bulamamaktadırlar.
Gerçekten de, dev radarlardan daha hızlı ve daha keskin çalışan baykuş beynindeki 10 mm’lik hücrelerin, ‘tesadüfen’ ortaya çıktığını iddia etmek, ciddi bir mantık bozukluğunun göstergesidir.

Knudsen EI, Konishi M. Center-surround organization of auditory receptive fields in the owl. Science 1978 Nov 17;202(4369):778-80
Knudsen EI, Konishi M. Space and frequency are represented separately in auditory midbrain of the owl, J Neurophysiol 1978 Jul;41(4):870-84
Pena JL Neurons that encode sound direction Rev Neurol 2002 Feb 1-15;34(3 ):265-71
Peña, J.L. and Konishi, M., Auditory spatial receptive fields created by multiplication, Science 13 April 2001, 292(5515):249–252,;