Beynin Evrimi

[boxcigar]

Canlılar, yaşamlarını sürdürmek ve bulundukları ekolojik ortama uyumsağlamak için, göreceli olarak gelişmiş duyu organlarına ve bu durumuyansıtan beyin yapısına sahiptirler. Tüm vertebralılarda beyin,embriyon gelişimi sırasında nöral kanalın ucunda bulunan 3 kabartıdanmeydana gelir: Ön, orta ve arka beyin.

Temelde birçok ortak yapı olmasına karşın, değişik türlerde beyin,vücudun herhangi bir organına göre çok daha büyük farklılık gösterir.Farklı türlerde duyusal alıntılar ve bunlara verilen cevaplar çokfarklıdır ve o tür için yaşamsal önem taşımaktadır. Canlılarınbeyinlerinde, temel bazı ortak özellikler vardır. Koku alma merkezi, önbeynin yapısını şekillendirir.

Balık ve sürüngenlerde, bazı türler dışında bu kısım, toplam beyinhacmine oranla oldukça büyüktür. Bu durum memelilerde ise çokdeğişkendir. Örneğin özellikle yüksek primatlarda küçükken, karıncayiyenler ve armadillolarda son derece büyüktür.

Balıkta koku alma birincil enformasyon kaynağıdır. Bu büyük koku almamerkezine ilaveten, beynin büyük bir kısmı bu iş için kullanılmaktadır.Sürüngenlerde beyin belirgin bir şekilde balıklardan daha büyüktür veneokorteks oluşumu ortaya çıkar. Omurgalıların evrimsel gelişimisırasında giderek daha gelişir ve görme, tatma ve dokunma gibiduyuların alımı ve kullanımı ile ilgilidir.

Bu kısımların işlevi, balıkta orta ve arka beyin aracılığıylasağlanmaktadır. Neokorteksin genişlemesi entellektüel öğrenimi sağlar.Bu gelişim cerebrum’un orta beyni tamamen kapladığı, gelişmişmemelilerde, doruk noktasına ulaşır. Bu organizmalarda artık corpuscallosum vardır. Böylece iki yarım kürenin neokorteksi, binlerce sinirbağı aracılığıyla iletişim haline geçer ve hızlı bilgi alışverişimümkün olur.

Balıkta görme lobları küçüktür. Sürüngenlerde ve kuşlarda ise hemen herzaman gelişmiş bir yapı gösterirler. Memelilerde, optik loblarınhomoloğu olan superior colliculi’nin boyutu son derecede küçülmüştür vebeynin arka kısmında, occipital lobda iki küçük yumru olarak yeralır.

Cerebellum göreceli olarak kuşlarda en büyüktür. Balıklarda, medullaoblangata dokunma, ısı, tat ve dengenin oluştuğu tek merkezdir. Yüksekvertebralılarda bu görev neokorteks tarafından yapılmaktadır. Ancakinsanlarda bile çok gelişmiş neokortekse rağmen reflekslere cevap vermeyetisini hâlâ medulla oblangata korumaktadır. Kuş ve memelilerdegiderek kompleksleşen nöronal alışverişin gerçekleştiği bir yer olarakbelirmeye başlar.

Primatlarda ve İnsanda Beyin Yapısı

Bilindiği gibi insan "gelişmiş memeliler" olarak tanımlanan "PrimatTakımı" nın bir üyesidir. Evrim basamaklarında ilk olarak sürüngenlerdeortaya çıkan neokorteks primatlarda çok gelişmiştir ve beyin hacmininyarısını oluşturur. Diğer memelilerin çoğunda üçte bir oranındadır.

Primatlarda varolan becerikli ellerin ve kompleks sosyal davranışlarıntemelinde bu genişleme yatar. Primatlarda dış dünyadan alınanenformasyon temelde görme duyusuna dayanır ve gelişim sürecinde de bueğilimi gözlemek mümkündür. Erken evrelerde örneğin dinozorlarınnesillerinin yokolduğu 2. zamanın (yaklaşık 65 milyon yıl) sonunda, ilkprimatlar yerde "terrestrial" yaşam biçimini sürdürmekteyken başatolarak koklama duyusunun öne çıktığı bilinmektedir.

Zaman sürecinde, ağaç yaşamına uyum sağlayan "arboreal" primatlardagörme duyusunun öne çıkmaya başladığı gözlemlenir. Primat takımı ikialt takımdan oluşur: Prosimii’ler ve Antropoid’ler. Prosimii’ler; Lemurve Tarsius’ları içerirken, Antropoid’ler; Eski ve Yeni Dünyamaymunları, kuyruksuz büyük maymunlar ve insanı da kapsayanHominid’leri içerirler. Bu sınıflandırmada beyin gelişimi açısındanbirinciden sonuncuya doğru beyin kapasitesinde bir artış eğilimigözlenmektedir.

Prosimii’lerde Duyu

Ağaç yaşamına uyum sağlamış dolayısıyla da uzaklığı doğru algılamanınyaşamsal önem taşıdığı primat takımında, görme algısı çok gelişmiş vestereoskopik görüş yetisi ortaya çıkmıştır. Bilindiği gibi eksenibirbirine paralel olan her iki gözün aynı objeye bakabilme vederinliğini algılama yetisi "stereoskopik görme" olarak tanımlanır.

Prosimii’lerde örneğin Lemur’larda görme yeteneği gelişmiştir. AncakPrimat takımının alt basamaklarında yeralan bu canlılarda koku hâlâ çokönemlidir. Lemurlardan bazıları gece faal "nocturnal", bazıları dagündüz faal "diurnal"dir. Her iki yaşam biçimini benimsemiş olanlardada görme ön plandadır. Objeleri elleriyle de yakalar ve dokunurlar,ancak dokunma duyusu hâlâ burundadır.

Antropoid’lerde Duyu

Primatların daha gelişmiş olan alt takımı Antropoid’lerde görme,Lemur’lara göre daha öne çıkmaktadır. Koku alma soğanı küçülmüş ve dahabasit bir yapı sergilemektedir. Nasal passage -burun boşluğu- küçülüpyüzün gerisine gitmiş, karşılığında göz öne doğru çıkmıştır.

İleri ve tamamen öne doğru bakış Antropoid’lerde ortaya çıkmıştır.Gözlerin öne doğru ilerlemesi çiğneme apareyinden de yüzü uzaklaştırmışve çiğneme kasılması sırasında göz yuvarlağındaki küçük oynamalarıngözün keskin (acute vision) görüş yeteneğini bozmasını engellemiştir.

Bu canlılarda araştırma ve manipulasyon için diş ve öne doğru uzamışburunu (muzzle) kullanmaktan çok, elleri kullanma eğilimi vardır.Bundan dolayı da reseptörler muzzle’dan çok elde toplanmıştır. Görmesimülasyonunu alan bölgeler ve eldeki çok duyarlı reseptörler göreceliolarak büyük ve komplikedir.

Primatlarda cerebral cortex’in çok geliştiği ve genişlediği görülür.Cerebral cortex beynin dış yüzeyindeki kalın "gri cisim" tabakasıdır.Burada "yüksek mental fonksiyonlar" olan; hafıza, birleştirme, nedenarama vb.den sorumlu bölgeler vardır.

Primatlardaki beyin bölgelerinin oranları aynı zamanda ileri derecedebecerisi olan ellerin kullanımına yönelen bir eğilime işareteder.Yaşayan primatlarda "beyin" gelişimi kortikal genişleme açısındandört aşama gösterir: - En ilkeli Prosimian’lardır (Lemur veTarsius’lar).-

Eski ve Yeni Dünya maymunları bir sonraki aşamadır.- Ape’ler özelliklede Pongidae daha gelişmiş olanlarıdır (Kuyruksuz Büyük Maymunlar).- Ensonuncusu da insandır.

İnsan beyni diğer Primatlarla karşılaştırıldığında cerebral cortex’inen geniş olduğu ve her bölümünün aynı oranda gelişmediği bir formolarak karşımıza çıkar. İnsan beyninde en fazla gelişim gösteren ikibölge vardır: Frontal (alın) asosiasyon bölgesi ve Parietal (duvarkemikleri- beynin üst sağ ve solunda yer alan bir çift kemik)asosiasyon bölgesi.

Bu bölgeler bilginin saklanması, yeni deneyimlerin eskilerlekarşılaştırılması ve çeşitli duyu merkezlerinden gelen bilginin vehafızanın (hatıraların, daha önceden yaşanmış olayların) neden arama,hayal gücü, konuşma ve diğerlerinin birleştirilmesi ile ilgilidirler.Böylece "insana özgü" fonksiyonların kontrol edildiği bölgelerin bualanlar olduğu ortaya çıkar.

Frontal ve parietal bölgelerin görevlerinin bu önemi insanın morfolojikgelişim sürecinde kafatası büyümesinin neden özellikle alın ve yantaraflarda gerçekleştiğini açıklamaktadır. Hominid’lerde zamansürecinde birbiriyle doğru orantılı olarak beyinde hem hacim artışıolmuş, hem de frontal ve parietal genişleme gerçekleşmiştir.

İnsanlarda frontal bölgenin fonksiyonu uzun süreli bir amaca yönelikolarak dikkati sürdürmek, şaşırtıcı bir uyaranı süzgeçten geçirerekalmak ve birbirini tutmayan, anlaşılamayan uyaranların alıkonulmasıgibi olgularla ilgilidir. Böyle bir kontrol mekanizması olmadan insanaözgü bazı karakteristik aktiviteler mümkün olmazdı.

Örneğin, yaralı bir hayvanı tüm gün izleme, avantajlı bir iş için riskalma ya da bir yiyeceği gruba getirmek yerine bulduğu yerde yemeiçgüdüsünün bastırılabilmesi gibi. Parietal asosiasyon bölgesinde debenzer büyük bir gelişim olmuştur. Bu bölge hali hazırda birincilassosiasyon bölgeleri tarafından "sindirilmiş" bilgilerle ilgilidir.Buraya gelen bir bilgi diğer yerlerden gelen ve hafızada yer alanbilgilerle birleştirilir.

Hem öğrenme hem de konuşma dilini kullanma ve özetleme kabiliyeti,farklı duyu alanlarından gelen bilgiyi birleştirme becerisine dayanırve parietal lobda gerçekleştirilir. Aynı zamanda konuşmanıngerçekleştiği bölgedir. İnsanda beyin neden gelişti?

İnsan beyini kendi takımı içinde -simian primatlar arasında-beklenildiğinin üç katı büyüklüğündedir ve bu büyüme sadece son birkaçmilyon yıl içinde gerçekleşmiştir. İnsan beyninin gelişmesine zeminhazırlayan en önemli olgu dik yürümedir. Çünkü dik duruş postürünübenimsemiş bir organizmada kafatası omurga üzerinde altta ve ortayayakın bir alanda yer alacaktır. Dolayısıyla da yarı eğik postürdeki bircanlının kafatasının dengede durması için gereken ağır kas baskısıbulunmayacaktır. Bu da beynin gelişmesi için gerekli temel zemininoluşmasını sağlamaktadır.

Yani insan beyninin gelişmesini hazırlayan temel öğe dik yürümeyeuyumdur. Daha sonra ateşin bulunması ve ön hazırlığı yapılmışyiyeceklerin yenmesiyle dişlerin küçülmesi masseter (çiğneme)kaslarının azalmasına neden olmuş bu da beynin gelişmesi için bir başkapozitif etken oluşturmuştur.

Australopithecine’lerde beyin kapasitesi modern büyük maymunlardakikapasite sınırları içerisindedir. Bu grubun geneli için ortalama 450 cmolarak kabul edilmektedir. Ansefalizasyon (beynin gelişimi) muhtemelenbu ortalamayı ilk olarak 2.5 milyon yıl civarında geçmeye başlamıştır.Bu dönemde Homo Genusunun ilk üyeleri yaşamıştır.

Koobi Fora’dan bulunan KNM-ER 1470 yaklaşık 750 cm bir beyin hacminesahiptir. 1.5 milyon yıl öncesinde Homo Erectus’ta beyin hacmi 1000grama ulaşmıştı. Beyin hacmi beden hacmine paralel olarak ilk HomoSapiens’in muhtemelen ortaya çıktığı 400.000 yıl öncesine kadar artmayadevam etmiştir.

Erken Homo Sapienslerin beyin hacmi neredeyse bizimkine yakın birbüyüklüğe ulaşmıştır. Avrupa Neandertallerinin beyin hacmi de moderninsandaki aşamaya ulaşmıştır ve birçok bilim adamı bunların HomoSapiens içine konulmaları gerektiğini söylemektedirler.

Gırtlak yapısı açısından bazı değişikliler sergilemesi ve konuşmaaçısından sorun yaşadığının sanılmasına rağmen bu fosil insanlar,muhtemelen mental kabiliyetleri açısından modern insanseviyesindeydiler. Tüm memelilerde vücut-beyin oranları dikkatealındığında beynin büyümesine doğru bir eğilim vardır. Buna karşınbeynin gelişme hızı memeliler arasında farklılık gösterir.

Büyük beyin ancak yüksek enerjili diyetlerle kazanılabilir. Erişkin birinsanda beyin, vücut enerjisinin yüzde 20’sini harcar. Bu durum yaşamınerken aşamalarında daha da fazladır. Yeni doğanda beyin ortalama vücutağırlığının yüzde 10’unu oluşturur ve enerjinin yüzde 60’ın harcar.

Bazı türlerin neden büyük beyine ihtiyaç duydukları sorusunu sormakyerine bunların büyük bir beyine sahip olmalarının nasıl üstesindengeldiklerini anlamaya çalışmak daha doğru olur. Eğer yeterli enerjivarsa -fonksiyonların oluşması türden türe farklılık gösterse de- büyükbir beyine sahip olmak tüm hayvanlar için avantajlı bir durumdur.

İnsan beyninin evriminde iki aşamadan sözedilebilir: İlk aşamadaAustralopithecine’lerden Erken Modern Homo genusuna doğru olan çizgidebeyin kapasitesinde büyük bir artış olmuştur. Bu artış, beslenmerejiminin yüksek enerji ihtiyacının karşılanması yönündeki değişimineneden olmuştur.

İkinci aşamayı oluşturan alet yapımı ve kullanımı döneminde; özelseçilim baskısı muhtemelen artan beyin dokusunun iletişim sistemindekideğişikliklerin belirlenmesinde esas rol oynamış olmalıdır. Budeğişiklikler ise problem çözmedeki ilerlemede, sofistike aletyapımında ve en önemlisi de kültür ve dilin ortaya çıkmasında kendinigöstermektedir.

Endocastlardan girus ve sulcusları, belirli kan damarlarını, beyninşeklini anlayabiliriz. Ancak bu çalışmalarda bazı sorunlar ortayaçıkmaktadır. Bunlar:

Beyin büyüdükçe kortikal kıvrımlanma daha sıkı bir yapı gösterir vedura mater daha kalın ve az esnek olur. Bundan dolayı da bir insan veyakuyruksuz büyük maymunun kortikal detaylarını görmek daha küçük birprimatın bu tür özelliklerini anlamaktan çok daha zordur.

Endocastları elde edebileceğimiz fosil kafatasları genellikle deformeolmuşlardır ve eksik parçaları vardır. Bu da aynı özelliğe ait çokfarklı yorumların yapılmasına neden olur.

Endocast yüzeyine bakarak beynin iç organizasyonu genellikle yapılamaz.Çok tartışmalı konulardan biri de lunate sulcusun yerinin bilinmesidir.Bu bize birincil ve ikincil görme alanları arasındaki sınırı gösterir.

Australopithecine’lerde bu sulcus’un göreceli olarak biraz daha arkadayer alması beyin fonksiyonlarının insana doğru yöneldiğinin bir diğergöstergesidir. Hominid’lerde bipedal yürüme beyin yapısını etkileyençok önemli bir olgudur ve muhtemelen lunate sulcus’un yerinindeğişmesini de etkilemiştir.

Dik yürümeye adaptasyon beyin kökünün Ape’lere göre çok daha vertikalolmasına neden olmuştur. Bu durum beyinciğin oksipital loblara göredaha aşağıya inmesiyle sonuçlanmıştır. Böylece lateral yüzde ye alanvisual korteksin bir kısmı arka ortaya doğru kaymıştır. Bu değişimlerlunate sulcusun Australopithecine’lerde ve daha sonraki Hominid’lerdedaha orta ve geriye kaymasına neden olmuştur.

Fonksiyonal açıdan farklı bölgeler arasındaki sınırı gösteren centralsulcusun da bulunup bulunmaması antropologlar için önemlidir. Bu oluşumAntropoid’leri Prosimian’lardan ayırmaya yarayan kriterlerden birtanesidir. Oligosen’de yaşamış olan Aegyptopithecus’un beyin kalıbındabu oluşum gözle görülebilir. Bu nedenle bu fosilin ilk Antropoidmaymunlardan olduğu düşünülmektedir.

İlk ortaya çıkan maymun formlarında, bu oluk somatik korteksi motorkorteksten ayırdığından, bu fonksiyonel bölünmenin başladığınıgöstermesi açısından önemlidir. Sylvian açıklık beyin yüzeyindekiözellikler içinde en önemlisidir. Bu oluşum temporal lobun üst sınırınıçizer, sol tarafta daha aşağıda ve daha uzundur. Bu durum Homogenusunun ilk örneklerinin bazılarında görülmeye başlar.

Modern insanlarda bu daha büyük Wernicke konuşma bölgesiyle ilgilidir.Bazı fosillerde bu açıdan görülen benzerlikler bunların konuştuklarıizlenimini vermiş, ancak bazı maymun ve Ape beyinlerinde de buasimetrinin bulunması bu konuda şüphe yaratmıştır.

Ancak yine de kortikal asimetriler bize daha yaygınlaşmış fonksiyonelasimetrilerin orijini hakkında önemli ipuçları verebilir. Brocabölgesini gösteren bazı sulcus özellikleri Homo habilis ve Homoerectus’te görülmüştür. Bu kıvrımlar Australopithecine beyinlerindegörülmez. Ancak biz sadece Broca bölgesinin fosil formlarda bulunupbulunmadığını söyleyebilmekteyiz. Bu bölgenin fonksiyonun evriminiendocasttaki sulcus izlerine bakarak söylemek gerçekçi olmaz.

İnsan beyninde bu sulcusların varlığı ve yeri çok değişkendir. Ayrıcadil fonksiyon alanlarının yeri konusunda da bir tutarsızlık mevcuttur.Daha da önemlisi maymun beyinlerinde de benzer bir alan bulunmuştur vebu nedenle de bu girus ve sulcusların fosillerde bulunması tamamen yenibir yapıya işaret etmez.

Australopithecine ve Erken Homo türleri arasında beyin hacmininbüyümesi cerebral korteksin her alanında birçok yeni kıvrımınoluşmasına neden olmuştur. Bu yeni kıvrımlar da spesifik bir değişmedençok, büyümenin genel bir sonucu olabilir. Belki de bu hominidler Brocabölgesini konuşma için kullanmış olabilirler. Ancak endocastlar bu işinispatlanması için yeterli değildir. Burada anlatılan zorluklara rağmenendocastlar bizim için eski beyinlerin yapısını anlamaya yarayacak enönemli ipuçlarıdır.