Kargalar görsel kararı insanlardan ve maymunlardan iki kat hızlı veriyor

Bulgunun önemi yalnızca hızda değil. Görsel karar verme üzerine bildiklerimizin büyük kısmı memelilerden, özellikle maymun deneylerinden geliyor. Kuş beyni ise bambaşka bir mimariye sahip. Tübingen ekibi, kargaların beynindeki sinir hücrelerini kaydederek kararın bu farklı yapıda nasıl olgunlaştığını da izledi.

Nokta bulutu deneyi: kararı ölçmenin klasik yolu

Kargaların çözdüğü bulmacanın adı rastgele nokta hareketi görevi. Ekrandaki noktaların bir bölümü aynı yöne, kalanı gelişigüzel hareket ediyor. Aynı yöne giden noktaların oranı azaldıkça "sinyal" zayıflıyor, yön kestirmek zorlaşıyor. Tübingen'deki düzenekte karga, noktaların sola mı sağa mı aktığına karar verip ekranın o tarafındaki hedef daireyi gagalıyor, doğru yanıtta ödül alıyor.

Üniversitenin duyurusunda Schmidbauer sonucu şöyle özetliyor: "Hareket örüntüleri zor seçilir olduğunda bile kargaların kararları rastgele tahminden iyiydi; net sinyallerde ise isabet neredeyse yüzde 100'e ulaştı."

Bu görev sinirbilimde yeni değil. Shadlen ile Newsome'un 2001'de Journal of Neurophysiology'de yayımladığı çalışmada iki rhesus maymunu benzer nokta bulutlarına bakıp kararlarını gözlerini hedeflerden birine çevirerek bildirmişti. Beynin arka kısmındaki parietal kortekste yer alan LIP bölgesindeki nöronların etkinliği, maymunun hangi yöne karar vereceğini önceden haber veriyor ve hayvan noktalara baktıkça giderek güvenilir hâle geliyordu. Yazarlar bunu, bölgenin göz hareketi için gereken duyusal sinyalleri biriktirdiği şeklinde yorumlamıştı. "Kanıt biriktirme" diye bilinen karar modeli büyük ölçüde bu tür deneylere dayanıyor.

Hız ile isabet arasındaki pazarlık

Karar verme araştırmalarında hız ile isabet çoğu zaman birbirinin karşıtı. Acele eden daha çok yanılır, isabetli olmak isteyen bekler. Bu yüzden yalnızca "kim daha hızlı" sorusu anlamlı değil; hızın hangi doğruluk düzeyinde elde edildiği de önemli.

Science makalesinin özetine göre kargalar ortalama 235 milisaniyelik yanıt süresine bu pazarlığa girmeden ulaştı: hız, doğruluktan çalınarak kazanılmış görünmüyor. Araştırmacılar kargaların tepkisini düşünmeden verilen bir refleks olarak değil, "kasıtlı karar" olarak tanımlıyor.

Karar beyinde 70 milisaniyede belirmeye başlıyor

Ekip, kayıtları kuş beyninde nidopallium caudolaterale (NCL) denen bölgeden aldı. Üniversite duyurusu bu bölgeyi kuş beyninin önemli bir ilişkilendirme alanı ve insandaki prefrontal korteksin karşılığı olarak tanımlıyor; prefrontal korteks, planlama ve karar gibi işlerde rol alan alın arkasındaki beyin bölgesi.

Makalenin özetine göre yöne duyarlı nöronlar, uyaran ekrana geldikten yaklaşık 70 milisaniye sonra kuşun vereceği kararı kodlamaya başlıyor. Bu an, gaganın hedefe inmesinden yaklaşık 170 milisaniye önce. Nöronların etkinliği karar oluşurken adım adım tırmanıyor; görsel kanıt güçlüyse daha hızlı, zayıfsa daha yavaş. Yanıtın başladığı anda ise hep benzer bir düzeye varıyor.

Bunu dolan bir kovaya benzetmek mümkün: Her yeni kanıt kırıntısı kovaya biraz su ekliyor, su belirli bir çizgiye ulaşınca karar veriliyor. Sinyal netse kova çabuk doluyor. Shadlen ve Newsome'un maymunlarda gördüğü tablo da buna benziyordu. Nieder'in duyurudaki ifadesiyle: "Bu bulgular, kuş beynindeki sinirsel dinamiklerin insanlarda ve insan dışı primatlarda yerleşik karar modelleriyle uyumlu olduğunu gösteriyor."

Korteksi olmayan beyin, benzer hesap

Bulguyu ilginç kılan, kuşlarda memelilerdeki gibi katmanlı bir beyin korteksinin bulunmaması. Kuşların ön beyni, pallium adı verilen ve farklı düzenlenmiş bir yapıdan oluşuyor. Tübingen ekibine göre bu farklı düzene rağmen karar vermenin temel ilkeleri benzer biçimde işliyor, üstelik primatlardakinin iki katı hızla.

Bu tartışmanın Türkiye ile de bir bağı var. İzmir doğumlu sinirbilimci Onur Güntürkün (Ruhr Üniversitesi Bochum) ile Viyana Üniversitesi'nden Bugnyar, 2016'da Trends in Cognitive Sciences'ta yayımlanan "Cognition without Cortex" (Korteks olmadan biliş) başlıklı derlemede, papağanlar ve kargagillerle yapılan çalışmaların bu kuşların bilişsel becerilerini primatlarla aynı düzeye koyduğunu yazmıştı. Yazarlara göre kuşların korteksi olmadığına göre, gelişmiş bilişsel beceriler için belirli bir kortikal mimari şart olamaz.

Aynı yıl PNAS'ta yayımlanan, Prag'daki Charles Üniversitesi'nden Olkowicz ve arkadaşlarının çalışması da başka bir ipucu verdi: Papağanların ve ötücü kuşların beyinleri, aynı kütledeki primat beyinlerinin ortalama iki katı kadar nöron içeriyor. Büyük beyinli kargagillerin ve papağanların ön beyinlerindeki nöron sayısı, çok daha büyük beyinli primatlarınkine eşit ya da ondan fazla.

Nieder'in laboratuvarı kargalarla daha önce de dikkat çeken sonuçlar almıştı. 2020'de yine Science'ta yayımlanan bir çalışmada ekip, kargaların bir uyaranı fark edip etmediklerini bildirdiği görevde nöron etkinliğinin kuşun algısıyla örtüştüğünü göstermiş, bunu kuşlarda duyusal bilincin deneysel bir işareti olarak yorumlamıştı. 2024'te Science'ta yayımlanan bir başka çalışmada ise kargaların kendilerine gösterilen işarete göre birden dörde kadar ses çıkarabildiği, dizinin ilk sesinin akustik özelliklerinin toplam sayıyı önceden haber verdiği bildirilmişti.

Bu hız nereden geliyor?

Nieder, hızın kuşların evrimsel ihtiyaçlarıyla ilgili olabileceğini söylüyor: "Kuşlar uçarken hassas, hızlı manevralar yapmak ve yiyecek ararken gagalarını nesnelere yöneltmek için görmelerine dayanıyor." Ama aynı açıklamada, bu zaman avantajını hangi mekanizmanın sağladığını belirlemek için daha fazla araştırma gerektiğini de ekliyor. Makalenin özetinde de hız için kullanılan ifade temkinli: Karar devrelerinin verimliliği "muhtemelen" hızlı görsel-motor kontrol yönündeki evrimsel baskılarla şekillenmiş.

Türkiye'de gördüğümüz karga, deneydeki karga mı?

Deneydeki kuş, Latince adı Corvus corone olan ve tüyleri baştan aşağı siyah olan karga. Türkiye'de sokakta en sık karşılaşılan ise sırtı ve göğsü gri, başı ve kanatları siyah olan yakın akrabası Corvus cornix. Küre Ansiklopedi bu türü "Türkiye'de en yaygın karga türü" olarak tanımlıyor ve Türkçede yaygın adı da "leş kargası". Yani İngilizcedeki "carrion crow" ile Türkçedeki "leş kargası" her zaman aynı kuşu göstermiyor.

İki form uzun süre aynı türün alt türleri sayıldı; İngiliz Ornitologlar Birliği 2002'de onları ayrı türler olarak ayırdı, ancak bazı yazarlar hâlâ tek tür altında topluyor. Bu yakınlık, Türkiye'deki gri-siyah kargaların da benzer hızda karar verebileceğini düşündürebilir; ama Tübingen çalışması bu türü test etmedi, dolayısıyla bu yalnızca bir tahmin olarak kalıyor.

Bulgunun sınırları

• Yalnızca iki kuş: Deney iki kargayla yapıldı. Nöron kaydı yapılan çalışmalarda bu sayı yadırganacak bir şey değil; Shadlen ve Newsome'un klasik çalışması da iki maymunla yürütülmüştü. Yine de sonucu türün geneline yaymak için daha fazla kuş gerekiyor.
• Karşılaştırma aynı düzenekte yapılmadı: "İki kat hızlı" ifadesi, kargaların süresinin maymunlarda ve insanlarda daha önce gözlenen sürelerle karşılaştırılmasından geliyor. Kargalar yanıtını gagayla, klasik maymun deneyleri ise göz hareketiyle verdi; yanıt biçimlerinin farklı olduğu akılda tutulmalı.
• Mekanizma açık değil: Nöronların karara ne zaman ve nasıl vardığı görülüyor, ama bu hızın neden kaynaklandığı, Nieder'in de belirttiği gibi, henüz yanıt bekliyor.

Sırada ne var?

Çalışmanın bıraktığı soru basit görünse de cevabı zor: Aynı hesaplamayı yapan iki farklı beyinden biri neden iki kat hızlı çalışıyor? Sıkı paketlenmiş nöronlar mı, daha kısa bağlantı yolları mı, yoksa uçuşun dayattığı başka bir düzen mi? Kuşların ve memelilerin karar devrelerini yan yana koyacak deneyler, belki şu soruyu da yanıtlar: Hızı belirleyen, beynin kaç nöronu olduğu mu, yoksa o nöronların nasıl yerleştiği mi?

Fotoğraf: This picture was realized by Richard Bartz by using a Canon EF 70-300mm f/4-5.6 IS USM Lens, CC BY-SA 2.5, Wikimedia Commons