1961-62 öğretim yılında Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde birinci ve ikinci sınıflara verdiği ilk fizik dersinde Richard Feynman şöyle demişti: "Eğer bir felaket sırasında tüm bilimsel bilgi kaybedilecek olsa ve gelecekte yaşayacak nesillere sadece tek bir cümle aktarılabilecek olsa, en az sözcükle en fazla bilgiyi veren ifade ne olurdu? Bence atom kuramı olurdu: Her şey atomlardan oluşur."

Eski Yunan filozoflarından Demokritos bunu yaklaşık 2500 yıl önce söylemişti. Kitapları kayıp olmakla birlikte, kalan parçalardan ve diğer insanların onun hakkında söylediklerinden biliyoruz ki, Demokritos evrendeki her şeyin sürekli hareket hâlinde olan atomlardan oluştuğunu düşünüyordu. Büyük, küçük, pürüzsüz ve kaygan ya da tırtıklı ve çentikli olabilen bu atomlar tüm evreni meydana getiriyorlardı: Yıldızları, gezegenleri, Dünya'yı ve tabi kendi bedenlerimiz ile zihinlerimiz de dahil olmak üzere Dünya'daki her şeyi.

İlerleyen yıllarda bilimciler tarafından Demokritos'un temel varsayımı doğrulandı. Ancak bilim, zihni ya da insan bilincini bu senaryoya dahil etmenin bir yolunu bulamadı. Demokritos'un bununla ilgili bir düşüncesi vardı; zihnin "ateş atomları"ndan oluştuğunu sanıyordu. Ateş atomları aşırı derecede küçük ve hareketli atomlar olup, büyük görüntülerin küçük kopyalarını yaratıyor ve böylece algı ve düşüncelerimiz hâline geliyorlardı. Sinirbilim (nöroloji) her ne kadar ateş atomu kavramını elemiş olsa da, algının ve düşüncenin nasıl belirdiğine ilişkin biraz ilerleme kaydetti. Bilinç gerçekten de atomlardan yapılmış olabilirdi ve her şey duyularla başlıyordu.

Analog Dünya Dijital Algılara Çevriliyor

Sinir sistemlerinin, hayvanların bulundukları ortamda besin ve eş bulmaları, yırtıcılardan kaçınmaları ya da savaşmaları için hareket etmelerini sağlayacak biçimde evrildiği açıktır. Çevreden uyarım alınır, merkezi sinir devreleri tarafından işlenir ve hayvanın kaslarına veya düzenlenmiş aktivitesi yanıt vermesini sağlayacak diğer dokulara iletilir. Her karmaşık çok hücreli hayvanda bu süreç gerçekleşir.

İlk adım çevreden gelen uyarımların, duyulara çevrilmesidir. Hayvanlar bütünüyle hücrelerden oluştukları için, bu sürecin hücresel düzeyde olması gerekir. Yani çevreden gelen uyarım, bedenin içindeki ya da yüzeyindeki almaç (reseptör) hücreleri aktive eder. Bu uyarımlar üç çeşittir: 1)Görünür ışık olarak tanımladığımız dalgaboyu aralığındaki elektromanyetik ışınım. 2)Nesne basınçları veya bedene çarpan hava. 3)Havadaki molekül akıntıları veya doğrudan bedene temas. Bu uyarımları almak ve kaydetmek için farklı çeşit almaç hücreleri vardır.

Her durumda, bu çevresel uyarım analog formda bulunur ve almaç hücreler ile onlara bağlı sinir devreleri tarafından dijital forma dönüştürülür. Örneğin atnalı yengeci Limulus'un"göz"ü, ışık değişiminde ışık ile karanlık arasında bir sınır çizgisi yaratabilir. Bu sınır, hayvana analog ışınım akışı içinde tepki verilecek bir şey sağlar. İnsan gözünde, retinadaki renk pigmentleri (karotinoid) elektromanyetik izgenin küçük bölümlerini soğurabilir ve tanımlayıp tepki verdiğimiz renkleri yaratabilir. Diğer duyuların işleyişinde de aynı şey geçerlidir. Derideki, kulaktaki, dildeki ve burun deliklerindeki özelleşmiş almaç hücreler, çevrede kaynaşan moleküllerin ve basınç değişikliklerinin belli bölümlerine tepki verir. Bunların hepsi de analog uyarımın dijital forma dönüştürülmesidir.

Buradaki ortak nokta şudur: Farklılaşmamış bir uyarım akışının bir bölümü organizma tarafından seçilir ve o bölüme özel bir tanımlama yapılır. Bu seçilmiş tanım aralıkları, duyular olarak bilinir. Aynı renkte ve büyüklükleri insanın algılamayacağı denli küçük farklılıkta olan bilyelerle dolu bir kâse olsun. Bir insandan buradaki belli bir bilyeyi ayırt etmesi istense, özel bir işaret ile tanımlayamadığı sürece bunu yapması olanaksızdır. İşte organizmaların çevreleri ile hücresel düzeyde etkileşme sorunlarını çözme yolu budur: Uyarımın sürekli akışında, çevrelerinde tepki vermelerine rehberlik edebilecek bölümlemeler yaparak, duyuları oluştururlar.

Algılama ve Anımsama

Duyular bilincin yapıtaşlarıdır. Önce algılar hâlinde birleştirilmeli ve ardından çevredeki nesnelere dönüştürülmelidirler. O halde sinir sistemlerinin, duyuların anımsanabileceği mekanizmalar geliştirmesi gerekmiş ve nihayetinde plastisite (mevcut veya anımsanan nöral içeriği, görüntüye, deneyime veya dünyanın farkında olma hâline getirip, düzenleme kapasitesi) ortaya çıkmıştır. Demokritos'un modern metafiziğinde bu, sinir sistemlerinde bilincin belirme yoludur.

1934 yılında Estonyalı canlıbilimci Jakob von Uexküll, tüm hayvanların içinde bulundukları ortamdan gelen uyarımlara dayanarak, kendine özgü bir "dünya" yarattığını göstermeyi denediği bir monograf (tek konuya odaklanan yazı) yayımladı. Her hayvan kendi duyu organlarının analogtan dijitale çevirdiği uyarım aralıklarına göre bir dünya algılıyordu.

Duyuların bu şekilde ele alınışında "zihinsel" ya da "fiziksel" herhangi bir şey yoktur. Bu ayrım ancak sinir sistemlerinin evriminin daha derinlerinde inildiğinde anlam kazanır ve bellek ile nöral plastisitenin gelişimini gerektirir. Duyular, çevresel olayların sinir sistemleri içinde üretilişleridir; bu da evrenin dokusuyla aynı malzemeden oldukları anlamına gelir. Bilinç, hayvanların merkezi sinir sistemlerinin içinde yer alır. Elbette "ateş atomları" biçiminde değildir ama atomların evrenine sıkı sıkıya bağlıdır.