TERAPİST ROBOTLAR

Şimdilik robotları, istediğimiz seviyede karmaşık davranışlar sergileyemeyen aptal otomatlar olarak görüyoruz, ama otistik çocuklar bizimle hemfikir değil! Otistik hastalarda işlevlerini yerine getiremeyen ayna nöronlarından yola çıkarak, otizm tedavisinde en basit robotların bile nasıl olup da yetkin eğitmenler kadar faydalı olabildiklerini anlamaya çalışacağız.  

Play

AYNA NÖRONLARI

Son 20 yıldır zihinsel sinirbilim alanındaki gelişmeler, insanın taklit etmeden sorumlu beyin bölgelerinin yerlerini saptayabilmemizi sağladı. Taklit etme dediğimiz zaman, “binaenaleyh” veya “ne’tekim” tarzı yavan siyasi figür taklitleri anlaşılmasın. Taklit etmeyi, bebeklik dönemimizdeki dil öğrenme, beceri ve kültür edinme, sosyalleşme tarzı yeteneklerimizin temelinde yatan bir süreç olarak düşünmek gerekiyor.

Şekil 1. Makaklar insanların da yüz ifadelerini taklit edebiliyor.

90’larda Parma Üniversitesi’nden Giacomo Rizzolatti’nin maymun beyninin ön bölgesinde yer alan bazı nöronlarla ilgili yaptığı keşif çok ses getirdi. Bu nöronlar, maymun bir hareketi bizzat icra ettiğinde (uyguladığında) veya başka bir maymunda aynı hareketi gözlemlediğinde etkinlik gösteriyorlardı, örneğin maymun yerden fıstık alırken veya başka bir maymunu fıstık alırken gördüğü sırada.  “Ayna” nöron ismi de bir ayna gibi aynı hareketin taklit edilmesini simgelediği için tercih edilmiştir. 2000’lerde ise beyin görüntüleme teknikleri sayesinde aynı bölgelerin insanlarda da var olduğu ortaya çıkarılmıştır (Broca bölgesi, 44. bölge adlarıyla da anılır.) [1].

Ayna nöronları

Şekil 2 Ayna nöronlarının varlığı şu ana kadar primatlarda, kuşlarda ve insanlarda kanıtlandı.

Bu bulgulardan yola çıkan bilim insanları, ayna nöronların bir başka işlevlerini ortaya çıkardılar. Bu nöronlar, başkalarında gözlemlediğimiz hareketleri kendi beyinlerimizde aynı hareketleri ifşa etmek için kullandığımız bölgelere de yansıtıyorlar. Bu sayede gözlemlediğimiz hareketi zihnimizde anlamlandırmamızı sağlıyorlar [2]. Ancak işlevleri bu kadarla sınırlı değil. Çok daha önemli bir özellikleri ise, daha karmaşık ve yüksek seviyedeki zihinsel süreçlerin temel taşını oluşturuyor olmaları. Örnek vermek gerekirse, diğer insanların hareketlerini gözlemleyerek niyetlerini anlama yetimiz ve kendimizi o insanın yerine koyarak empati kurabilme becerimiz.

Şekil 3 İnsan beyninde ışıl ışıl gördüğümüz bu bölgeler ayna nöronlarının aktivitelerini gösteriyor. Ayna nöronlar hakkındaki yeni bilgilerle  “Tekinsiz vadi” başlıklı yazımızı tekrar gözden geçirmek için güzel bir fırsat.

Peki bu nöron aktiviteleri nasıl gözlemleniyor? Sinirbilim araştırmacıları bugüne kadar nöron sistemini görüntülemek için çeşit çeşit yöntemler kullandılar. Kısmen yeni sayılabilecek bir teknik olan işlevsel manyetik rezonans görüntüleme (‘functional magnetic resonance imaging’, fMRI) tekniğinde radyo dalgaları ve güçlü bir manyetik alan kullanarak insanın beyni taranıyor. Etkinleştiği için daha çok oksijenli kan kullanan beyin bölgeleri, tarama esnasında diğer bölgelere kıyasla daha çok manyetik sinyal veriyor ve bilgisayar ekranında çarpıcı renklerle vurgulanıyor. Örneğin, geçen ayki sayımızda bahsettiğimiz tekinsiz vadi teoremini araştıran Prof. Saygın bu tarz fMRI verilerinden yararlanmıştı (bkz. Şekil 3).

Tekrar ayna nöronlarına gelecek olursak, Iacoboni 1999’daki deneyinde sağlıklı insan deneklerine diğer bir insanın el parmağını oynatmasını seyretmeleri sırasında kendi parmaklarını da oynatmalarını söylemiş. Parmak hareketinin, bu hareketin çizdiği rotadan bağımsız olarak, deneklerin aynı beyin bölgelerinde aktivasyon yarattığı gözlenmiş. Ancak daha da önemlisi, deneğin yaptığı parmak hareketinin, seyrettiği parmak hareketiyle tıpatıp aynı olması durumunda, bu aktivasyonun farklı rota çizerken veya farklı parmak oynatarken oluşan aktivasyondan daha yüksek olduğu belirlenmiş. Bu da gözlem ve uygulama hareketlerinin eşleşmesini sağlayan ayna nöron sisteminin varlığını destekleyen bir bulgu. Daha şaşırtıcı bir sonuç ise, bildikleri bir dans figürünü seyreden baletlerin, bilmedikleri bir dansı seyreden baletlere oranla daha yoğun ayna nöron aktivasyonu yaşıyor olmaları. Böylelikle bu sistemin öğrenmeye bağlı olarak geliştiğini iddia etmek yanlış olmaz [3].

OTİZM

Şekil 4 Otistik çocuklar kendilerine bağımsızlık kazandırabilecek görsel bazı yeteneklere sahip değiller. Ancak eğitimle bu yetenekleri kazanmaları mümkün.

Dünya çapında oldukça yaygın görülen ama fazla da tanınmayan bir hastalık olan otizm, her ırk, etnik ve sosyal grupta görülebiliyor ve temelde kişinin başkalarıyla iletişim kurma becerisini engelliyor. Otizm hastaları, duygularını, isteklerini anlatmakta, yeni insanlarla tanışıp onları arkadaş edinmekte ve diğer insanların ne düşündüğünü anlamakta zorlanıyor. Bazı otizm hastalıklarında görülen işlevsel bozuklukların ayna nöronlar tarafından kontrol edildiğini iddia eden araştırmacıların en büyük dayanakları da bu insanların ayna nöron bölgelerinde hiçbir hareketlilik gözlenmiyor olması [4].

Özellikle insanların iletişimleri sırasında kullandıkları yoğun vücut hareketliliği otistikleri yoruyor, rahatsız ediyor ve hattâ sonunda iletişimi tamamen koparmalarına sebebiyet verebiliyor. Bu hareketlilik aslında sağlıklı bireyler için çok sıradan olan ve iletişimimizi zenginleştiren göz hareketleri, ağız oynatma, baş hareketleri, ses ve tonlama değişiklikleri, el-kol hareketlerinden başka bir şey değil. Bu hareketleri algılayamama durumu ise çoğu zaman zekâ geriliği ile karıştırılıyor. Otizme sahip bir çocuğun dünyaya bakışını Türkçe olarak dinlemek için aşağıdaki videoyu seyretmenizi öneriyorum:

Her 110 çocuktan birinde gözlemlenen bu durumun sebepleri konusunda uzmanlar tartışmaya devam etse de, bu çocukların hayat kalitelerini artırmanın tek yolu vasıflı terapistler tarafından eğitilmelerinden geçiyor, çünkü otizmi olan bireyler birçok beceri geliştirip öğrenebiliyor.  Bu terapistler, çocuklara sıra alma, rol yapma ve drama tarzı sosyal davranışları, tek bir objeye odaklanıp onu işaret etmeyi öğretiyorlar. Ayrıca, iletişim ve ortak dikkat gibi konularda eğitilmelerinden sorumlular. Bu da haliyle, özelleşmiş bir eğitim almaları gerektiği, uzun yıllar ve bolca maddi yatırım yapılması anlamına geliyor. Diğer bir kaygı verici durum da otistik çocuk sayısının terapist sayısından çok olması…

OTİZM TEDAVİSİNDE ROBOTLAR

Nihayet ayna nöronlarının ve otistik hastaların, robotlarla olan ilişkisine geliyoruz.

Şekil 5 Terapi robotu Bandit’in dış görünüşü çok fazla robota benzeseydi, cocuklar onunla arkadaş olmak istemeyeceklerdi. Eğer çok fazla insana benzeseydi, bu sefer de çocukların gözleri korkacak ve iletişimden kaçınacaklardı.

Yakın zamana kadar bu nöronların sadece bir insanın başka bir insanı izlerken hareketlilik gösterdikleri düşünülüyordu, oysa ki son dönemlerde robotlarla yapılan deneyler şunu ortaya koyuyor: Eğer ki bir robot otonom hareketler yapabiliyorsa, yani kendi iradesiyle kararlar alıp eyleme dönüştürebiliyorsa veya en azından bizi bunu yaptığına inandırabiliyorsa, bizim ayna nöronlarımızı aktive etmeyi başarabiliyor. Demek oluyor ki, ayna nöronlarının tetiklenmesi için illâ da bir insanı gözlemlememize gerek yok. Bu da hemen şu soruyu aklımıza getiriyor: “Eğer ki insan eğitimi için taklit bu kadar önemliyse ve robotlar da insanlar gibi ayna nöronlarımızı tetikleyebiliyorlarsa, ucuz, kontrolü kolay, zaman, mekân sınırlaması tanımayan, bıkmadan usanmadan aynı işi tekrar tekrar yapabilen robotları neden eğitim amaçlı kullanmayalım?”

Tabii ki yukarıdaki araştırmaları izleyen yıllarda bu düşünce doğrultusunda, tıbbi amaca hizmet eden robotların ortaya çıkması gecikmedi. Tıp doktorları, beklenmedik durumlardan hoşlanmayan ve bildikleri ortamlarda kendilerini rahat hisseden otistik çocukların robotları severek izlediklerini ve robotların hareketlerini taklit ettiklerini ortaya koydu [5]. Şaşırtıcı gelse de, bu çocuklar robotları insanlara oranla daha sıcak, cana yakın ve sosyalleşilebilir buluyorlar, çünkü robotlar tahmin edilebilir hareketler yapıyorlar. Bu sebeple mekanik ve elektronik dünya, bu tarz çocuklarla iletişim kurabilmek için biçilmiş kaftan. Yani geçen ay işlediğimiz tekinsiz vadi teorisi otistik çocuklar icin çok daha farklı bir şekilde işliyor. Özellikle basit hareketler yapan robotlara verdikleri tepki gerçek insanlara verdikleri tepkiden çok daha olumlu.

Şu ana kadar otizm terapisinde kullanılmış bazı robotlara ve ilgili videolara kısaca bir göz atalım:

Güney California Üniversitesi’nin araştırma platformu olan Bandit, otistik çocuklara hem bir terapist hem de oyun arkadaşı olabilmesi için sempatik ve yumuşak hatlarla tasarlanmış. Her ne kadar basit yüz ifadeleri ve hareketleri sergilese de, bu robotun esas özelliği çocukların her türlü tepkisine karşı en uygun cevabı verecek şekilde karmaşık kararlar alabilmesi. Bandit kızılötesi sensörleri ve kameralarıyla hastaların pozisyonlarını saptayabiliyor ve eğer hastanın ilgisi dağılırsa, tekrar odaklanabilmesi için uygun bir hareket yapıyor, örneğin elini “gel” anlamında sallıyor. Bu şekilde, çocukların sosyal aktivitelere olan ilgilerini artırmaları hedefleniyor.

Uzaktan kumandayla yönetilen diğer bir robot olan Kaspar, gülümsemek, kaş çatmak, gülmek, göz kırpmak ve el sallamak gibi temel aktivitelerini otistik çocuklarla paylaşabilmek icin Hertfordshire Üniversitesi tarafından tasarlanmış. Karmaşık davranışlar sergilemekten ziyade, basit davranışlarla çocukların güvenini kazanması, ilgilerini çekip onlara temel davranış biçimlerini öğretmesi amaçlanmış. “Merhaba, benim adım Kaspar. Hadi, beraber oyun oynayalım!” gibi tanışma ve kaynaşma cümleleri kurması, vücudunun yanlarına veya ayaklarına dokunulduğunda kahkaha atması, kollarını kaldırıp indirmesi, yüzünü gizlemesi ve “Ahhh, canım yandı!” diyerek ağlaması, davranış repertuarından sadece birkaç örnek. Ancak bu kadarı bile otistik çocukları büyülemeye yetiyor. Çocukların, “gıdıklanma davranışı”na karşılık olarak verilen “gülme tepkisi” ve “kahkaha sesi”nin ne anlama geldiğini kavrayabilmeleri ve bu hareketlerin hepsini birbirleriyle ilişkilendirebilmeleri için seanslarda Kaspar bu davranışı defalarca tekrarlıyor. Bu sayede çocuklar gerçek hayatta bu tarz davranışlarla karşılaştıklarında, onları geçmiş tecrübeleriyle ilişkilendiriyor, ürkmüyor ve sonuçta kendilerini daha rahat hissediyorlar. Araştırmacılar Kaspar’ın Down sendromlu hastaların tedavisinde de kullanılabileceği konusunda hemfikir.

Diz boyumuza gelen Nao ile duygusal bir bağ kurmak, Nao’nun gelişmiş nesne tanıma sistemi sayesinde mümkün. İnsan yüzlerini tanıyacak bir yazılım ve kameralarla donatılmış olan Nao, geçmişteki karşılaşmaları hafızasında tutarak, kiminle konuştuğunu ve karşısındaki kişinin hangi ruh halinde olduğunu anlayabiliyor. Ayrıca basit yüz ve vücut hareketleri eşliğinde hastaların duygularına uygun bir şekilde mutluluk, endişe, heyecan, kızgınlık ve korku sergileyen bir hâle bürünebiliyor.

Amerikan Carnegie Mellon Üniversitesi ve Japon Miyagi Üniversitesi ortak yapımı olan Keepon ise daha önce bahsettiğimiz insansı robotlara kıyasla oldukça basit bir tasarıma sahip. Bir sünger parçasını anımsatan kolsuz ve bacaksız fiziğiyle sadece 4 temel hareket yapabiliyor: kendi ekseninde dönme, iki yana yatma, öne arkaya eğilme ve olduğu yerde zıplama. Sadece 13 santimetre boyunda olmasına rağmen, gözleri arkasında iki kamera ve burnunun arkasında bir kamera mevcut. Projenin yaratıcılarından Marek Michalowski kendilerine robotun neden kol veya ağıza sahip olmadığı şeklinde sorular geldiğini ve kendisinin de “amaçlarının zaten olabildiğince fazlalıklardan kurtulmak” şeklinde yanıt verdiğini söylüyor. Hattâ burnunun bile gereksiz olduğunu ekliyor: “Önemli olan çift taraflı simetriye ve karşı tarafa görsel ipucu verebilecek bir çift göze sahip olması”. İnsan morfolojisinden nasibini pek almamış bu robot, sosyallik açısından insansı bir görüntüye sahip olmanın illâ da gerekli olmadığının bir kanıtı aslında.

Şekil 6 Paro seslerin geldiği yönü belirlemesine yardımcı olacak ve kendi ismi, belli başlı övgü ve yergi kelimelerinin yanında bazı ünlemleri tanımasını sağlayacak mikrofonlarla donatılmış.

Japonya Gelişmiş Bilim ve Teknoloji Enstitüsü tarafından üretilen interaktif robot Paro hayvanların bulundurulmasının zor olduğu yerlerde, hayvan terapisinin yararlı olduğu hastalıklarla mücadelede etkili bir robot. Hasta ve refakatçi stresini azaltmada, aralarındaki iletişimin kuvvetlendirilmesinde, zihinsel gevşeme ve motivasyon sağlamada dünyanın en terapitik robotu olarak Guinness rekorlar kitabına girerek (!) zaten kendini kanıtlamıştı. Özellikle Japonya ve Danimarka’daki sağlık merkezlerinde aktif olarak yaşlıların ve otistik hastaların tedavisinde kullanılmakta.

Paro’nun beş ana sensör kümesi (dokunma, ışık, ses, sıcaklık, ve motor pozisyonları) sayesinde çevresini ve insanları algılama yeteneğine sahip. Karanlık ile aydınlığı, ve okşanılması veya sert bir şekilde dokunulması arasındaki farkı ayırt edebiliyor. Robotun davranışını tasdik ettiğimizi onu okşayarak (ödül mekanizması) veya onaylamadığımızı ona vurarak (ceza mekanizması) öğretmemiz mümkün. Böylece aynı hareketi bir daha yapmamasını veya hoşlandığımız şekilde davranmasını sağlayabiliyoruz.  Ama bu robotun belki de en can alıcı noktası bir bebek fokun sesini taklit edip ruhunuzu dinlendirmesi.

Şekil 7 Kaspar’ın araştırma ve tasarım takımında Türk bilim insanı Dr. Hatice Köse Bağcı da yer alıyordu.

An itibariyle çoğu robot gibi, bu robotlardan da teknik bazı yetersizlikler yüzünden istenilen verimi almak her zaman mümkün değil. Bunların başında ses tanıma sistemlerindeki yetersizlikler geliyor, bu sebeple bazen robotların uzaktan kumanda edilmesi söz konusu. Bu tarz robotların tasarlanması sürecinde, çocukları korkutmayacak zerafette ve yumuşaklıkta tepkiler verebilmesi ve otistik davranışları algılayıp ona göre tepki verebilecek bir yapay zekâyla donatılmış olması birincil öncelik. Örneğin, çocuğun ileri geri sallanmasını, bir kaygı ve tedirginlik artışı olarak algılayabilmesi ve kendi hareketlerini de çocuğu yatıştıracak tarzda değiştirebilmesi gerekiyor.

Şekil 8 Araştırmacılar Kaspar’ın şu ana kadar İngiltere’de üç yüzden fazla otistik çocuğa yardım ettiğini söylüyorlar.

Robot terapistlerin diğer yararlarına gelince… Öncelikle sunulan terapinin niceliğinin artacağı aşikâr. Robot etiğini bir kenara bırakacak olursak, hiçbir zaman yorulmayan ve şikâyet etmeyen bir uşaktan bahsediyoruz. Ayrıca mekân ve zaman kısıtlaması olmadan her an evimizde bulundurmamız mümkün. İstenilen şekilde dış görünüşü modifiye etmek, robotun vücut dilini değiştirebilmek ve çocuğun rahatlık seviyesine göre ayarlamak mümkün.

Gerçekçi olmak gerekirse, yakın zamanda insan terapistlerin yerlerini alacağını düşünmek biraz fazla iyimser bir düşünce olsa da, ebeveynlere ek yardım sunacakları ve çocukların gelişimlerini takip etme konusunda fazladan ipuçları verecekleri de ortada.

KAYNAKLAR:

[1] Binkofski, F., Buccino, G., Posse, S., Seitz, R.J., Rizzolatti, G., Freund, H. (1999). A fronto-parietal circuit for object manipulation in man: evidence from an fMRI- study. European Journal of Neuroscience, 11, 3276–3286.

[2] Rizzolatti, G. & Craighero, L. (2004). The mirror-neuron system. Annual Review of Neuroscience, 27, 169–192.

[3] Calvo-Merino, B., Glaser, D.E., Grèzes, J., Passingham, R.E., Haggard, P. (2005). Action observation and acquired motor skills: An fMRI study with expert dancers. Cerebral Cortex, 15, 1243–1249.

[4] Dapretto, M., Davies, M.S., Pfeifer, J.H., Scott, A.A., Sigman, M., Bookheimer, S.Y., Iacoboni, M. (2006). Understanding emotions in others: Mirror neuron dysfunction in children with autism spectrum disorders. Nature Neuroscience, 9, 28–30.

[5] Robins, B., Dautenhahn, Te Boekhorst, R., Billard, A. (2005). Robotic assistants in therapy and education of children with autism: Can a small humanoid robot help encourage social interaction skills? Universal Access in the Information Society (UAIS), 4, 105–120.

Dipnot 1: Ayna nöronları hakkında daha derin bilgiye ulaşmak ve hattâ bizzat bu işin ehlinden dinlemek isteyenler için Dr. Ginger Campbell’in sinirbilim alanında hazırladığı podcastleri öneriyorum. Özellikle ayna nöronlarını ele aldığı podcastlere bu linkten ulaşabilirsiniz.

Dipnot 2: Türkçe kaynak arayan okurlarımızı ise Nörobilim ve Genbilim sitelerinde yayınlanmış iki yazıya yönlendirmek istiyorum.

Yazar hakkında: Gökhan İnce


Lisansını İstanbul Teknik Üniversitesi, yüksek lisansını Darmstadt Teknik Üniversitesi ve doktorasını Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden elektronik, haberleşme ve bilişim teknolojileri üzerine aldı. Sırasıyla Almanya ve Japonya'daki Honda Araştırma Enstitüsü'nde robotik, yapay zeka ve işaret işleme alanlarında çalışmalar yaptıktan sonra, İTÜ Bilgisayar Mühendisliği'nde araştırmalarına devam ediyor.