Beynin Bilinmeyenleri

Beyin tarama teknolojileriyle nörolojik bilimlerde önemli gelişmeler yaşandı. Binlerce beyin görüntüleme araştırması, nörologlara beynin nasıl çalıştığına ilişkin bilgiler sağladı. Peki, bu araştırmalar beklentileri karşıladı mı? Beynin bilinmeyen dünyasına ilişkin yeni olarak neler keşfedildi?
Beynin Bilinmeyenleri
Beyin tarama teknolojileriyle nörolojik bilimlerde önemli gelişmeler yaşandı. Binlerce beyin görüntüleme araştırması, nörologlara beynin nasıl çalıştığına ilişkin bilgiler sağladı. Peki, bu araştırmalar beklentileri karşıladı mı? Beynin bilinmeyen dünyasına ilişkin yeni olarak neler keşfedildi?
Beyin… Milyonlarca işlemin aynı anda yürütüldüğü, organik ve kimyasal bir mekanizma. Hepimiz için çözümü çok zor bir bilmece. Koku almak için burnun, görmek için gözün, işitmek için kulağın varlığı yeterli değil. Bu verilerin beyindeki sinirler tarafından algılanması, tanımlanması ve işlenmesi gerekli. Bunlar beynin mekanik işleyişiyle ilgili ve bir yere kadar sistematiğini anlamak kolay. Ya akıl, zekâ, bilinç ve düşünme gibi bilişsel süreçler? Nöroloji (sinir bilimi), 199O’lı yıllarda atılım yaptı ve binlerce araştırmacı, milyar dolarlık bütçeler bu alana kaydı. Bu patlamanın en önemli nedeni, f-MRI (Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntülemesi) gibi yeni tarama cihazlarının geliştirilmesi ve bu konuda artan umutlardı.
Bu, sadece çekici bir bilimsel keşfin zaferiyle sınırlı değildi. Nöroloji altın bulmuştu. Yaşlı nüfusun üçte bîrini pençesine alan Alzheimer’ın anlaşılması ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesini sağladı. Depresyon veya hiperaktivite gibi beyin hastalıklarının tedavisinde çığır açıldı. Hatta, hafızayı ve zekâyı geliştirmeye yönelik ilaçlar üretildi. Merkezi ABD’de bulunan Nöroloji Derneği’nin (Society for Neuroscience) her yıl düzenlediği toplantılara 23.000’i aşkın genç bilim insanın katılması, bilim dalma ilginin arttığının en açık göstergesi. Ancak, geride bırakılan 10 yılda somut anlamda ne tür ilerlemeler kaydedildi? Beynin gizemli yanları açığa çıkarılabildi mi?
Hem evet hem de hayır… Nöroloji, sinirlerin birleşme noktalarına az sayıda molekülden oluşan ilaç enjekte edebilen mikro pipetlerden, gen aktarma deneylerine kadar devrim yaratan araştırma tekniklerini geliştirdi. Buna karşın, sayısız araştırma tezine rağmen, bilim insanları, hâlâ çok az veriye sahipler.
En azından güçlü bir bilgiye ulaşıldı: Beynin üzerindeki yumrular, karmaşıklığını gösterir. Beyin için hep bilgisayar benzetmesi yapılır, halbuki bilgisayar beyne oranla çok daha basit bîr cihaz. Çünkü beyin mekanik değil, organik: Öğreniyor, öngörüyor, gelişiyor ve uyum sağlıyor. Dolayısıyla, bilince sahip bir düzenek. İşlemleri bir bütün olarak, sağlam ve tutarlı şekilde gerçekleştiriyor. Nörolojinin bugüne kadar çözebildiği, karmaşık işlemler denizinin silik bir silueti.

Organik yapı
Beyin, elektrokimyasal devrelerle birbirine bağlanmış beyin hücrelerini tanımlayan sinirlerden (nöron) oluşuyor. Her sinir, sinyalleri alarak işliyor. Sinir ağlan, çok sayıdaki bağlantılarını zayıflatarak ya da güçlendirerek anıları saklıyor, hafızayı oluşturuyor. Alışılmadık bir deneyimle karşılaşılması, örneğin Mona Lisa’nm portresine bakılması, hücrelerin kendi aralarında farklı düzenlemelere gitmesine yol açıyor. İlgili sinirler, aniden bağlantılarını güçlendiriyor ve karşılaşılan modeli tanımlamaya çalışıyor. Kaydedilen bu veriler, ikinci deneyimde işlemi daha hızlı gerçekleştiriyor. Tekrarlanan işlemler bütünü, yaşamın zihinsel görüntüsü olarak beyinde saklanıyor.
Bu, bilgiyi hem hatırlayıp hem de simgeleştirebilen esnek yapının, yani sinir ağının temelini oluşturuyor. Mantıksal açıdan organik, çünkü devreler kullanıma bağlı olarak gelişiyor. Ası! şaşırtıcı olan beyin ağının ölçeği. 1,4 kg. ağırlığındaki yetişkin insan beyni, yaklaşık 100 milyar sinire sahip. Bu sinirlerin her biri, komşu sinirle 1.000-500.000 bağlantı noktasıyla temas ediyor. Bağlantılar, farklı kimyasal özelliklerde yaşanıyor ve her sinirin karmaşık iç sistemi var.
Beynin temel olarak sinir ağlarından oluştuğu fikri, bilim insanlarının mikroskop altında gri maddeyi incelemesinden beri mevcut. Ancak, 199O’lı yıllarda bu bilgiye etki edebilecek yenilikler yaşandı. Saç teli kalınlığında elektrotlar kullanılarak maymun beynindeki sinirler tek tek gözlendi. Araştırma sırasında, hayvanın ilgi durumuna göre hücre etkinliğinin değiştiği saptandı. Maymuna bir seki! gösterildi. Şekilden oluşan bu uyarana ilgisi arttığında, sinirlerin hareketini gösteren ışıklar daha canlı hale gelirken, ilgi duymadığı şekillerde sinirin yaydığı ışığın azaldığı görüldü.

Beynin alanları
Beynin temel yapısıyla ilgili sonuçlar, ham bilgiyi alan, işleyen ve geri gönderen bir girdi-çıktı sistemi olduğunu açığa çıkardı. Bu da, her sinirin geri besleme yoluyla etkinleştiğini gösterdi. Beynin, küresel bir devlet gibi değerlendirilebilecek ağ sistemiyle oluşan doğası, milyarlarca hücrenin çıktılarını kontrol etmesi üzerine kurulu. Sinirlerin hareketlenmesi mi beyni oluşturuyor, yoksa beyin mi sinirleri hareketlendiriyor? Cevap şu şekilde verilebilir. Bilgisayarlarda girdi ve çıktı işlemleri tümüyle birbirinden ayrılmıştır. Ancak beyin için aynı şey söylenemez. Olağanüstü organik yapısı nedeniyle, bütün ile parçalar iç İçe geçmiş durumda. Küçük ve büyük parçalar bir arada evrim geçiriyor.
Bu nedenlerle nörologlar, beynin fotoğrafını daha ayrıntılı çekmeye zorlandılar. Felç, tümör, travma ve yaralanma gibi beyin hasarlarının incelenmesi, beyinle ilgili bir başka gerçeği daha gündeme getirdi: Farklı işlem bölümlerine ayrıldığı. Görme, duyular, konuşma ve motor kontrol gibi işlevlerin alanları ayrı. Beyin tarama cihazlarının yarattığı heyecanın nedeni de buydu. Biyoloji, İnsan genom projesiyle amacını gerçekleştirdi. Nörologların en büyük tutkuları ise, beyin harita-lama projesiydi.
Ancak büyük umutlar, taramaların başlamasından kısa bîr süre sonra suya düştü. Evet, beyin etkinlik merkezlerine sahipti. Konuşurken, sol yarımküredeki olası dil bölgesi etkini eşiyordu. Ancak hemen ardından, beynin tüm alanlarında hareketlilik görülüyordu. Özel noktaların yanında, bütünsel bir işletim sisteminin varlığı açıktı. Beyinde hiçbir bölüm, tek başına, diğerlerinden bağımsız bir eyleme girişmiyordu.
Bilgisayar dünyasında yaşanan gelişmeler, bilim insanlarında beyin hatlarının kesin şekilde çizilmiş haritalarının çıkarılabileceği umudunu doğurdu. Tam tersi, bilim İnsanları beynin genelleştirme eğiliminde olduğunu buldular. Beynin ne zaman nasıl davranacağı kestirilemiyordu. Bir bölge koşullarda farklı yüzünü gösterebiliyordu. Basitçe örneklemek gerekirse çevresine uyum sağlayan bukalemun gibiydi. Şu anda nörolojinin geldiği nokta bu. Eski basitlikler, yeni karmaşıklıklara yol açıyor. Laboratuvar ortamında bilim insanları, her geçen gün bilinmeyen bir durumla karşılaşıyorlar. Tıpkı ardı ardına dizilen domino taşlan gibi Uzun bir uğraş sonrasında tek bir taşın devrilmesi, o güne kadarki kazanımları silip atabiliyor. Beynin yapısı, kimyası ve işlevlerine ilişkin araştırmaların yanı sıra, nörobiyolojinin üstesinden gelmeye çalıştığı bir sorun daha var: zihinle beyin arasındaki ilişkiyi çözmek. Beynin en karmaşık konusu zihnin en gizemli yanlarından biri de, acı çekmekten utangaçlığa kadar pek çok şekle bürünebilen bilinç ya da şuur…

Beyin ile ilgili yanlış söylentiler
Beynin sadece yüzde 10’unu kullanırız.
Bu efsane 1930lu yıllarda ortaya atıldı. Cerrahi uygulamalar sırasında beynin elektrotlarla incelenmesi sonrasında büyük bir bölümünün “sessiz” olduğu görüldü. Ancak modern beyin taramaları, beynin her alanının etkinliğini kanıtladı
Beynin sol tarafı, mantıksal, sağ tarafı yaratıcıdır;
Beynin işleyişi yanal olduğu için, bu ifadenin bir parça doğruluk payı var. Sol yarımküre, ayrıntılara odaklanma ve sonuçlandırmada iyiyken; sağ yarımküre daha geniş ve bağlamsal bakış açısıyla işliyor. Ancak düşünme sırasında etkinlik paylaşılıyor.
Tüm insan beyinleri aynı yapıya ve özelliklere sahiptir:
Gerçekte beyin, çeşitli alanları benzerlik gösterse de, yüz ya da parmak izi gibi bireysel. Oil merkezi ya da diğer kritik bölgeler, boyut ve konum açısından farklı oluşabiliyor. Örneğin bir hastanın görme korteksi diğerine oranla üç kat büyük olabiliyor. Nörologları da en çok bu durum zorluyor.
Sinir bağlantılar! Kullanılmadıkça azalma gösterir.
Bebeklerin ilk yıllarında ihtiyacı olandan çok daha fazla sinirsel bağlantı üretmeleri bu görüşü doğurdu. Fikir, yoğun uyarımların ek bağlantılara yol açacağı mantığı üzerine kurulmuştu. Varolan bağlantıların azalması, daha etkin beyin yollarının oluşmasında gerekli aşamalardan biri.

Bilinç araştırmaları
Uzun zamandır bilim insanları, bilinç konusunda adım atmaktan kaçmıyorlardı. Kimisi bilincin objektif araştırmaya açık bir konu olmadığını öne sürerken, kimisi ortada araştırılacak bir konunun bulunmadığını bile söyledi. Onlar için zihin, değişik beyin işlemleri sırasında beyinde gelişen bir kavramdı sadece.
Ancak 199O’lı yıllarda bu konuya yaklaşım da değişti. Bilinç araştırmaları bilimsel yayınlarda, konferanslarda ve eğitim çalışmalarında kabul görmeye başladı. Günümüzde bilinç araştırmaları, ciddi olanlar ve olmayanlar şeklinde ikiye ayrılabilir. Ciddi olanlar İşi ağırdan alıyorlar ve bilinci, eşgüdümlü sinirsel etkinliklerin ürünü olarak görüyorlar. Tabu ki her sinirsel etkinliğin bilinçle ilgili olmadığının farkındalar. Davranışlarımızın çoğu bilinçsizce ya da bilinçaltı alışkanlığı şeklinde ortaya çıkıyor. Bu grupta yer alan bilim insanları, Bilişselliğin Sinirsel Bağıntısı (BSB) adını verdikleri araştırmayla, zihinsel olaylar sırasında beyinde nelerin yaşandığını bulmayı hedefliyorlar.
“Necker küpü” veya “İmkânsız üçgen” deneyleri gibi tersine çevrilebilir görüntü yanılsaması örneklerini ele alalım. Necker küpünde, bakış açısına bağlı olarak görüntü değişir. Bir taraftan bakıldığında küp bize doğru yönelmişken, diğer taraftan bakıldığında arka kısma doğru uzanır. Hayvan beyni içinde yaşananları kaydetmek İçin elektrotları kullanan araştırmacılar, bu tür farklı bakış açılarının sinir tepkilerini nasıl etkilediğini belirlediler.
Bu deneyler, beyin mekanizmasını anlamak için en güçlü yollar. Daha önceki keşiflerden birinde, bilişsel algının belirli bölümlerinde, sinirlerin ateşlenmesi adı verilen etkinliklerin ve elektrik uyanlarının eşzamanlı yaşandığı anlaşılmıştı. Özel beyin alanlarında da benzerlikler var. Örneğin ön alın lobu zihinsel süreçte devreye giriyor. Merkezde bulunan “ante-rior singulat korteks (önkuşak korteksİ) olarak bilinen bölge de anahtar alanlardan biri. Buna karşın, bilişsellikle ilgili sinirsel etkinliği sağlayan tek bir mekanizmanın varlığından kesinlikle bahsedemiyor. Bilinen tek şey, bilişsel etkinlik sırasında birbiriyle
uyumlu pek çok sinirin etkinleştiği ve ön alın lobunun devreye girdiği. Yine de, BSB üzerine araştırma yapanlar, bilinç sürecini açıklayabilecek net ve kesin mekanizmaları belirleyebilmek için uğraşıyorlar.

Kuamtum mekaniği
BSB araştırmacıların yanı sıra, bilinç konusunu farklı yöntemlerle inceleyenler de var. Bu kişiler bilincin çok özel, sıra dışı ve beynin işlemlerinin toplamı olduğunu düşünüyorlar. Bu kampta yer alanların yaklaşımına göre, bilinç gizemi kuantum mekaniğinin gizemiyle doğrudan bağlantılı. Onlara göre bilinç, çok sayıdaki hücrenin kuantum üst konum aşamasına geçmesinin bir sonucu olabilir. Kuantum kuramcılarının karşılaştığı en önemli sorun, hücrelerin evre uyumlarına ilişkin makroskobik aşamaların sıcak ve nemli beyin ortamında net olarak tespit edilememesi. Bilinç mekanizmasını araştıran bir üçüncü kesim ise, bunun biyolojik işlemler bütünü olduğunu savunuyor. Örneğin, Şilili nörologlar Humberto Maturana ve Francisco Varela tarafından geliştirilen “autopoiesis” (yenilenme, kendini yeniden üretme eylemi) ya da kendinden bilme ağı teorisine göre bilinç, karar verme yeteneğinin genel biyolojik sürecinin yoğun şeklidir. Yaşamın kendisi, dünyada olup biteni bilme ve bunlara cevap verme eylemidir. Genler, dünyaya uyum sağlamak için bedenin ihtiyaç duyduğu anlama yeteneğini temsil eder. Bağışıklık sistemi, kendisinin ne olduğunu ya da olmadığını bilip ona göre harekete geçer. Dolayısıyla bilinç, bu temel biyolojik ilkenin karmaşıklaşmış hali olabilir.
Tüm bu sistem yaklaşımlarının amacı, bilince yönelik net ve matematiksel bir model kazandırmak. Ancak, yolun çok başındayız ve bilinç konusunda aşılması gereken daha çok nokta var. Tüm bilinmezlerine rağmen, önümüzdeki 30 yıl içerisinde, beynin yapısı, kimyası ve işlevlerinin; her sinir ucunun, dendritin, presinaptik sinirin ve sinir hücresinin haritasının çıkarılacağı belirtiliyordu. Dolayısıyla bir makine ile insan arasındaki farkın çok azalacağı ileri sürülüyordu. Bu konuda önemli adımlar da atıldı. Yine de nöroloji dünyası henüz ulaşılan noktadan hoşnut değil. Ve yeni tekniklerle gizler denizinin derinliklerine ağır ağır ilerliyor.

Sinir ağını oluşturan yapılar
Beyinde ve omurilikte nöron denilen sinir hücreleri bulunuyor. Her sinir hücresinin çok sayıda kısa uzantısı var. Her nöronun tek ve uzun bir uzantısı vardır ki, buna da akson deniyor. Akson uçları ile başka nöronların dendritleri veya gövdeleri arasında temas bölgeleri bulunuyor. Sinir sistemindeki bütün etkinlikler, bu arada bellek, nöronlarda doğan elektrik akımıyla ilgili.
Akson: Elektrik akımını bir hücreden diğerine taşıyan tek uzantı. Nöronun çıkış kolu.
Miyelin: Aksonu yalıtarak akımın aktarım hızını artıran yağlı, beyaz renkli protein.
Dendrit: Komşu sinirlerle bağlantıyı sağlayan çok sayıdaki uzantı. Giriş kolu.
Sinaps: Sinirler arasındaki temas aralığı.
Nöromedyatör (Nörotransmiter): Dopamin ve serotonin gibi, nöronlar arasında sinyali taşıyan kimyasal mesajcılar.
Diken (Spike): Akson boyunca yol alan elektrik akımı.
Presinaptik almaç: Sinyali gönderen hücrenin zarındaki protein yapıları.
Postsinaptik almaç: Sinyali alan hücrenin zarındaki protein yapıları.

Bunları biliyor musunuz?
* Beynin yaklaşık yüzde 801 su, yüzde 10u yağ ve yüzde 8’i proteinden oluşuyor. Geri kalan bölümünü karbonhidrat, tuz ve diğer mineraller kaplıyor.
* Kalın sinirler, bir mesajı yaklaşık olarak saatte 400 km. hızla taşıyor. Ancak beynin genelindeki trafik, saatte 20 kinden daha düşük bir hızda seyrediyor.
* Beynin kıvrımları yayıldığında elde edilen korteks, standart A4 kâğıdı büyüklüğünde gri madde tabakası oluşturuyor.
* Beyin, loş bir lambayı aydınlatabilecek kadar enerji yakıyor. Vücut ağırlığı nın sadece 50de biri kadar olan beyin, vücudun oksijen ve glikoz ihtiyacının beşte birini tüketiyor. Beynin dünyada olup biteni algılaması zaman alıyor. Örneğin, 100 metre yarışçılarının silah sesini duyduktan sonra start almaları saniyenin sekizde birinde gerçekleşiyor. Beklenmedik bir şeye verdiği tepki ise, yaklaşık yarım saniyeyi buluyor.
* Uyku halinde düşünme eylemi sürüyor. Zihni kurcalayan karmaşık düşün celer bulanık bir biçimde etkinliğini devam ettiriyor. Ancak hafıza kapalı olduğundan bunlar unutuluyor.
* 20 kişiden biri (genellikle kadınlar) akılda kalıcı zihinsel düşler kurduğunu söylüyor. Bu günlük fantezilerin, gerçeğe çok benzediğini de vurguluyor.
* Göz beynin bir parçası. Diğer duyu organlarının sinirleri beyinde buluşsa da, gözün retinası beyin dokusundan oluşuyor.
* Vücut oranı esas alındığında, insanlar en büyük beyne sahip. Ancak bir fil beyni insanınkinden 4 kat, dev mavi balinanınki ise 5 kat büyük.

Devrim yaratan tarama teknolojileri

Bilgisayarlı tomografi (Computed Tomography-CT) 
Bilgisayarlı tomografi, geleneksel röntgen cihazının gelişmiş hali. Her açıdan beynin röntgeni çekiliyor ve bilgisayarla oluşturulmuş görüntüye dönüştürülüyor. CT taraması, beynin bütünsel anatomisini gösteriyor. Beyin dokularını ya da etkinlerini kaydetmiyor.

 

PET taraması Positron Emisyon Tomografisi’nde kan dolaşımına radyoaktif bir madde şırınga ediliyor. Bu işaretleyici maddenin beyin hücreleri tarafından emilmesiyle, zihinsel etkinlikler sırasında beynin hangi bölgelerinin harekete geçtiği saptanıyor. Maliyetli ve zararlı bir uygulama

f-MRI taraması Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntülemesinde beyindeki atomları sıraya dizmek için güçlü mıknatıslar kullanılıyor. Daha sonra radyo dalga atılımlarıyla hidrojen ve oksijen gibi elementlerin miktarı ölçülüyor. Saniyede pek çok taramayla zihinsel faaliyet haritalanıyor.

MEG taraması Magnetoensefalografi’de (MEG) çok yoğun, soğutulmuş sıvı helyumlu algılayıcılar kullanılarak, aktif sinir ağlarının ürettiği manyetik alanlar saptanıyor. Bu yol, sinirlerin ne zaman harekete geçip ne zaman durduğunu tespit etmeyi sağlıyor.

Büyük beklentiler
Beyinle ilgili en şaşırtıcı gerçek ne? Büyük olasılıkla dış dünyayla çok zor bağlantı kurması. Çok az sayıda sinir uzantısı (tabii ki sayıları birkaç milyonu buluyor) beyne duyumsal mesajları taşıyor. Ve yine az sayıda sinir hücresi (bunlarda birkaç milyonu buluyor) bu motor komutları yerine getiriyor. Dolayısıyla, her birkaç bin beyin hücresinden biri dış dünyayla hiçbir ilişki kurmuyor. Çoğunluğu kendi aralarındaki iletişimle ilgileniyor. Beyin, niyet ve beklentilerle dolu kendi bilinç modelini oluşturma eğilimiyle işliyor. Daha sonra da iç modelini hayata geçirmek için güncellenmiş zayıf bilgi akışına ihtiyaç duyuyor. Bu zayıf duyumsal bilgi akışı, yandaki diyagramda gösterilen “bilinç döngüsü” sistemiyle işleme giriyor.
Kaynak: Focus Ekim 

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

%d blogcu bunu beğendi: