Ana sayfa 150. Sayı İnsan beynindeki organizasyonu resimleyen harita

İnsan beynindeki organizasyonu resimleyen harita

335
PAYLAŞ
St. Louis Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’ndeki araştırmacılar tarafından çıkarılan yeni ve detaylı bir beyin haritası, beyin korteksini manzara inceliğinde ortaya seriyor. Bilindiği gibi korteks, beynin en dışında kalan, konuşma, alet kullanma, soyut düşünme gibi beynin duyusal algı ve dikkat gerektiren baskın yapılarını içeren bölümüdür. © Matthew Glasser ve Eric Young.

Çeviren: Ebru Oktay

Keşifler çağı geride kalmış olsa da insan beyninde en azından bir alan halen bilinmezliğini koruyor. Yeni yapılan çalışma sonucu ortaya konan ve Nature’da geçtiğimiz ay yayımlanan haritada bu belirsizlik biraz olsun giderilebildi.

Önemli detaylarıyla ortaya çıkan harita, otizm, şizofreni, bunama, epilepsi gibi beyin hastalıkları araştırmalarını rahatlatacak gibi duruyor. Biliminsanları, bu hastalıklardan mustarip bireylerin beyinleriyle sağlıklı bireylerin beyinlerini karşılaştırıp aradaki farklılıkları ortaya koyabilecekler. Ayrıca sağlıklı beynin çalışma şifrelerini çözme ve bizi tür olarak farklı kılan yönleri belirleme çalışmalarına da katkı sağlanmış olacak.

Araştırmacılar, Minnesota ve Oxford Üniversiteleri’nin ortaklaşa yaptığı, Dr. David Van Essen’in önderliğinde beş yıl süren çalışma sonucu üretilmiş veri ve yöntemleri kullandılar. (İnsan Konnektom Projesi, beynin tüm sinir ve nöron ağını gösteren diyagramı oluşturma projesi). Proje kapsamında 1200 genç erişkin bireyin beyinleri, MRI yöntemiyle haritalandırıldı. Beyin bölgeleri dikkatlice tanımlandığından bunlar arasındaki bağlantılar da daha kesin biçimde gösterilebildi.

Yeni harita hem sol hem de sağ beyin yarımkürelerini, fiziksel farklılıklarını (korteksin kalınlığı gibi), işlevsel ayrılıkları (sözel uyarıya yanıt verebilme gibi), bölgeler arası bağlantı farklılıklarını temel alacak şekilde 180 bölgeye ayırabildi. Beyin haritalaması, beyinlerin hepsi yüzeysel olarak birbirinin aynı göründüğü için, şurada “dağ”, şurada da bir “nehir” var şeklinde kolay çizilemez. Harita, topografik özelliklerden çok ülke sınırlarını belirleyen bir haritaya benzeyecektir. Ayrımlar belki gökyüzünden görülemeyecek ama önemli ölçüde benzerlikler gösterecektir.

Nörobilimci Profesör Van Essen’e göre beyin, belirli bir işletim sistemi tarafından desteklenen yazılımlı bir bilgisayardan çok, yapıların çok yakından birbiriyle bağlantılı olduğu “donanım” yöntemiyle işleyen bir bilgisayar gibidir. Beynin nasıl çalıştığını anlamak istiyorsak bu bağlantı ve organizasyon şemasına bakılmalıdır.

Araştırmacılar korteksi, beynin geri kalanını adeta buruşturulmuş bir çarşaf gibi kılıflayarak nöral bir doku katmanı şeklinde haritalandırdılar. Korteks, duyum, dikkat, hafıza, algı, dil ve bilinçlilik için en önemli bölümdür.

Alman nöroanatomist Korbinian Brodmann, 20.yüzyılın ilk on yılında korteksi ilk kez haritalandırmıştı. Beyni, daha sonraları görme, dil ve duyusal süreci yönettiği öğrenilen 50 bölgeye ayırabilmişti. Yeni çalışmaya liderlik eden Dr. Matthew Glasser yaklaşık bir yüzyıl sonra beyinde konuşma-dil bölgeleri arasındaki bağlantıları çalışmaya başladığında mevcut haritanın yetersizliğini hemen fark etmişti. Bu 100 yıllık haritada, Brodmann’ın belirlediği alanları, yolları ve bunların arasındaki ilişkiyi bulmaya çalışmak gerekiyordu. Bu nedenle yaşamakta olan beyinlerde yapılan çalışmalarla yeni bir harita çıkarılması şart olmuştu.

Haritayı yapmak için Glasser, Van Essen ve arkadaşları her iki cinsten 210 sağlıklı yetişkinden veri topladılar. Çalışmada MRI yöntemiyle hem dinlenme anında hem de hikâye dinlemek gibi basit işlevler sırasında korteksin kalınlığını ve nöronal kabloların etrafında oluşan hareketlenmenin miktarını belirlediler.

Her bir yarıküre için 180 alan belirledikten sonra çalışmayı sonlandırdılar. Aslında bunu son sayı olarak belirlememişlerdi. Ancak şu anki teknik imkânlarla kesinliği ispatlanamayacak durumlar oluşmuştu. Örneğin, korteksin bir bölümünde belirledikleri yamanın altı muhtemelen pek çok alt bölüme ayrılmaktaydı. Kesinliğini garanti edemeyeceklerinden bu bölgeleri tanımlamak istemediler. Daha ilerde, teknik imkânlar arttığında bu bölgeler de haritaya dahil edilebilecektir. Şimdilik çalışma garanti olan sınırları çizme konusuna odaklanmıştı.

Bazı bölgeler, 55b gibi açıkça belli bir görevi yapmakla yükümlüydü. Örneğin 55b, kişi bir hikâye dinlediğinde belirgin şekilde hareketleniyordu. Diğerleri örneğin görme sırasında veya hareketi kontrol etmede etkinleşiyordu. Pek çok bölge ise basit işlevlerde canlılık göstermiyordu, çünkü muhtemelen bu bölgeler sadece diğer başka ve farklı uyarılarla bir koordinasyon oluşturarak faaliyet gösteriyordu.

Son bir yüzyılda Brodmann’ın haritasıyla Glasser ve Van Essen’in oluşturduğu harita arasında çok sayıda, yaklaşık 50 ile 200 arası farklı bölgeyi tanımlayan harita çizilmiştir. Bu çalışmada ise bir önceki çalışmada elde edilen veriler üzerinden hareketle yeni elde edilen yüksek kaliteli MRI verileri geçişimli olacak şekilde kullanılarak bir algoritma oluşturulabilmiştir. Araştırmacılar aynı zamanda metotlarının, 210 sağlıklı genç erişkin birey beyninden elde edilen haritaya uyacak şekilde diğer bireylerin beyin haritalarının ortaya konmasında kullanılabileceğini belirtiyorlar.

Glasser’e göre geçmişte iki farklı beyin görüntüleme çalışmasından elde edilen sonuçların aynı bölgeye işaret edip etmediği her zaman açık değildi. Şu anki haritayı kullanarak ve sıraya konmuş algoritmayı izleyerek farklı çalışmalar daha kesin biçimde karşılaştırılabilecektir.

Daha bireyselleşmiş haritalar elbette daha yararlı olabilecektir. Günümüzde örneğin Washington Üniversitesi’nde beyin cerrahları daha az detaylandırılmış bireysel beyin haritalarını, kritik alanlara (konuşma, motor fonksiyonlardan sorumlu alanlar vb.) zarar vermemek için operasyon öncesi hazırlıyorlar. Bireysel haritalar aynı zamanda nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların tedavisine de rehberlik edebilecektir. Örneğin farklı tip bunamalar beyinde farklı bölgelerin dejenerasyonuyla karakterizedir. Klinisyenler bu etkilenen alana göre bireysel beyin haritası oluşturup kişiye özel bir tedaviye başlayabilecek ve takip edebilecektir.

Van Essen çalışmalarında kullandıkları yöntemleri ve belirledikleri 180 alanı Nature dergisine 200 ekstra sayfa içerecek şekilde koyduklarını ve bilimsel araştırma topluluklarının bunları kendi bilgisayarlarına yükleyerek mevcut araştırmayı derinleştirip yeni keşiflere yelken açabileceklerini özellikle belirtiyor.