o
rinde bulunuyor. MÖ 2000'li yıllardan kalma kafataslarındaki deliklerse, ilk beyin ameliyatla­rının bu çağlarda yapıldığını gösteriyor. Düşünce ve duygula­rın kaynağının kalp değil de be­yin olduğunu, ilk olarak Alkma-eon adında bir bilim adamı MÖ 450 yılında gösterdi. Göz sinir­lerini beynin içerisine kadar ta­kip eden Alkmaeon, gözlerin ışı­ğın kaynağı olduğuna inanıyor­du. Onsekizinci yüzyıla kadar bu inanış devam etti, Romalı glad­yatörlerin hekimi olan Galen, beynin dört farklı sıvıyı salgıla­yan bir organ olduğunu ve tüm vücut işlevlerinin bu salgıların arasındaki dengelere bağlı oldu­ğunu düşünüyordu. Ortaçağda kilisenin insan vücudu üzerinde­ki çalışmaları yasaklaması nede­niyle, beyinle ilgili hiçbir ilerle­me kaydedilemedi. Onyedinci yüzyılda Fransız filozof Descar-tes (Dekart) beynin çalışma prensibini hidrolik bir motorun-kine benzetiyordu. Beynin ana-tomisiyle ilgili ilk kitapsa 1664 yılında yazıldı. Galvani adındaki bir bilimadamı 18. yüzyılda in­san hareketlerinin elektrik akı­mı sayesinde olduğunu göster­di. Bu buluş, sinir hücrelerinin işlevlerini araştıran modern nö-rofizyoloji bilminin temelini oluşturdu. 1800'lü yıllarda be­yin ve sinir hücrelerinin yapısı daha iyi anlaşıldı. Beyinden çı­kan sinir hücrelerinin omuriliğe,
ve oradan da organlara gittiği gösterildi. James Parkinson'un 1817 yılında "Parkinson hasta­lığı''nı tanımlamasıyla beynin ça-lışma mekanizmaları üzerindeki araştırmalar hız kazandı. Beynin gizeminin aydınlatılması açısın­dan, bu hastalık halen en önem­li araştırma konularından birisi. Gage adlı bir demiryolu işçisinin kafasının ön tarafına 1848 yılın­da saplanan bir kazık, beynin iş­levlerinin anlaşılmasında çığır açtı. Beynin "frontal lob" olarak adlandırılan Ön tarafına sapla­nan demir kazık, işçinin ölümü­ne yol açmamış ancak kişilik de­ğişimine yol açmıştı. Bu göz­lem, beyin cerrahisinde önemli bir gelişmeye neden oldu. Çeşit­li davranış bozuklukları göste­ren kişilerin frontal lobları çı­kartılarak saldırgan ya da hasta­lıklı kişilik Özellikleri tedavi edil­meye çalışılıyordu. Bunu izleyen yıllarda beyindeki çeşitli mer­kezlerin işlevleri daha iyi anla­şılmaya başlandı. Örneğin be­yindeki konuşma merkezi, kas­ları yöneten hareket merkezi bulundu. 19. yüzyılın sonlarında şizofreni, depresyon gibi ruhsal hastalıklar tanımlanarak bunla­rın beyinle ilgisi araştırıldı. 20. yüzyılın başlarında Sigmund Freud, beynin derinliklerine ine­rek bilinçaltı kavramını ortaya attı. Freud'a göre, insan beyni asıl özgürlüğe bilincin oluştur­duğu baskılardan kurtulduğun-
ORTALAMA ağırlığı 1,4 kg olan ve in­sanı diğer türler­den farklı yapan insan beyni, keli­menin tam anlamıyla gizemli bir organ. İnsan beyni çok gelişmiş bir telefon santrali ya da bilgisa­yara benzetiliyor. Bunun da öte­sinde, en gelişmiş bilgisayardan çok daha karmaşık bir yapıya sahip olduğu ve daha hızlı çalış­tığı düşünülüyor. Diğer organ­lardan çok farklı bir yapıya sa­hip olan insan beyninin çalışma­sına ilişkin bilgiler halen yeter­siz. Beynin nasıl çalıştığı, duy­guların nasıl oluştuğu, hafıza ve Öğrenmenin mekanizmaları tam olarak bilinmiyor. Beyin vücut­taki tüm organları kontrol et­mekle kalmayıp duygularımızı, düşüncelerimizi ve hayallerimizi yönlendiriyor. Kısacası İnsanı in­san yapıyor. Beynin önemi eski çağlarda bilinmiyordu. İnsan bi­linci üzerindeki ilk söylemler MÖ 4000'li yıllara dayanıyor. Eski Sümer yazıtlarında, haşhaş bitkisinin özünü içen insanlarda­ki bilinç değişikliklerinden bah­sediliyor. Ancak, eski zamanlar­da insan bilinci ya da duyguların kaynağının kalp olduğu düşünü­lüyordu. Eski Mısırlılar kalbin hayatın özü, iyilik ve kötülükle­rin kaynağı olduğunu düşünü­yordu. Buna karşın beynin ana-tomisiyle ilgili ilk çizimler MÖ 2500 yılına ait Mısır papirüsle-
BİLİM ve TEKNİK 2 Evlül 2003
da kavuşuyordu. Uyku sırasında baskılardan kurtulan insan bey­ni iç karmaşalara karşı savaşı­yor ve sorunlarından kurtulma­ya çalışıyordu. Bu ilkeyi temel alan Freud, bilinçaltına inilerek psikolojik sorunların çözülebile­ceğini gösterdi. 1900'Iü yılların başlarından itibaren beyin ve si­nir hücrelerinin yapısıyla ilgili çok önemli gelişmeler kaydedil­di. Beynin çalışması, hücreler arasındaki bağlantılar ve haber­leşme yoğun olarak araştırıldı. Beynin işlevlerini ve çeşitli be­yin hastalıklarını daha İyi anla­yabilmek için beyin dalgalarını ölçen EEG, yapısını gösteren to­mografi ve manyetik rezonans gibi yeni görüntüleme teknikleri geliştirildi. Beynin kan akımını ya da vücuda verilen bir madde­nin beyindeki dağılımını göste­ren sintigrafik görüntüleme yön­temlerinin geliştirilmesiyse, bey­nin çalışmasını anlama ve gize­mini aydınlatmada oldukça önemli yararlar sağladı. Beynin sırları, bilim adamları için yalnızca bîr merak konusu değil. Beyin ve sinirlerle ilgili ola­rak bilinen 1000'den fazla has­talık var. Bu hastalıklar nedeniy­le hastaneye yatan insanların sa­yısı, kanser ya da kalp hastaları­nın üzerinde. Beyin ve sinirler üzerinde yapılan çalışmaların en önemli hedefi, bu hastalıklara çözüm bulmak. Düşünce ve dav­ranışların kökenini anlamak, öğ-
renme ve hafızanın sırlarını çöz­mek, araştırmaların diğer hedef­leri arasında. İnsanlığın gelişimi büyük ölçüde zihinsel yetenekle­re bağlı. Beynin düşünme, öğ­renme ve hafıza gibi işlevlerini geliştirmek, bilim adamlarının hedefleri arasında. Son yıllarda genetik mühendisliğindeki geliş­melere paralel olarak genetik şifrenin sırları yavaş yavaş çözü­lüyor. Alzheimer ve Parkinson hastalıklarına yol açan genler belirlendi. Sırada diğer hastalık­lara yol açan genlerin deşifre edilmeleri var. Genetik çalışma­lar kadar önemli diğer bir konu da, "beyin plastisitesi" denen durum. Beyin hücrelerinin, al-
dıkları uyanlara karşı kendilerini değiştirebilme yeteneği olarak bilinen beyin plastisitesi, Öğren­me ve hafızanın temeli. Beyin kapasitesini artırmak ve öğren­meyi hızlandırmak, toplumların gelişimi açısından da önemli. Beyin hücrelerinin ölüm meka­nizmaları ve kök hücre araştır­maları birçok hastalık için yeni umut kaynağı. Kök hücreler sa­yesinde, eskiyen ya da ölen hüc­relerin yerine yenilerini üretmek mümkün olabilecek. Beyin ha­sarlarını geri döndürmek, hücre ölümüne bağlı felçleri ve omuri­lik zedelenmelerini tedavi ede­bilmek, kök hücre araştırmaları­nın önemli hedeflerinden.
Eylül 3 BİLİM ve TEKNİK
BEYNİN YAPISI
İnsan beyni kıvrımlı bir yapıya sahip. Yaklaşık
cm2 olan beyin yüzeyinin üçte ikisi, kıvrımla-
2200
rın arasında kalmış durumda. Bu kıvrımların arasın­daki hücreler sayesinde, insan ince işleri yapmak üzere parmaklarını kullanıyor, araç sürebiliyor, dil­sel ve matematiksel sembollerle haberleşiyor. Bun­lara benzer birçok beyinsel işlev, insanı diğer canlı­lardan ayırıyor. Bu şaşırtıcı özellikler beyinde bulu­nan 100 milyar civarındaki sinir hücresi (nöron), bir o kadar destek hücresi ve bu hücreler arasında­ki sayısız iletişim ağının sonucu. Fosiller üzerinde yapılan çalışmalar, insan beyninin yapısında önemli bir değişiklik olmadığım gösteriyor. Olasılıkla, 50 bin yıl önce yaşamış olan insanla hemen hemen ay­nı beyne sahibiz.
1,3-1,5 kilogram ağırlığında olan beyin, vücu­dun en iyi korunan yerinde; kafatasının içerisinde. Beynin ağırlığı kişiden kişiye değişiyor. Yapılan araştırmalar insan beyninin ağırlığıyla işlevi arasın­da bağlantı gösteremedi. Örneğin, Einstein'in bey­ni ortalamanın altında bir ağırlığa sahip. Dar bir ra­fın içerisine sıkıştırılarak yerleştirilmiş bir yorgana benzeyen beyin, kafatasının içinde bütün boşlukları en ekonomik şekilde dolduruyor. Zarla çevrilmiş durumda ve muhallebi kıvamında. Bir pipetle rahat­lıkla emilebilir. Beyin hücrelerinin yoğun olarak bu­lunduğu dış kabuğa "korteks" deniliyor. "Gri cev­her" olarak da bilinen bu kısım, yaklaşık 3-4 mm kalınlığında. Beynin bu bölümünde daha çok nöron­lar ve aralarda bulunan destek hücreleri var. Beyin korteksi ve hemen altındaki doku, lob denilen çeşit­li bölümlerden oluşuyor. Beynin ön kısmına "fron-tal", orta kısmına "parietal", arka kısmına "oksipi-tal" ve yan kısmına "temporal" lob deniliyor. Her bölümün kendine göre bir işlevi var. Beynin ön ta­rafındaki frontal lob, entelektüel işlevleri yürütüyor. Bu kısım içinde konuşma ve göz hareketlerinden sorumlu merkezler de var. Düşünme, planlama ve problem çözme yeteneği beynin bu kısmına ait. Görme ve işitme, beynin yan ve arka kısımlarına ait yetenekler. Beynin üst orta kesiminde bulunan
"motor korteks" denen bölge, hareketlerimizi sağ­lıyor. İstemli hareketlerimiz için kaslara giden sin­yaller burada oluşuyor. Bu bölgenin komşuluğun-daysa, parietal bölgeye ait "duyu korteksi" var. Bu bölge uzuvlardan ve organlardan gelen uyarıları al­gılıyor. Örneğin acı, ağrı gibi duyular burada hisse­diliyor. Beynin arkasında bulunan oksipital bölgede görmeden sorumlu merkezler var. Beynin yanında yer alan temporal bölge işitme, hafıza, algılama, ya­ratıcılık ve bazı davranış biçimlerinden sorumlu. Ün­lü ressam Vincent Van Gogh'un beynindeki tempo­ral bölgeyi etkileyen epilepsi hastalığının, yaratıcılı­ğında oldukça büyük etkisi olduğu düşünülüyor.
Beynin iç kesimlerinde bulunan "hipokampus" bellekten sorumlu bölge olarak kabul ediliyor. Bil­giler uzak belleğe gönderilmeden önce burada 2-3 hafta kadar saklanıyor. Beynin neredeyse tam orta-
sında bulunan "talamus" ise, adeta bir istasyon gö­revini görüyor. Vücuttan gelen tüm bilgiler, değer­lendirilmeden önce buraya uğruyor ve beynin ge­rekli kısımlarına buradan gönderiliyor. Vücut ısısı, iç organların çalışmasının ayarlanması gibi bilinci­mizin kontrolünde olmayan bazı işlevlerin düzenlen­mesi hipotalamus tarafından yapılıyor. Beynin altın­da bulunan beyin sapı, kalp ve solunum gibi hayati işlevleri kontrol ediyor. Bu bölgedeki hasarlar kal­bin ve solunumun durmasına yol açarak Ölüme ne­den oluyor. Ancak, beyin sapı tek başına bu işlevle­ri kontrol etmekte yetersiz kalabiliyor. Beyin sapı­nın üst merkezlerle bağlantısı kesildiğinde, bir süre sonra kalp ve solunum durabiliyor. Beynin arka alt kesiminde bulunan "serebellum", diğer bir adıyla "beyincik"se hareketlerimizin koordinasyonundan sorumlu. Özellikle kıvrak hareketlerin denetiminde rol oynayan beyincik, elektrikli yılan balığı ve bazı köpek balıklarında çok gelişmiş. Beyincik, yaşamı sürdürmek için mutlaka gerekli bir bölge olmasa da, hasar gördüğünde denge bozuklukları, yürüme ve hareket güçlükleri oluşuyor.
Son yıllarda beynin sağ ve sol yarıları arasıda­ki farklılıklar araştırılıyor. Beynin sol yarısı, mate­matiğe yatkın ve mantıkçı, eleştirisel düşüncenin kaynağı; sağ yarısıysa kavrayıcı, yaratıcı ve sanat­kar. Konuşmadan sorumlu merkezler beynin sol yarısında bulunuyor. Konuşma için önemli iki mer­kez, temporal ve frontal bölgelerde yer alan "Wer-nicke" ve "Broca" alanları. Beynin sol tarafında meydana gelen bir hasar, vücudun sağ yarısını felç ettiği gibi konuşmayı da bozuyor. Buna karşın, ki­şinin, beyninin sağ tarafını kullanarak şarkı söyle­yebilmesi gösteriyor ki, beynin içerisinde özel gö­revi olan bölgeler bulunsa bile, gerektiğinde diğer bölgeler bu görevleri kısmen de olsa üstlenebili­yor. Beynin ortasındaysa, her iki yarısını birleşti­ren bir köprü var. Beynin her iki yanının birbirle­riyle ne derece haberleştiği tam olarak bilinmiyor. Bazı kuramlara göre bu iki yarının birbirinden he­men hemen hiç haberi yok.
Eylül 2003
BEYİN HÜCRESİ "NÖRON"
Vücudumuzdaki kaslara, organlara ve salgı bezlerine bilgiler göndererek onların çalışmasını kontrol eden sinir hücrelerine "nöron" deniliyor. Nöronla­rın çoğu beynin dış kabuğunda, yani gri cevherde. Beyinde 100 milyarın üzerinde nöron olduğu düşünülüyor. Bir milimetre küp beyin dokusunda 50 bin nöron var ve aralarında bunları besleyen ve temizleyen çok daha fazla sayıda (10-50 kat) "glia" hücresi bulu­nuyor. Nöronlar beynin en önemli hüc­releri ve beynin işlevleri nöronların ça­lışmasına bağlı. Büyük bir gövde ve bu­nun uzun ince kuyruk şeklindeki uzan­tısı olan "akson"dan oluşuyorlar. Nö­ronlarda oluşan elektrik sinyalleri, ak­sonlar tarafından saniyede 100 metre hızla diğer hücrelere iletiliyor. Nöron­lar, mesajlarını bazen vücudun çok uzak bölgelerine tek bir akson sayesin­de İletebiliyorlar. Bazı aksonlar beyin­den başlayıp omuriliğe kadar gidiyor ve uzunlukları bir metreyi bulabiliyor. Sinir gövdesinin uzantısı olan akson­lar, "miyelin" denen özel bir kılıfla çev­rili. Bu kılıf, elektrik sinyallerinin çok hızlı İletilmesini sağlıyor. "Multİple skleroz" hastalığı gibi bu kılıfın hasar gördüğü durumlarda, bazı kasların kontrolü bozuluyor. Sinir hücrelerinin gövdesinden çıkan ve "dendrit" denen anten benzeri uzantılarsa diğer sinirler­den gelen sinyalleri algılıyorlar. Nöron gövdesindeki dendritlerin tümü, başka nöronlardan gelen aksonlarla bağlantı halinde. Nöronlar arasındaki "sinaps" denen bu bağlantılar sayesinde beyin­de oluşan bir sinyal, çok kısa bir süre­de vücudun istenen yerine ulaştırılıyor.
Bir beyin hücresinin yaklaşık 20-30 bin civarında bağlantısı olabiliyor. Be­yindeki toplam bağlantı sayısının 1015 olduğu sanılıyor. Beynin çalışmasını artırarak bağlantı sayısını değiştir­mek, böylece beyin kapasitesini geliş­tirmek mümkün. Eskiden nöronlar arasındaki bağlantıların sabit olduğu düşünülüyordu. Yani, bir kere bağlan­tı kurulduğunda, bunun devamlı oldu­ğu ve giderek bu sayının arttığı sanılı-
yordu. Yapılan son araştırmalar, bağ­lantıların sürekli değişebildiğini gös­terdi. Toplam bağlantı sayısı genellik­le sabit kalırken, bazı bağlantılar ko­puyor; ancak bu arada yeni bağlantı­lar oluşuyor. Bu da beynin, değişen koşullara göre yapısını sürekli değişti­rebildiğini gösteriyor.
Sinir hücresinde elektrik enerjisi, artı elektrik yüklü sodyum, potasyum ve eksi elektrik yüklü klor İyonlarının yer değiştirmesi sayesinde oluşuyor. Bu yer değiştirme sırasında hücre za­rının İç ve dış tarafında oluşan zıt ku­tuplar voltaj değişikliklerine, böylece hücrede elektrik enerjisinin açığa çık­masına yol açıyor. Bir nöron, saniyede birkaç yüz elektrik sinyali oluşturabi-
liyor. Hücre zarında oluşan bu elekt­rik sinyalleri, aksonlar tarafından saat­te 200-300 km hızla aksonun ucuna doğru iletiliyor. Elektrik sinyalleri ak­sonun ucuna ulaştığında buradan "nö-rotransmiter" denen çok özel kimya­sal mesajcı moleküllerin salgılanması­na yol açıyor. Aksonun ucundan bu moleküllerin salgılanması, diğer nö­ron ya da kas hücresi gibi hedef hüc­releri harekete geçirerek, görevlerini yapmalarını sağlıyor. Nörotransmiter-ler, bir bakıma sinir hücrelerinden ge­len uyarıların diğer hücreler tarafın­dan algılanmasını sağlayan elçi görevi­ni üstleniyorlar. Salgılanan molekü­lün yapısına göre, hedef hücrenin ger­çekleştirdiği görevler de değişiyor.
Eylül 2003 5 BILİMveTEKNİK
BEYNİN MESAJ
"Nörotransmiterler"
Sinirler arasındaki iletişimi sağlayan, sinirler­den gelen uyarıları diğer hücrelerin anlamasını sağlayan nörotransmiterler, nöronlardaki en önemli moleküller arasında. Bu mesajcı molekül­ler, sinir ucuna gelen elektrik uyarısının sonucu olarak salgılanıyor ve hemen diğer sinir, kas ya da benzeri hedef hücrelere yapışarak burada ge­rekli uyarının oluşmasını sağlıyorlar. Yani, nöron­lardan gelen mesajı diğer hücrelere iletiyorlar. Yaklaşık 70 yıl önce ilk bulunan haberci molekül "asetilkolin". Bunun yanı sıra, "katekolamin" (dopamin, noradrenalin) denen bir grup mesajcı molekül de beyin ve sinirlerin işlevleri için çok önemli. Katekolaminler kalp hızı, solunum gibi işlevlerin yanısıra çeşitli düşünce ve davranışları da kontrol edebiliyorlar. Beyinde bunların dışın­da, birçok farklı yapıda mesajcı daha var. Bunlar protein ya da bunların en küçük birimi olan ami-noasit yapısında. Oldukça fazla sayıdaki hormon­lar da beyin işlevlerinde önemli rol alıyorlar. Hem beyin içinde hem de salgı organları üzerin­de etkili olan hormonlar, üreme işlevinden duy­gusal durumlara kadar birçok işlevi kontrol edi­yorlar. Beynin mesajcı moleküllerinin anlaşılma­sı, çeşitli hastalıkların tedavisi için de önemli. Son yıllarda üzerinde çalışılan molekülerden biri-, "naltrekson". Bu molekül beyindeki endorfin, enkefalin gibi opiat almaçlarını (reseptör) bloke ediyor. Bu almaçların bloke edilmesiyse iştahı azaltıyor. Obezitenin tedavisinde kullanılabilecek olan naltrekson, halen deney aşamasında. Beyin­de bulunan diğer bir mesajcı molekül olan "kole-sistokinin"in, iştahı keserek kilo kaybına yol açtı­ğı saptanmış. Beynin birçok hastalığında etkili ol­duğu düşünülen mesajcı moleküllerin her gün ye­nileri keşfediliyor. Bunların yapılarının ve etki mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasıyla birçok hastalığa çözüm bulunabileceği düşünülüyor.
Asetilkolin, istemli kasları ve kalp ritmini kontrol eden sinirlerin ucundan salgılanıyor. Si­nirlerdeki elektrik uyarıları sinir ucunun, yani ak­sonun sonuna geldiğinde burada asetilkolin salgı­lanarak hücrenin dışına atılıyor. Nöronlardan sal­gılanan Asetilkolin, kas hücrelerinin yüzeyinde bulunan almaçlara yapışarak kasın kasılmasına yol açıyor. Bu sayede koşmak, konuşmak, göz açıp kapatmak gibi her türlü istemli hareketi ya­pabiliyoruz. Beyindeki asetilkolin hakkındaysa çok az bilgi mevcut. Alzheimer hastalığında ase­tilkolin üreten hücrelerin ölmesi, bu molekülün bellek, dikkat ve öğrenme işlevlerinde önemli bir rolü olduğunu düşündürüyor.
Proteinlerin yapıtaşı olan bazı aminoasitler de nöronlar arasında mesajcı moleküller olarak görev yapıyorlar. "Glutamat" ve "aspartat" adlı aminoasitler beyinde uyarıcı olarak görev yapan, yani diğer nöronları tetikleyen moleküller. Bu moleküllerin öğrenme ve bellekle yakından ilişki­li olduğu düşünülüyor. Glisin ve GABA ise beyin­de sinir uyarımını baskılayan moleküller. Diaze-pin grubu sakinleştirici ilaçlar, beyindeki GA-BA'nın etkisini artırarak işlevlerini yerine getiri­yorlar.
Diğer önemli bir mesajcı molekülse "dopa­min". Dopamin, hormonal sinyallerin ve hareket­lerin kontrolünde görev alıyor. Hareket bozuklu­ğuna yol açan Parkinson hastalığında beyinde ne­redeyse hiç dopamin olmuyor. Bu hastalığın te­davisinde, dışarıdan verilen dopamin kullanılıyor. Dopamin, beyinden bazı hormonların salgılanma­sına yol açıp birçok organın işlevinin kontrolünü sağlıyor. Beyinde dopamin düzeyindeki değişik­likler, davranış ve düşünce bozukluklarına da yol açabiliyor. Dopaminin aşırı salgılanması, şizofre­ni gibi bazı psikiyatrik hastalıklara neden oluyor. Şizofreni hastalığının tedavisinde dopamin al­maçlarını bloke eden, yani beyindeki dopaminin etkisini azaltan ilaçlar kullanılıyor.
insan psikolojisini etkileyen bir diğer mole­külse "serotonin". Uyku, depresyon ve endişe gi­bi durumlar bu molekülün düzeyiyle ilişkili. Sero­tonin düzeyini etkileyen fluoksetin gibi ilaçlar, depresyon tedavisinde kullanılıyor. Öğrenme ve bellekle ilişkili bir mesajcı molekülse "noradrena-
davranışı yönlendiren diğer mesajcılar da "hor­monlar". Hormonlar sayesinde çeşitli organların çalışması denetleniyor. Strese karşı verdiğimiz ce­vap, çeşitli duygular, hatta cinsel davranışlarımız bile mesajcı hormonlara bağlı. Beyinde hipotala-mus ya da hipofiz bezinden salgılanan çeşitli hor­monlar, vücutta tiroid, yumurtalıklar ve böbreküs­tü bezleri gibi organlara mesaj iletiyor. Örneğin, beynin alt orta kısmında bulunan hipotalamus'tan salgılanan "gonadotropik" hormon, alt merkezler­deki hipofiz bezinden "LH" denen başka bir hor­monun salgılanmasına yol açıyor. LH, teslislere gi­derek buradan erkeklik hormonu olan "testoste­ron" salgılanması sağlıyor. Belirli bir miktarda sal­gılandıktan sonra, testosteron, beyne giderek go­nadotropik hormon ve LH salgılanmasını durduru­yor. Böylece hormon mesajcılar sayesinde vücu­dun farklı organları arasında çok hassas bir denge oluşuyor. Hormonlar yalnızca belirli salgı bezlerini etkilemekle kalmayıp, insanların duygusal tepkile­rini, moralini ve hatta kadın erkek arasındaki fark­lılıkları bile belirleyen moleküller arasında.
Son yıllarda bulunan en şaşırtıcı mesajcı mo­leküller "gaz"lar. Bu gazlar bilinen mesajcı mole­küllerin özelliklerini taşımıyor. Yani, bunlar sinir uçlarında depolanıp elektrik uyarısı geldiğinde sal­gılanmıyor. Gerektiğinde belirli enzimler tarafın­dan oluşturulan bu gaz mesajcılar, hücre duvarın­dan difüzyon yoluyla geçerek hedef hücreye ula­şıyor. Gazlar, diğer mesajcılar gibi hedef hücre­deki özel almaçlara bağlanmıyorlar. Hedef hücre­nin zarından kolaylıkla geçen gaz mesajcılar, hücre içerisindeki hedef moleküllere bağlanıyor­lar. Genellikle protein yapısında olan hedefe bağ­lanan gazlar, bu molekülü aktif hale geçiriyorlar. Gaz mesajcıların başında "nitrik oksit" ve "kar­bondioksit" gazları geliyor. Nitrik oksit, peniste­ki nöronlara girerek sertleşmeyi sağlıyor. Sindi­rim sistemindeyse normal bağırsak hareketlerin­den sorumlu. Beyindeki nitrik oksitse "siklik GMP" denen bir molekülü kontrol ederek, nöron­lar arası eşgüdümü sağlıyor.
"Nöropeptidler"
(Beynin Sakinleştirici Molekülleri) Eskiden beyin, çalışma biçimi bakımından bil­gisayara benzetiliyordu. Nöronlar uyarılmayınca bilgi akımı olmuyor, ateşlendiklerindeyse tek bir mesajcı molekül salgılayarak diğer hücreyi uyarı­yorlar. Buna bağlı olarak beynin çalışma prensi­binin bilgisayarlardaki "O" ya da "l" sistemi gibi olduğu düşünülüyordu. Uzun yıllardır, beyinde hücreler arasındaki iletişimi sağlayan molekülle­rin yalnızca nörotransmiterler olduğu sanılıyor­du. Son yıllarda işlerin bu kadar basit olmadığı, nöronlarda elektrik uyarısının ve beyin kontrolü­nün yalnızca nörotransmiterler yoluyla oluşmadı­ğı anlaşıldı. Son 30 yıl içerisinde yapılan beyin araştırmaları, başka iletişim moleküllerinin de varlığını ortaya çıkardı. En önemli gelişmelerden biri, "nöropeptid" denen moleküllerin keşfi. Araştırmacılar ilk olarak beyin hücrelerinin yüze­yinde morfin benzeri moleküllerin bağlandığı böl­geler buldular. Bunlara "opiat" almaçları denili-
lin". Adrenalin ve noradrenalin aynı zamanda stres molekülleri olarak da biliniyorlar. Aşırı stres, heyecan ve korku durumlarında salgılanan bu moleküller, kalp atışlarımızı ve nefes alışımızı hızlandırıyorlar. Beyinde yeni keşfedilen mesajcı moleküller arasında "trofik faktörler" sayılıyor. Bu moleküller, salgılandıktan sonra özel nöron gruplarına giderek bağlanıyor ve bu hücrelerin gelişme ve işlevlerini denetliyorlar. Trofik faktör­leri kodlayan genlerin bulunması da bilim adam­ları arasında heyecan yarattı. Bu genleri aktif ha­le getirerek beynin Alzheimer ve Parkinson gibi hastalıklarını tedavi etmek mümkün olabilecek. Beyin hücrelerini etkileyerek birçok duygu ve
BİLİM VE TEKNİK 6 Eylül 2003
I MOLEKÜLLERİ
yor. Morfin gibi kuvvetli ağrı kesiciler, bu opiat almaçlara yapışarak etkilerini gösteriyor. Daha sonra yapılan araştırmalar beynin içerisinde mor­fin benzeri maddelerin salgılandığını gösterdi. Uzun aminoasit zincirlerinden oluşan bu büyük protein moleküllerine "nöropeptid" adı verildi. İlk keşfedilen nöropeptid, "kafanın içinde" anla­mına gelen "enkefalin". Enkefalinlerden kısa bir süre sonra bulunan "endorfin" de morfin benze­ri bir madde. Nöropeptidler arasında en kuvvetli etkiye sahip olanıysa "dinorfin".
Bütün bu nöropeptidlerin farklı alt gruplarına bağlı olarak, çok sayıda enkefalin ya da dinorfin çeşidi var. Yapısındaki aminoasitlerin diziliş fark­lılığına göre her molekül, farklı bir işleve sahip. Örneğin bir endorfin çeşidi ağrıyı keserken, diğe­ri stresi azaltıyor; bir diğeriyse belleği güçlendi­riyor. Halen yirmiden fazla nöropeptid çeşidi keş­fedilmiş olmasına karşın, bunların sayılarının yüz­lerce olduğu düşünülüyor. Bu nöropeptidlerin salgılanmasının da birçok enzimin kontrolünde olduğu düşünülecek olursa, beyinsel işlevlerin yalnızca nöronların elektrik uyarıları gönderip göndermemelerine dayanmadığı anlaşılıyor,
Nöropeptidlerler, beynin ağrı kesici, sakinleş­tirici ve zevk verici molekülleri. Herhangi bir ola­yın hoşumuza gitmesi ya da yiyecek, içecek gibi maddelerin bize zevk vermesi, bu morfin benzeri moleküllerin salgılanması sayesinde oluyor. Gü­zel bir resim gördüğümüzde, hoş bir melodi din­lediğimizde ya da lezzetli bir yemek yediğimizde endorfin, enkefalin ya da dinorfin gibi molekül­ler, nöronlardaki özel almaçlara yapışarak zevk almamızı sağlıyorlar. Beyin, bir süre sonra belir­li aralıklarla salgılanan bu moleküllerin yarattığı zevk duygusuna alışıyor. Bundan sonra vücut, nö­ropeptid salgılanmasına yol açan maddeyi tükete­rek ya da olayı tekrarlayarak bunların beyindeki düzeyini artırmaya çalışıyor. Örneğin, lezzetli bir çikolata ya da hamburgerin damakta bıraktığı lezzet, aslında beyindeki belirli nöropeptidlerin düzeylerinin artmasına bağlı. Salgılanan nöro­peptidlerin verdiği haz duygusunu tekrar yaşa-
mak için, kişide yine aynı gıdayı tüketme isteği oluyor. Aşırı şişmanlık hastalığı olarak bilinen obezitenin temelindeki mekanizmalardan birinin bu olduğu düşünülüyor, birçok zararlı madde ve ilaç bağımlılığının temelinde de endorfin ya da enkefalinler yatıyor. Nöropeptidler yalnızca haz duymaya yaramıyor. Bunlar, aynı zamanda olduk­ça etkili ağrı kesici özelliğe sahipler. Özellikle di­norfin, beyne zarar veren uyarıları ve ağrıyı blo­ke edebiliyor. Genellikle ameliyatlardan sonra ya da kanser hastalarının ağrısını kesmek için kulla­nılan morfin gibi ağrı kesiciler de, beyinde nöro­peptid almaçlarına bağlanarak etki gösteriyorlar. Normal koşullarda bir insanı öldürebilecek kadar yüksek dozda morfinin bile, ağrı durumlarında yetersiz kaldığı olabiliyor. Bunun nedeni aşırı ağ­rı durumlarında, beyindeki endorfin ve dinorfin
almaçlarının sayısının artması. Her türlü ağrı ve stres durumunda morfin ya da benzeri sakinleşti­riciler kullanmak pratik bir çözüm değil; ayrıca çeşitli sakıncaları da var. Beynin kendi ürettiği bu nöropeptidler, genellikle ağrı ve stresi azalt­makta yeterli oluyor. Yani beyin, kendi ağrı kesi­cisini ve sakinleştiricisini üretebiliyor.
İkincil mesajcılar
Mesajcı moleküllerin hücre yüzeyine yapışa­rak, ilettikleri mesajı hücre içerisine taşıyan "ikincil mesajcılar" da var. Sinir hücrelerinde da­ha uzun süreli ve kalıcı değişiklikleri bu ikincil mesajcıların yaptıkları düşünülüyor. Nörotrans-miterlerin etkisi, oldukça kısa süreli. Sinir hücre­lerinden salgılanıp diğer hücreyi uyardıktan son­ra hemen parçalanıp, tekrar sentezlenmek üzere salgılandıkları hücreye geri dönüyorlar. Ancak, ikincil mesajcıların etkisi o kadar kısa süreli de­ğil. Nörotransmiterlerin hücre zarını uyarmasın­dan sonra harekete geçen bu moleküller, hedef hücrede birçok kimyasal olayın başlamasına yol açıyor, ikincil mesajcılara bir örnek, "adenozin trifosfat" (ATP) molekülü. Aynı zamanda hücre içi enerji kaynağı olan bu molekül, birçok hücre içi reaksiyonda ikincil mesajcı rolü oynuyor. Me­sajcı molekül olan noradrenalin hücre yüzeyine bağlandığında, hücre içindeki ATP, AMP'ye (ade­nozin monofosfat) dönüşüyor. Diğer bir ikincil mesajcı olan AMP molekülünün, hücre içinde de­ğişik görevleri var. Çeşitli iyonların geçirgenliği­ni artırarak ya da azaltarak hücre içerisindeki elektrik yükünü değiştirebiliyor, ya da hücre çe­kirdeğindeki genleri aktif hale geçirerek çeşitli enzimlerin sentezlenmesini denetliyor. Öğrenme ve hafıza gibi kalıcı beyin işlevlerinin, beynin ge­lişiminin bu hücre içi ikinci mesajcılara bağlı ol­duğu düşünülüyor.
Eylül 2003 7BILİMveTEKNİK
BEYNİN GELİŞİMİ
yapısıysa 6. haftada görülüyor. İlk oluştukları yerden daha sonra görev yapacakları yerlere gi-den beyin hücreleri, zamanla kendilerine özgü işlevlerini kazanıyorlar. Her nöron ken­dine özgü mesajcı molekü­llerini salgılamaya başlıyor. Hücre gövdesinin uzantıları olan aksonlar uzayarak diğer hücrelerle temas haline ge­çiyorlar. Bu hücrelerarası bağlantılar beynin gelişi­mi açısından çok önemli. Hücreler arasındaki bilgi akışı­nın miktarı ve hızı, "sinaps" de-
"glia" (destek) hücresi olduğunu da yi­ne proteinler belirliyor. Proteinleri be­lirleyense, genetik şifre. Beyin hücre­lerinin oluştuktan sonra görev bölge­lerine gitmesi, yine çeşitli proteinler ve glia hücreleri tarafından oluşturu­lan lifler sayesinde. Hamilelik sırasın­da kullanılan alkol, uyuşturucu ya da benzer maddelerin tüketimi, bu lifle­rin oluşumunu engelleyerek anne kar­nındaki bebeğin beyin gelişimini olumsuz etkiliyor. Görev yerlerine gi­den nöronlar, akson denen uzantılar çıkararak diğer hücrelerle haberleşi­yorlar. Aksonların nereye, ne kadar gi­decekleri de kontrol altında. "Semafo-
İnsan beyninin gelişiminin İlk aşa­maları, kurbağa, maymun, fare gibi birçok hayvan türüne benzerlik göste­riyor. Spermle yumurta birleştikten 2-3 hafta sonra sinir sisteminin ilk hüc­releri oluşmaya başlıyor. Bu hücreler birkaç gün İçerisinde çoğalarak birbiri üzerine katlanıyor ve ileride beyin ve omuriliği oluşturacak bir tüp meyda­na getiriyorlar. Bu tüpün içerisinde gelişen nöronlar, daha sonra kalıcı olacakları yerlere göç ediyorlar. Dör­düncü haftada beynin ön, orta ve alt bölümleri oluşuyor. Beynin kıvrımlı
9 ay
nen bu bağlantılarla orantılı. Şizofreni gibi, sonradan ortaya çıkan ruhsal hastalıkların sinaps oluşumundaki bo­zukluklardan kaynaklandığı düşünü­lüyor.
Yeni oluşan bir embriyoda hangi hücrenin beyin hücresi olacağını çok özel proteinler belirliyor. Beyin hücre­lerinin hangisinin nöron, hangisinin
rin" ya da "efrin" denen çeşitli mole­küller, aksonlara yol gösteriyorlar. Za­manla nöronlar arasındaki bağlantılar geliştikçe, çocuğun zihinsel yetenekle­ri artıyor. Beynin gelişimi sırasında oluşan nöronların yalnızca yarısı eriş­kin beyninde bulunuyor. Diğer yarısıy-sa bir tür intihar mekanizmasıyla ken­dini yok ediyor. Bu intihar mekaniz­ması erişkin beyninde de var. Herhan­gi bir nedenle hasar alan hücreler, kendilerini öldürüyorlar.
Beyin gelişiminde çevresel faktörle­rin de önemi var. Vücut dışından ge­len sinyaller beynin gelişimi için önemli. Doğduktan sonra tek gözü ka­patılıp diğer gözü açık bırakılan bir maymunun kapalı gözü, belirli bir sü­re sonra açılsa bile diğer gözü gibi görmüyor. Kullanılmayan görme sinir­leri bir süre sonra işlevlerini kaybedi­yorlar. Bunun nedeni, araştırmacılara göre, göz hücreleriyle görme sinirleri arasındaki bağlantının oluşamaması. Bu ve buna benzer deneyler, çevresel etkenlerin nöronlar arasındaki bağlan­tıları, yani beynin gelişimini etkilediği­ni gösteriyor.
Dış yüzey
BİLİM ve TEKNİK 8 Eylül 2003
HAREKET
Gün İçinde yaptığımız bir­çok etkinlik aslında çok ince bir şekilde denetlenen karma­şık bir sistemin sonucu. Beyin ve omuriliğin yönetimi altında­ki hareketler, sinir uyarılarının kasları denetlemesiyle müm­kün oluyor. Hareketlerin en üst komuta merkezi, beynin dış kabuğunun orta kesiminde bulunan "motor korteks". Bu­radaki nöronlar vücuttaki tüm istemli kasları denetliyorlar. "Alfa" nöronlardan gelen elektrik uyarılan, kasılmaya yol açıyor. Beynin bu bölü­mündeki nöronlar hasar gör­düğü zaman, denetledikleri kaslar çalışamaz hale geliyor. Karanlıkta yürümek, dolu bir çay bardağını taşımak gibi be­ceri gerektiren hareketlerse, "gama" nöronlarının denetimi altında. Günlük hayatımızda yaptığımız yürümek, çay İç­mek ve gülmek gibi birçok ha­reket, istemli kaslarımız tara­fından yapılsa da aslında bir
Kaslarımızdan ya da dışardan gelen bazı uyarılar, hiç beyne iletilmeden omurilik sayesinde çok hızlı bir şekilde harekete dönüştürülebiliyor.
bakıma farkında olma­dan gerçekleşiyor. Be­yin yürüme komutunu verdiği zaman bacakla­rımız hareket etmeye başlıyor, ancak hangi kası ne şekilde kulla­nacağımızı düşünmü­yoruz. Yani bilinç dü­zeyinde yalnızca yürü­me işlevi gerçekleşi­yor. Geri kalan kısmı, yani hangi kasın hangi sırayla kasılıp gevşeye-ceğiniyse beynin alt merkezleri kontrol ediyor. Yürürken, ba­cak kasları dışında başka kaslar da, biz hiç farkında bile olma­dan kasılıyor. Bunu anlamak için yürürken elimizi sırtımıza koy­mamız yeterli. Her adım atışımızda omurganın iki yanın­daki kasların sırayla kasıldığını hisse­debiliriz. Vücudun dengesini sağla­mak için gerekli olan bu kasılmaların, genellikle farkında bile değiliz. Beynin orta ve alt kesimlerinde bulunan tala-mus, serebellum ve "bazal ganglion-lar", bu hareketlerin eşgüdümünden sorumlu. Bu bölgelerde bulunan do-pamin adlı molekülün eksikliği, hare­ket güçlüğüyle kendini gösteren Par-kinson hastalığına yol açıyor. Vücu­dun dengesini sağlayan ve müzik aleti çalmak gibi beceri gerektiren hareket­leri, serebellum denetliyor. Serebel­lum sürekli olarak kaslardan ve İç ku­laktan sinyaller alıyor. Bu sayede kol­ların, bacakların ve vücudun hangi po­zisyonda olduğunu biliyor. Bu bilgiler, yapılacak hareketlerin eşgüdümü için de çok önemli. İnce işleri yapmak için gerekli bilgiler, serebellumda depola­nıyor. Gerekli olduğundaysa beynin dış kabuğu bu bilgileri serebellurndan geri çağırabiliyor.
Eylül 2003 9 BİLİM ve TEKNİK
DIŞ DÜNYAYI ALGILAMA
Görme
parlak görüş sağlamanın yanı sıra siyah beyaz ayrımı da yapıyorlar. Renkle­ri görebilmemiz, konilerin üç farklı rengi algılamasına bağlı: kırmızı, yeşil ve mavi. Bu renklerin karışımıyla tüm renkler algılanabiliyor. Bu algılamada ci­simlerden yansıyan ışığın şiddeti de çok önemli. Cisimlerin şekilleri, renkle­ri ve hareketleri, bunlardan gelen ışığın şiddetine göre beyinde değişik gö­rüntüler yaratıyor. Göz dibindeki hücreler tarafından alınan uyanlar, sinir lif-leriyle beyne taşınıyor. Beynin her iki yarışma da bilgi ulaşıyor. Sinir lifleri­nin çaprazlaşmasına bağlı olarak görüntünün sağ yarısı beynin sol yarısı ta­rafından, sol yarısıysa sağ yarısı tarafından algılanıyor. Tüm bilgiler beynin arka bölümünde bulunan "oksipital" bölgeye gidiyor. Yaklaşık 2 mm kalınlı­ğında bir hücre tabakasıyla kaplı olan bu bölge, asıl görme merkezi. Bu böl­geye gelen bilgiler sayesinde cisimler algılanıp analiz ediliyor.
Dışımızdaki dünyayı algılamada en önemli duyulardan biri görme. Dün­yadaki güzelliklerin algılanmasının yanı sıra, görme duyusu hayatta kalmak için de Önemli mekanizmalardan. Görmek, duyular arasında en karmaşık ola­nı. Görme için beyinde ayrılan alan, tüm diğer duyuların alanlarının topla­mından fazla. Dış dünyadan gelen ışınlar, ilk önce gözün dış kısmındaki kor­nea ve bunun altındaki mercek tarafından kırılıyor. Kırılarak tepe taklak olan ışınlar, "göz dibi"ndeki retina üzerine yansıtılıyor. Göz dibinde bulunan yaklaşık 125 milyon Özel sinir hücresi, gelen ışığı elektrik enerjisine çeviri­yor. Bu hücreler kabaca iki tip: "çubuk" ve "koni"ler. Çubuk hücreleri, loş ışığı algılıyor. Renkleri algılamamızı sağlayan hücrelerse koniler. Koniler,
Dış kulak
İşitme
Hayat kurtarıcı duyulardan biri de işitme. Birçok hayvan türü, tehlikeyi ilk önce duyarak algılıyor. Duymak, haberleşme için de çok gerekli bir Özellik. İşit­me sorunu olan çocuklar konuşmayı da öğrenemiyorlar. İşitme duyusu için ilk koşul hava titreşimi. Sesler, cisimlerin titreşiminin hava yoluyla ilk önce dış ku­lağa iletilmesiyle oluşuyor. Dış kulaktan geçen ses dalgaları orta kulaktaki ku­lak zarını titreştiriyor. Seslerin şiddetine ve frekansına göre değişik hızlarda tit­reşen kulak zarı, orta kulaktaki üç küçük kemiği harekete geçiriyor. Hareket eden bu kemiklerin sonuncusu iç kulaktaki bir zarı titreştiriyor bu da iç kulak^ taki sıvının hareketine yol açıyor. Bu hareket iç kulaktaki özel hücreler tarafın­dan algılanarak elektrik sinyallerine çevriliyor. Değişik frekanslarda ki ses dalga­ları, değişik nöronların uyarılmasına yol açıyor. Böylece farklı sesler algılanıyor. Algılanan sesler, nöronlar yoluyla beynin temporal bölgesindeki duyma merke­zine taşınıyor. Konuşmalar da ilk önce aynı şekilde algılanarak temporal bölge­ye aktarılıyor. Ancak daha sonra bu bilgiler, çözümleme için beynin sol yarısın­daki konuşma merkezine gönderiliyor.
BİLİM ve TEKNİK 10 Eylül 2003
iki ayrı kalem ucu olduğunu algılayabiliyoruz. Du-daklarımızsa, bu iki nokta ayrımını 1-2 milimetre aralık içinde yapabiliyor. İnsan neslinin devamlı­lığını sağlayan seks güdüsünün en önemli tatmin bölgelerinden birinin dudaklar olmasının nedeni, belki de bu.
Acı ve ağrı duyuları, vücudun savunma meka-nizmalasının en önemli bileşeni. Hastalanan or-gamınızdan yayılan ağrı duyusunun beyine taşın­ması, hastalıkların erken tanısı için çok önemli. Vücudun herhangi bir bölgesinde meydana gelen bir hasar, kendisini ağrı ya da acı olarak belli edi­yor. Örneğin elimiz ateşle temas ettiğinde, acıyı oluşturacak uyarılar, buradaki "nosiseptör" de­nen özel sinir lifleri tarafından almıyor. Bu sinyal­ler ilk önce omuriliğin arka bölümüne gidiyor. Ağrı duyusu omuriliğe ulaştığında, bu sinyaller daha beyine ulaşmadan, omurilik tarafından eli­mizi çekmek için kol kaslarımıza komut veriliyor. Bu kestirme sinyal ileti yoluna "refleks" deniyor. Refleksler, en basit sinir iletim yoluyla gerçekle­şiyor. Tüm canlıların hayatta kalabilmesi, bu ref­lekslere bağlı. Örneğin, gözümüze yabancı bir ci­sim temas ettiğinde hemen göz kapağımızı kapa­tırız. Diğer bir örnekse, boğazımıza yemek ya da su kaçtığı zaman nefes borusunun hemen daralıp öksürüğün başlaması. Bu refleks sayesinde ye­meğin nefes borusuna kaçması engelleniyor. Bu ve bunlara benzer refleksler, birçok kez hayat kurtarıcı oluyor. Beynin dış kabuğuna ulaşan sin-yallerse ağrı ve acının bilinçli algılanmasına yol açıyor. Beyinde algılanan ağrı, burada endorfin ve enkefalin gibi kuvvetli ağrı kesicilerin salgılan­masına yol açıyor. Bazı insanlar bu morfin benze­ri maddelerin salgılanmasına o kadar alışıyor kî, bu yüzden kendilerine acı çektirmeyi bir yaşam biçimi haline getirebiliyorlar.
Eskiden ağrı ya da acının yalnızca hasarlı böl­gedeki sinirin elektriksel uyarısı ve bu uyarının beyne iletilmesiyle hissedildiği düşünülüyordu. Son yıllarda yapılan çalışmalar ağrının mekaniz­masının bu kadar basit olmadığını gösterdi. Ağrı ya da acı veren etken ortadan kalksa bile günler, hatta aylar süren acının hissedilmesinin, o bölge­de salgılanan mesajcı molekül benzeri kimyasal­ların etkisi sonucu olduğu gösterildi.
Dokunma ve Ağrı
Dış dünyayı algılamamızda en önemli yardım­cılarımızdan biri de dokunma duyumuz. Cisimle­rin yapısını, kıvamım ve boyutlarını algılamamıza yarıyor. Dokunma duyusu ciltteki sinir uçları sa­yesinde gerçekleşiyor. Kıl köklerinin komşulu-ğundaki sinir uçları, kılların en ufak hareketini bile algılıyor. Bu mekanizma, zararlı bir etkeni, daha cildimize dokunmadan hissetmemizi sağlı­yor. Bir maddeyi dokunarak algılamada en önem­li nokta, o bölgedeki sinir liflerinin sayısı. Par­mak uçları ve dudakta çok sayıda sinir lifi bulu­nurken bu sayı sırtta çok daha az. Bir cismin ay-
rıntılarını algılamada parmaklar ve dudaklar çok önemli. Bebeklerin cisimleri tanımak için onları ilk önce eline alıp sonra da ağzına götürmesi dış dünyayı algılamalarında çok önemli. Vücuda aynı anda temas eden iki cismin ayrımını (iki nokta ayrımı) yapmak, o bölgedeki sinir ağının şıklığıy­la ilgili bilgi verebiliyor. Kendi üzerimizde uygu­layabileceğimiz bir deney, bunu anlamamıza yar­dımcı olabilir. Sırtımıza, birbirine çok yakın me­safede olan iki kalem ucu aynı anda değdirilince bunu tek bir kalem ucu gibi algılıyoruz. Bu kalem uçları arasındaki mesafeyi yavaş yavaş açarak sır­ta dokundurmaya devam edersek, uçların birbiri­ne olan mesafesi ancak 6-7 cm olduğunda bunun
Koku ve Tat Alma
Bu duyular birbirinden farklı organların aracılığıyla ve farklı sinirler tarafından al­gılanıyor. Buna karşın bu duyular birlikte çalışıyor. Her ikisinin ortak çalışması saye­sinde doğadaki binlerce kokuyu algılayıp birbirinden ayırt edebiliyoruz. Tek başına tat alma duyusu yalnızca tatlı, acı, ekşi ve tuzlu tatların ayrımına yarıyor. Ancak koku duyusuyla birleşince binlerce farklı lezzet algılanıyor. Ağzın içerisinde, çoğu dil üze­rinde olmak Üzere 5 binden fazla tat alma tomurcuğu var. Her bir tomurcuğun üze­rindeyse 50-100 bin kadar tat alma siniri bulunuyor. Ağızdaki tatlar bu sinirler tara­fından algılandıktan sonra ilk olarak beyin sapına gönderiliyor. Çok acı ya da ekşi bir gıdanın ağızdan atılması ya da yutulması gibi, tada karşı verilen ilk tepki, burada olu­şuyor. Daha sonra sinyaller beynin ortasındaki talamus bölgesine ve beynin dış kabu­ğuna gönderiliyor. Buralarda tat değerlendirilip, bilinçli olarak algılanması sağlanıyor. Kokunun algılanmasında ilk durak, burun mukozası. Burnun iç yüzeyini kaplayan burun mukozasında koku uyarıları alan özel hücreler var. Hava yoluyla buruna giren değişik moleküller, bu hücrelerin yüzeyine yapışarak kimyasal uyarılar meydana geti­riyorlar. Bu uyanlar sinir hücreleri tarafından elektrik uyarılarına dönüştürülerek ko­kular algılanıyor.
Eylül 2003 11 BİLİM ve TEKNİK
ÖĞRENME VE BELLEK
Beynin hangi bölümlerinin öğrenme ve hafızay­la ilgili olduğu, ilk zamanlarda rastlantılarla anlaşıl­dı. Bilim adamları, epilepsi tedavisi için beynin bir kısmı alınan ya da kaza sonucunda beynin bazı kı­sımlarını kaybeden kişileri inceleyerek, öğrenme ve hafıza gibi işlevler hakkında bilgi edindiler. Bu araş­tırmalar sırasında, orta temporal bölgede bulunan hipokampus ve çevresindeki hücrelerin hafızada çok önemli rolü olduğu gösterildi. Bilgiler belirli bir sü­re hipokampusta kaldıktan sonra daha uzun süreli depolanma için dış kabuktaki bölgelere aktarılıyor. Hipokampus, beynin öğrenme, konuşma ve düşünce merkezleriyle de çok yakın ilişkide. Bu bölge ameli­yatla alındığında kişiler uzak hafızalarını kaybediyor ve yalnızca 1-2 dakika önce olan olayları hatırlıyor­lar. Bazı ruhsal hastalıkların tedavisinde kullanılan "elektrokonvulzif tedavi" (elektroşok) bu bölgeye geçici hasar verebiliyor. Bu hastalarda geçici sürey­le hafıza kaybı ve öğrenme güçlüğü oluşuyor.
Öğrenme, beyinde bilginin depolanmasıyla ger­çekleşiyor. Bilgi kabaca ikiye ayrılıyor. Bunlardan il­ki "dekleratif" bilgi. "Türkiye'nin başkenti Anka­ra'dır" gibi bilgilere dekleratif deniliyor. Bu tür bil­gi, kişinin daha önce okuyarak ya da deneyimleriy­le elde ettiklerinden oluşuyor. Dekleratif bilgi (açık­lanan, tebliğ edilen), orta temporal bölge ve tala-musta depolanıp değerlendiriliyor. Dekleratif olma­yan bilgiyse, farkında olmadığımız bilgiyi içeriyor. Becerilerimiz ve alışkanlıklarımız, bu bilgilerin so­nucu. Günlük hayatımızda kullandığımız bilginin yaklaşık %90'ı dekleratif olmayan türden. Deklera­tif olmayan bilginin değerlendirilmesi bazal gangli-onlar denen bir bölgede yapılıyor. Bilginin duygusal kısmınının değerlendirildiği yerse amigdala. Bilgile­rin depolanmasında en önemli unsur, yararlı olup olmaması. Beynin bilgiyi tutmadaki en önemli gü­düleri ödüllendirilme yâ da cezalandırılma. Yani herhangi bir bilgi sonucunda bir kazanç ya da ka­yıp elde edildiği zaman, o bilgi daha uzun süre sak­lanıyor. Beynin orta alt kesiminde bulunan amigda-lanın bu tür öğrenmede önemli rolü var. Uzun sü­redir yapılan çalışmalar, hafızanın nöronlar arasın­daki bağlantıların değişmesiyle ilgili olduğunu gös­teriyor. Nöronların bağlantı sayısının ve kuvvetinin değişmesi, anahtar nokta. Kalıcı bilgi bu bağlantıla­rın yapısını değiştiren moleküllere bağlı. Her ne ka-
dar amigdala ve hipopkampüs gibi yapılar, kalıcı bilginin depolanması, yani bellek için önemli mer­kezler olsa da beynin her bölgesi bilgi depolayabili-yor.
Belleğin çok değişik sınıflandırmaları var. Bazı araştırmacılar belleği "olay belleği", "sınıflandırıcı bellek" ve "işlemsel bellek" olarak ayırıyor. Olay belleği, olayların tüm ayrıntılarıyla hatırlanmasına yarıyor. Örneğin, seyrettiğimiz bir filmin hatırlan­ması gibi. Sınıflandırıcı bellek, bilgileri sınıflandıra­rak hatırlamamızı sağlıyor. Hangi sözcüğün ne an­lam ifade ettiğini sınıflandırın bellek söylüyor. Bir aygıtı kullanmak ya da araba sürmek, işlemsel bel­leğin görevi. Bilgilerin beyinde tutulma süresine gö­re bellek, kısa ve uzun süreli olarak ikiye ayrılıyor. Bunların sınırlarını ayırmak zor. Kısa süreli bellek, birkaç saniyeden başlayıp birkaç haftayı kapsayabi­liyor. Uzun süreli bellekse birkaç ayla başlayıp bir ömür boyu sürebiliyor. Çok kısa süren görsel belle­ğe "ikona belleği" deniliyor. Bir yazıyı gördüğümüz­de, bu önce ikona belleğine kaydediliyor. Eğer bu
bilgiler daha uzun süreli belleğe aktarılmazsa, der­hal siliniyor. İkona belleğinin biraz daha uzun süre­li olanına "çalışma belleği" deniliyor. Telefon numa­ralarını ve isimleri hatırlamamız bu sayede müm­kün oluyor. Tüm bu bellek türleri, öğrenmenin te­melini oluşturuyor. Görsel yolla elde edilen bilgiler ilk olarak bu belleklerde depolanıp, daha sonra ge­rekli olanlar uzun süreli belleğe aktarılıyorlar.
Okuma ve konuşma, en çok bellek gerektiren işlevlerden. Bu iki işlev, her ne kadar beynin farklı bölgeleri tarafından gerçekleştirilse de, birbirleriyle oldukça bağlantılı. Konuşma merkezleri beynin sol yarısında. Konuşma, temel olarak, beynin sol ön kısmındaki Wernicke alanında düzenlenerek biçim­leniyor. Burada düzenlenen bilgi, temporal bölge­deki Broca alanına gönderiliyor. Burada ayrı bir ko­nuşma programı yapılarak gereken bilgi, konuşma için gerekli kaslara emir verilmek üzere beynin üst kısmında bulunan bir bölgeye gönderiliyor. Bir ya­zıyı okumak için, görme ve konuşma merkezlerinin çok duyarlı bir eşgüdüm içinde çalışması gerekiyor.
Bellek ve Öğrenmeyi Geliştirmek
öğrenmeyi geliştirmek için belleğin de geliş­tirilmesi gerekiyor. Bu yeteneklerimizi geliştir­menin ilk yolu beynimizi korumak. Beynimizi et­kileyen en önemli olumsuz etkenler, beyin hasa­rı ve stres. Çeşitli çarpmalara bağlı beyin hasar­ları zihinsel yetenekleri olumsuz etkileyebiliyor. Çarpma sonucu bellek merkezlerinde hasar olu­şabiliyor. Kafa travmalarından sonra bellek kaybı oldukça sık görülebiliyor. Bu nedenle beynimizi dış hasarlardan korumak, ilk basamak. Californi-a Üniversitesi'nde yapılan bir çalışmada kokain kullananların beyin kan akımının, kullanmayanla­ra göre %23 daha az olduğu gösterildi. Esrar kul-lananlardaysa, beyinin temporal bölgesindeki
kan akımı, diğer insanlara göre %85 daha düşük. Yorgunluk ve uykusuzluk, beyni olumsuz etki­leyen diğer faktörler. Günde 7 saatten az uyu­mak beynin öğrenme, bellek, dikkat gibi işlevle­rini yavaşlatıyor. Stres de beyni etkileyen bir du­rum. Hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalarda, uzun süreli stres sonucunda ortaya çıkan bazı ze­hirli moleküllerin, nöronların ölümüne yol açtığı gösterildi. Yaşantımızdan stresi bütünüyle atmak mümkün olmasa da en aza indirebilmek için ça­ba göstermek gerekiyor. Buna, küçük şeyleri dert etmemekle başlayıp her anın değerini bil­mekle başlayabiliriz. Olumsuz düşünceler beynin büyük düşmanları. Başka bir insanın bakışlarını
yorumlayarak beynini okumaya çalışmak, gele­cekle ilgili sürekli olumsuz tahminlerde bulun­mak, sürekli genellemeler yapmak, kendini aşırı suçlamak gibi olumsuz düşünceler, beyin işlevle­rini yavaşlatıp azaltıyor. Fiziksel ve ruhsal rahat-lamaysa beyin kapasitesini artırarak dikkat ve ha­fızayı kuvvetlendiriyor. Beyini olumsuz düşünce­lerden arındırıp rahatlamak için önerilen başlıca yöntemler müzik dinlemek, müzik aleti çalmak ya da spor yapmak.
Düzenli cinsel ilişki zihinsel ve ruhsal durumu olumlu yönde etkiliyor. Haftada en az bir kez ya­pılan düzenli seks kadınların üretkenliğini artırı­yor, adet kanamalarını düzenleyip miktarını azal-
BILlMveTEKNİK |12 Eylül 2003
Lisan, düşünce ve deneyimlerin sözcük denilen sembollerle ifade edilmesidir. Sol yarımkürede Süvius yarığı bölgesinde yoğunlaşan bir sinir ağının ürünü­dür. Sözcükleri anlama merkezi şakak lobu üst kıvrı­mının arka ucu ve yan lob lobulusunu içeren Wernic-ke alanıdır. Burada duyulan sözcüklere anlam verilir. Alın lobu alt kıvrımının arka ucu ve ona komşu ön alın alanları söz söylemeyi sağlayan Broca alanını oluşturur. Bu alan sözlerin söylenmesinden ve doğru dizilmesinden (sentaks ya da gramer) sorumludur. Bu sinir ağının bir yerinin tahribi afazi denilen konuşma bozukluğunu yapar. Afazide söz söyleme, söz anlama, doğru sözcük seçme ve sözcük sırasını doğru sırala­ma (gramer, sentaks) bozulmuştur.
Sağ elle yazanların %90'ında ve sol elle yazanla­rın %60'ında konuşma merkezleri sol yarıkürededir. Az sayıda insanda konuşma merkezleri sağ yarıküre­dedir. Sağ elle yazan birinde sağ yarıkürede hasar oluşuna bağlı afaziye çapraz afazi denir.
Afazi belirtileri: En sık görülen belirti hastanın gösterilen bir cismin İsmini söyleyememesidir (ano-misimlendirememek); Örneğin silgi gösterilince sil­gi diyemez; "silmek için birşey" diyebilir ya da sözcü­ğü yanlış söyler: Sili ya da salgi diyebilir (parafazi). Hastaya "silgiyi göster" dersek gösterebilir; fakat ba­zıları bunu da yapamaz. Hastanın konuşmayı anlayıp anlamadığı evet-hayırla yanıtlanan şu gibi sorularla test edilir. "Köpek uçar mı?" ya da "Bu odada ışık ve­ren şeyi" göster. Afazisi olanlar aynı sözcüğü ya da kı­sa cümleleri 4-5 kere tekrarlayamaz. Hasta yazı yaza-mayabilir (agrafi) ve yüksek sesle okuyamayabifir (aleksi).
Wernicke afazisi: Hasta söylenen sözleri ve oku­duğunu anlayamaz. Konuşma akıcıdır; fakat sözcükle­rin çoğu yanlış söylenir (parafazi); öyleki hasta yeni bir lisan yaratmış gibidir; söylediklerini anlamak zor­dur (jargon afazi) [jargon; bir mesleğe özgü başkala­rına anlamsız gelen sözcükler]. Konuşması bir akıl hastasının kini andırır.
Hasta anlamsız konuştuğunun farkında değildir; sözlerini anlamayanlara kızar ve bu nedenle şüpheci ve saldırgan olabilir. Wernicke afazisi olanlar iyi oku­yamaz, yazamaz, cisimlere isim veremez ve sözcükle­ri tekrar edemez.
Broca afazisi: Hasta az sözcük kullanır; dura du-
ra konuşur (söyleyeceği sözcüğü aramaktadır), söz­cüklerin sırası ve söylenişi yanlıştır. Tekrarlama ve isimlendirme yapamaz. Konuşma "evet", "hayır"a, hatta bir iniltiye İndirgenebilir. Söyleneni ve okuduğu­nu anlar; şarkı söyleyebilir.Wernicke afazisinin aksi­ne hasta konuşamadığının bilincindedir ve buna çok üzülerek ağlar.
Wernicke ve Broca afazileri beyin damar tıkanma­larına, beyin kanamasına, kafa travmalarına ya da be­yin tümörüne bağlı olabilir. Wernicke ve Broca afazi­lerinin birlikte görülmesine tam afazi (global afazi) denir.
Afazinin daha az görülen başka çeşitleri de var­dır: a) İletim afazisinde Broca ve Wernicke alanları arasındaki birleştirici yollar tahrip olmuştur. Broca afazisine benzer; fakat konuşma akıcıdır, b) Bazı Broca ve Wernicke tipi afazilerde sözcükleri tek­rar yeteneği bozulmaz. Bunlara "beyin kabuğu ötesi afaziler" (transkortikal afaziler) deniliyor, c) Anomik afazide hasta yalnız gördüğü cisimlerin adını hatırla-yamaz; kafa travmalarında ve Alzheimer hastalığında en sık görülen afazi, anomidir. d) Şakak lobu üst kıvrımının tahribinde saf sözcük sağırlığı olur; has­ta işitir; fakat kendi lisanını yabancı bir Usanmış gibi anlayamaz, e) Sol artkafa lobu harabiyetinde saf aleksi olur; yani hasta kendi lisanında yazılmış bir ki­tabı, yabancı dilde yazılmış gibi, okuyup anlayamaz.
Bu hastalar renklerin adım da unuturlar (renk anomi-si), f) Afemiada hasta dilsiz gibidir; bu hal bir süre sonra fısıltıyla konuşmaya dönüşür, g) Gertsmann sendromunda hasta basit aritmetik işlemleri yapa­maz (akalküli); iyi yazamaz (disgrafi); parmaklarının adını (işaret parmağı vb.) söyleyemez ve sağla solu karıştırır. Bu sendrom sol yarıkürenin yan lobunda açısal kıvrım (girus angularis) lezyonlarında görülür. h) Sözlerdeki vurguları algılayamamak aproso­diaya neden olur. Bu hastalar vurgusuz sözcüklerle, monoton bir tarzda konuşurlar. Sağ yarıküre Silvius yarığı etrafındaki patolojiler aprosodiaya neden olur. İ) Sol yan kürenin derin çekirdeklerinin (tala-mus, kuyruklu çekirdek) tahribi de klasik olmayan afazi nedenidir, j) Bazı afazilerde gramersizlik (agramatizm) ya da telegrafik konuşma görülür; yazılı ya da sözlü dilde edat ve bağlaçlar kullanılmaz. Böyle bir hasta 1968 Paris olaylarını şöyle anlatıyor­du: "Grevler, ah grevler... ah kırmızı bayrak... ah, ah coplar... ah yine coplar... Fakülteler; ah evet yüzde on... ah ücret", k) Hasta soyut sözcükleri (adalet, şeref, iyilik vb. gibi) ve icat edilmiş anlamsız sözcükleri (hecelerin rastgele sıralanması) oku­yamaz ve tekrar edemez; somut sözcükleri kolayca tekrarlar; fakat bunu anlamca yakın sözcükler kulla­narak yapabilir; örneğin "tiyatro" yerine "bale" der. Sol şakak lobunda lezyon olan bir basta şöyle diyor­du: "Cisimlerin adlarını söyleyebilirim, diğer sözcük­leri asla" l) Somut sözcük afazisi çok nadirdir; bu­güne dek 10-20 olgu görülmüştür. Bu hastalar bir söz­cüğün kendisi yerine ona anlamca yakın bir sözcük kullanırlar; örneğin "ağaç çileği" yerine "böğürtlen" derler. Bu gibi hastalar söyleyemedikleri sözcükleri rahatlıkla okuyabilirler. Bu zorluklar kısa vadeli bel­lek kusuruna bağlıdır (kafa travması, beyin damar tı­kanması, kanaması, beyin tümörü vb.) Soyut ve so­mut sözcüklerin beyinde temsil edildikleri alanlar farklı olmalıdır, m) Bazı afazilerde hasta doğayla ilgi­li sözcükleri (çiçekler, hayvanlar vb) hatırlar, cansız şeylerin adını (masa, koltuk, kalem vb) hatırlayamaz. n) Bazı afazilerde hasta vücudun çeşitli bölümlerinin, bir evin içinde bulunan eşyaların, sebze ve meyvala-rın isimlerini ya da özel isimleri (Ahmet, Ayşe vb) unutmuştur, o) Bazı afazilerde yalnız isim ve fiiller unutulur; bazılarındaysa isimler hatırlanıp fiiller unu-
Wernicke tipi afazisi olan bir hastada nükleer
manyetik görüntüleme ile sol şakak lobunda atrofi
(beyaz daire içindeki siyahlık). Hasta duyduğu veya
okuduğu sözcükleri anlamıyor, gördüğü cisimlere
anlam veremiyordu. Söylenen sözleri tekrar
edemiyor, gördüğü cisimlerin ismini
söyleyemiyordu. Beyninde dejeneratif bir sinir
hastalığı vardır.
tıyor. Buna ek olarak östrojen düzeyini artırıyor, menopozu ve yaşlanmayı geciktiriyor. Caiifornia Üniversitesi'nde yapılan bir çalışmada, düşük öst­rojen düzeylerinin beyin kapasitesini azaltıp hafı­zayı zayıflattığı gösterildi. Tek başına orgazm, ya­ni mastürbasyon, başka bir partnerle yapılan sek­sin beyindeki olumlu etkilerini yaratmıyor. Part­nerler arasındaki hoşlanma, beğenme ve sevme gibi duygular, seksin beyindeki olumlu etkilerini artırıyor.
Tüketilen gıdalar da beyin işlevleri için çok önemli. Vücudun enerjisinin %20'si ve kandaki oksijenin %25'i beyin tarafından kullanılıyor. Beynin asıl enerji kaynağı karbonhidratlar. Prote­inler ve omega 3 yağ asitleri de oldukça önemli. Özellikle tatlı su balıkları, zeytinyağı, kanola ya­ğı beyin için önemli gıdalar. Uzmanlar haftada 3 gün balık eti yenilmesini öneriyor. Vitaminlerin,
özellikle B, C ve E vitaminlerinin düzenli tüketil­mesi, beyin hücreleri için oldukça yararlı. Bu vi­taminler, beyin işlevlerini desteklerken nöronları hücre içinde oluşan zehirli atıklardan koruyor. Fazla karbonhidrattan kaçınmak da önemli. Çok fazla tüketilen ekmek, nişasta gibi besinler, be­yin gelişimini olumsuz etkileyebiliyor. Uzmanlar, gün içerisindeki en önemli öğünün sabah kahval­tısı olduğunu belirtiyorlar. Güne, az yağlı, düşük karbonhidratlı ve bol proteinli bir kahvaltıyla baş­lamak gerekiyor. Dengeli ve sağlıklı beslenme, beynin iyi performans göstermesi için gerekli un­surlar.
Ünlü beyin cerrahı Prof. Dr. Gazi Yaşargil'in de belirttiği gibi beyni geliştirmenin en Önemli yöntemi, onu çalıştırmak. Aynı kaslar gibi, beyin de çalıştıkça gelişiyor. Beyin çalıştıkça, yeni şey­ler öğrendikçe nöronlar arasında yeni bağlantılar
oluşuyor. Uzun süre öğrenme sürecine ara veril­diğinde beyindeki bazı bağlantılar kaybolmaya başlıyor. Buna bağlı olarak da öğrenme zorlaşı­yor, bellek geriliyor. Uzun süre kitap okumayan bir öğrencinin ders çalışmaktan soğuması ve oku­lun açıldığı ilk haftalarda zorlanması, nöronlar arasındaki bağlantıların zayıflaması ya da azal­masına bağlı. California (Berkeley) Üniversite­si'nde yapılan bir çalışmada rahat bir yaşam sü­ren ve yeni bilgi öğrenme gereği olmayan farele­rin beyin yoğunluğunun, sürekli yeni bilgiler öğ­renen farelerin beynine göre azaldığı gösterildi. Her gün az da olsa yeni bilgiler Öğrenmek, beyi­ni geliştiriyor. Einstein'in "bir kişi günde 15 da­kika düzenli olarak bir konuda çalışırsa bir yılda o konuda uzman olur, 5 yıl çalışırsa ülke çapın­da uzman olur" sözünü hatırlatmakta yarar var.
Eylül 2003 13 BİLİMveTEKNİK
tulur ya da bunun aksi olur. Fiil merkezi sol alın, isim merkezi sol şakak lobundadır.
Diğer Bellek Bozuklukları
Yarıyı ihmal (hemineglect) sendromunda baş sağa dönüktür; hasta vücudunun sol yarısını yıkamaz, traş etmez ve giydirmez; tabağın soluna konulan ye­mekleri yemez; sayfanın sol yarısını okumaz, yazar­ken kağıdın sol yarısını boş bırakır ve saat resminin yalnız sağ yansına rakamlar koyar, yüzün sağ yarısı­nı çizer. Sol kolunun ve bacağının kendine ait olduğu­nu kabul etmez; bir yabancıya ait addettiği kolunu ya da bacağını yataktan dışarı atmak isterken kendini yerde bulur. Solundaki kişi ve binaları farketmez. Bu sendrom kişiyi dış çevreden haberdar edici sistemin bozukluğuna bağlıdır. Bu sisteme çevre kıvrım (girus cingularis) kabuğu, yan lob kabuğunun arka bölümü, alın lobu göz alanları, çizgili cisim (corpus striatum) ve talamusun pulvinar çekirdeği dahildir. Bu bölgeler çevremizin üç boyutlu (uzay) haritasını, duyu haritası­nı ve hareket haritasını saklar. Sol yarıküre sağ alanı­mızı, sağ yarıküre hem sol, hem sağ alanımızı harita­lar. Bu nedenle, sol yarıküre hasarı sağ yarıda İhmal yapmaz; çünkü sağ yarıküre sağ ihmali telafi eder. Sağ yarıküre hasarı sol yanda ihmale neden olur.
Aprakside hasta emredilen bir hareketi yapamaz; örneğin "düğmeni ilikle" deyince ilikleyemez. Saç ta­rama, diş fırçalama gibi basit hareketleri pandomim olarak yapamaz. En sık rastlanılan apraksi, düşünce-hareket apraksisidir. Bu hastalıkta, beyinde düşünce sistemiyle hareket sistemi arasındaki bağlantılar kop­muştur; hasta düşündüğü bir hareketi taklit edemez. Bu tip apraksi sıklıkla afaziyle beraberdir. Apraksi yüzde, kol ve bacaklarda olabilir. Düşünce apraksisin­de hasta hareketlerin sırasını şaşırır; örneğin kalemin yazmayan ucuyla yazmaya çalışır. Bu duruma buna­malarda rastlanır. Beynin premotÖr alan ya da beyin kabuğu-bazal gangliyonlar bağlantılarının hasarında, hasta bir aleti doğru dürüst kullanamaz.
Giyinme apraksisinde hasta elbisesini giyemez; onunla uğraşıp durur (İki taraflı veya sağ yan lob ha-rabiyeti). Konstrüksiyon apraksisinde hasta basit ge­ometrik şekilleri kopya edemez (sağ yan lob harabi-yeti). Balint sendromunda hasta çevreyi incelemek İçin gözlerini gerektiği gibi çeviremez (göz hareket­leri apraksisi); gördüğü şeyi elle yakalayamaz (görsel dengesizlik, optik ataksi) ve merkezi görmeyle çevre­sel görmeyi bütün leştiremez (simültanagnozi); örne­ğin görüşü masa lambasının yalnız dibine yoğunlaşır ve gördüğü şeyin kültabağı olduğunu söyler; baktığı cisim birden kaybolabilir; bir kağıda çok büyük ve çok küçük A harfleri çizilirse yalnız küçük A'ları gö­rür. Simültanagnozi iki taraflı yan lob hasarına bağlı­dır. Yüzlerle ilgili anılar artkafa lobundaki birincil (çiz­gili) görme alanında ve ona komşu birleştirme alanın­da saklanır. Artkafa-şakak loblarınm lîngual ve füzi-form kıvrımlarındaki iki taraflı hasar yüzlerin tanın­masını Önler (prosopagnozi) ya da hastanın gördüğü şeyleri tanımasına engel olur (görsel cisim agnozisi). Bu gibi hastalar bazen aynada ya da fotoğrafta kendi yüzlerini de tanıyamazlar. Hastalar kendi ev hayvanla­rını tanıyamaz, otomobillerin markasını anlayamaz.
Limbik Sistem Amnezileri
Limbİk sistem, bazı talamus çekirdekleri, çizgili cismin bir bölümü ve hipotalamuştan oluşur. Burası duygu, güdülenme, iç salgı bezleri ve organ sinirleri merkezidir. Limbik sistem ayrıca kişisel anıların sak­landığı merkezdir. Limbik sistemin iki taraflı hasarı
ağır bir amneziye neden olur. Amnezi geriye doğru (retrograd) ya da öne doğru (anterograd) olabilir. Retrograd amnezi, amnezi oluşmadan önceki anıların yok olmasıdır. En uzak anılar en iyi saklanır; örneğin bir çok amnezik insan çocukluğunu iyi hatırlar, fakat amnezinin az öncesindeki olayları hatırlayamaz. Ante­rograd amnezi amneziden sonraki anıları unutmak, yeni bir şey öğrenememek demektir. Hasta az önce ne yediğini hatırlayamaz. Amnezik hasta amnezisi ol­duğunu inkar eder ve belleğindeki boşlukları uydur­ma olaylarla doldurur (fabülasyon). Amnezik hasta, bulunduğu yeri ve özellikle zamanı bilemez. Bunama­lar, beyin damar tıkanmaları, beyin tümörleri, kafa travmaları, beyin iltihabı (ensefalit), kronik alkolizme bağlı beyin hastalığı (Bl vitamini eksikliğine bağlı Wemicke-Korsakoff ensefalopatisi) vb amnezi yapabi­lir. Korsakoff sendromunun en ağır şekli, iki taraflı şakak lobu tahribinde görülür. Böyle bir hasta olan H.M. 1953'ten bu yana yeni hiçbir şey öğrenememiş­tir. Migrenli bir genç kız, krizin ertesi günü 2 sene ge­riye giderek bir süre o günlerdeymiş gibi yaşamıştır.
Renk duyumunun kaybında, hasta herşeyi grinin tonlarında görür. Yemek yiyemez; çünkü domatesler ona ko'mür gibi gözükür. Eşini fare renginde gördü­ğünden terkedebilir. Rüyaları bile renksizlesir.
Hareket belleğinin bozukluğunda hasta hareketli bir cismi belli aralarla gözden kaybeder; caddede kar­şıya geçerken otomobil altında kalabilir; çünkü oto­mobili bîr uzaktayken, bir de yanı başına gelince gör­müştür. Çay bardağını taşınr; çünkü çayın yüksekliği­ni izleyemez. Bazı beyin hasarlarında hasta dünyayı bir düzlem olarak görür; 3 boyutlu göremez. Anton hastalığında (körlük yadsınması) hasta kör olmasına rağmen bunun farkında değildir; imgeleri hayalinde üretir.
Belleğin aşırı kuvvetli olmasına hipermnezi denir; bu duruma genellikle akıl hastalarında rastlanır. Rain Man filminin Dustin Hoffman tarafından canlandırılan kahramanı otistikti ve çok kuvvetli bir belleği vardı.
Amnezilerin ilginç ve bazen inanılmaz yönleri var­dır. Örneğin mükemmel tenis oynayan birisi, ona bu oyunu öğreteni hatırlayamaz; ama oyunda yapacağı hamleleri unutmamıştır. Piyano, keman vb. çalmak, bisiklete binmek, dansetmek, gibi otomatik hareket­lerde de aynı şey olabilir. Kafa travmasına bağlı ante­rograd amnezide hasta kahvaltıda ne yediğini hatırla­maz; fakat kafa travmasından önceki anılarını ve ha­yatini hatırlar; lisanı da normaldir. 1911'de Dr. E. Claparede bir amnezik hastanın elini sıkarken ona avucunda sakladığı dikeni batırdı. Ertesi gün aynı has­tanın elini sıkmak istedi; hasta buna İzin vermedi; fa­kat l gün önceki olayı hatırlamıyordu. Aslında hasta o olayı biliyor, fakat bildiğini bilmiyordu.
Amnezili hasta, belleğini kaybetmeden önceki ki­şiliğiyle eski yıllarda yaşıyormuş gibi yaşar. Örneğin 25 yıldır amnezik olan yaşlı bir hanım genç bir kız gi­bi giyinip öyle davranabilir.
Görme korteksi VI (çizgili kabuk) hasarlarında "kör görüş" vardır. Bu Anton hastalığının tersidir. Hasta bazı şeyleri görür; fakat gördüğünü kabul et­mez (Anton hastalığında kör bir hasta gördüğünü id­dia eder). 1981'de Roger Sperry'ye Nobel Ödülü ka­zandıran çalışmalar da çok ilginçtir: Bir kedi ya da maymunda iki beyin yarıküresini birbirine birleştiren "büyük birleşek" (corpus callosum=nasırsı cisim) ke­silirse hayvan iki ayrı beyni varmış gibi davranır. Ay­nı durum insan için sÖzkonusu olduğunda, örneğin el­leri karşıt işler yapmaya çalışabilir: Biri düğme îlikler­ken öteki çözmek ister. Uyarılara karşı beynin bir ya-
rısına başka, öteki yarısına başka türlü tepki göster­mek öğretilebilir, insanların sol beyni çevrenin sağ ya­rısını, sağ beyni sol yarısını görür. Corpus callosum'u hasar görmüş "yarık beyin'li hastalarda çevrenin sağ ve sol yarısına ait görsel bilgiler birleştirilemez. Ko­nuşma merkezleri genelde soldadır. Sağdan göstere­ceğimiz bir resim hastanın sol beynine gider; konuş­ma merkezi burada olduğundan hasta resimde gördü­ğü cismin ismini söyleyebilir ya da sol beynin kontrol ettiği sağ eliyle o cismi gösterebilir. Resim soldan tu­tularak sağ beyine gösterilirse hasta bunları tam ya­pamaz; çünkü sağ beyin cismi görür; fakat tanıyamaz. Beynin bir yarısı Öteki yarısından habersizdir (ayrık beyinler). Büyük birleşeği kesilmiş ya da hasar gör­müş hastalarda "yabancı el" hastalığı görülür. Hasta­nın ellerinden biri hastayı boğmaya çalışır; hasta eli­ne hükmedemez ve ancak diğer eliyle karşı koyarak boğulmayı önler. Yabancı el hastanın çocuğunun ya da kedisinin boynuna yapışıp sıkabilir. Bu hastalar sü­rekli korku içinde yaşarlar.
Beyin lezyonlarında cisimleri tanıma: İnsanda ve maymunda şakak lobunun iç (mesial) bölgesinin çı­kartılması, ameliyattan sonraki olayların hatırlanama-masına neden olur (anterograd amnezi).
Maymunlarda şakak lobu iç kıvrımının ön ucunun (bademsi çekirdek ve koku kabuğu) hasan, cisimleri dokunma ve görme yoluyla tanımanın birbirinden kopmasına neden olur; maymun karanlıkta yokladığı cisimleri aydınlıkta gözleriyle tanıyamaz. Limbik siste­min bir başka bölgesinin (denizatı) lezyonları da ben­zer sonuçlar verir. Bir maymun bir muzu bir defada bir iskemlenin üzerinde görmüşse hep o iskemle üze­rindeki muzları almaya eğimlilidir; hem İskemle, hem masa üzerine muz konulsa yalnız iskemle üzerindeki muzları yer. Denizatı lezyonlarında cismin yerini tanı­ma yeteneği kaybolur; maymun hem iskemle, hem masa üzerindeki muzları yer.
His ve hareketin eşgüdümundeyse beynin derin çekirdeklerinden (çizgili cisim), kuyruklu çekirdek ve putamen rol oynar. Bir maymuna 20 çift farklı cisim gösterilir ve bunlardan yalnız birinin içine şeker konu­lursa, maymun hep şekerli cismi seçer. Bu cevapta çizgili cisimle beraber beyin sapındaki dopaminerjik siyah madde (substantia nigra) rol oynar.
Yüzleri Hatırlamak
Tanıdık bir yüzü görür görmez hatırlarız. Beyni­mizin yüz tanıma alanları cisim tanıma alanlarından farklıdır. Bir yüzü inceleyen beyin, derhal o yüzle iigi-Iİ bir çok ayrıntıyı kaydeder; cinsiyet, yaş, ırk, duygu içeriği (neşeli, hüzünlü, asık vb), fizyonomik değiş­mezler (bir yüzü kendine özgü yapan anatomik ayrın­tılar), yüzün tanıdık olup olmadığı, o kişinin sesi, adı, o kişiyle ilgili anılar (sevmediğimiz bir yüzü görünce yüzümüz asılır) vb. Beynin Öyle hastalıkları vardır ki hasta tanıdığı yüzleri, aynada gördüğü kendi yüzü da­hil, tanıyamaz olur. 1980'lerde Marsilya'da La Timon hastanesinde M. Poncet'nin bir hastası, kendisine gösterilen fotoğrafların kendi yüzüne ait olduğunu farkedemiyordu. Tıpta bu hastalığa "prosopagnozi" deniyor. Prosagnozi dalma sağ yarı kürenin hastalık­larında görülür; sorumlu lezyon bir tümör, kafa trav­ması, beyin kanaması vb. olabilir. Sol yarı kürede de yüz tanıma merkezleri varsa da bunlar önemli bir rol oynamazlar.
Selçuk Alsan*
* Merhum Bilim ve Teknik yazarı Dr. Selçuk
Alsan'ın bu yazısı daha önce Temmuz 2000
sayısında yayınlanmıştır.
BİLİMveTEKNIK 14 Eylül 2003
STRES
Stres belki de insanlığın tarihiyle aynı yaşta. Tehlikeli ve zorlu durum­larda vücudu gerekli eylemin yapılma­sı için hazırlayan stres, vücudun eski savunma mekanizmalarından. Kısa süreli stres vücuda fazladan enerji ve­riyor ve performansı arttırıyor. Ancak günümüzde stresin yarardan çok za­rarı var. Kalp hastalıkları, kanser ve yaşlanmanın stresle ilişkili olduğu dü­şünülüyor. Tüm hastalıkların üçte iki­si stres kökenli. Strese karşı vücutta üç önemli sistem harekete geçiyor. İlk harekete geçen sistem, istemli kasları kontrol eden nöronlar. Bu nö­ronların ateşlemesiyle istemli kaslar harekete geçiyor. Örneğin, karşımız­da bize doğru dişlerini göstererek ko­şan bir köpek görünce beyin, bacak kaslarımıza komut veriyor ve derhal kaçmaya başlıyoruz. Stres durumla­rında harekete geçen diğer bir sistem de istemsiz kasları, organları ve salgı bezlerini denetleyen "otonomik sinir sistemi". Bu sistemin iki parçası var: "Sempatik sistem" ve "Parasempatik sistem". Sempatik sistem, temelde tehlike ve stres durumunda harekete geçiyor. Stres durumunda bu nöron­lar ateşlenerek kalp hızı artıyor, solu­num hızlanıyor ve vücut her türlü tep­kiye hazır hale geçiyor. Yani sempatik sistem vücudun alarm konumuna geç­mesini sağlıyor. Parasempatik sistem-
se vücudu rahatlatan ve işlevlerin de­vamını sağlayan uyarıları gönderiyor. Stresle harekete geçen üçüncü sis­temse "nöroendokrin sistem" ya da bir başka deyişle "hormonal sistem". Bu sistem devreye girdiğinde bol mik­tarda adrenalin ve steroid hormonları salgılanıyor. Adrenalin, temelde kalp, solunum ve dolaşım sistemlerini stre­se hazırlarken steroidler kaslara ge­rekli enerjinin gitmesini sağlıyor. Si­nirlendiğimizde, korktuğumuzda yü­zümüzün kızarması, kan şekerimizin fırlaması, temelde adrenaline ve ste-roidlere bağlı. Steroidler gıda alımı-mızı düzenleyen hormonlardan. Sabahın ilk saatlerinde adeta alarm saati gibi kandaki dü­zeyleri artıyor ve uyanma için ilk sinyalleri gönderiyorlar. Steroidler, iştahımızın açılması ve enerjik hale geçmemizi sağlıyor. Okyanus aşırı yolculuklardan sonra meydana gelen ve "jet lag" olarak bi­linen olay, saat farkı nedeniyle biyolo­jik ritmin bozulması ve bu hormonun gece-gündüz düzeylerini ayarlayama-masına bağlı. Kısaca sinir sisteminin bilinçli ve bilinçsiz işleyen bölümleri ve bazı hormonlar, strese karşı savaş­ta bize yardımcı oluyor.
YASLANMA
Yaş ilerledikçe beyinde de bazı değişiklikler meydana geliyor. Tüm organlar gibi beyin de yaş­lanıyor. Ancak beynin diğer organlardan farklı bir yönü var. Tüm organların verimliliği yaşla azalırken beynin verimliliği devam edebiliyor, hatta artabiliyor. Ünlü ressam Picasso, fizikçi Einstein, müzisyen Verdi en önemli eserlerini yaşlılıkta verdi. Beynin performansını etkileyen önemli faktörlerden biri, depolanan bilgiler. Za­manla artan bilgiler yeni nöron bağlantılarına ve mesajcı molekül salgılanmasına yol açarak beyni yeniden yapılandırıyor. Beyin, kendisini koşullara göre değiştirebilme ve her an yapılandırma özel­liğine sahip. Bu özellik sayesinde insan beyni kendini her an geliştiriyor. Beynin yaşlanmasıyla bazı işlevler gerilerken bazıları da gelişiyor. Yeni bilgiler öğrenmek zorlaşırken, artan bilgi dağar­cığına bağlı olarak eski bilgiler daha iyi değerlen-dirilebiliyor. Bu nedenle yaşlı insanların değer­lendirmeleri birçok kez gençlere göre daha doğ­ru olabiliyor.
Yaşın ilerlemesiyle beyin işlevlerinde gözle­nen ilk değişiklikler, unutkanlık. Özellikle yakın hafızada zayıflama oluyor. Yaşla birlikte görülen unutkanlık bir hastalık değil. Zamanla yeni nöron bağlantıları oluşturmak güçleşiyor ve buna bağlı
olarak öğrenmek zorlaşıyor. Yapılan çalışmalar­da, gerekli koşullar oluşturulduğunda yaşlı fare­lerde yeni nöron bağlantılarının gelişebildiği göz­lendi. Yeni oluşan bu bağlantıların sayısı ve beyin kanlanması, genç farelerdeki kadar olmasa da, beynin her yasta kendini geliştirebileceğini göste­riyor. Yaşa bağlı olarak beyinde görülen "de-mans" (bunama) ve Alzheimer gibi hastalıklar, beyin işlevlerini ciddi ölçüde bozuyor. Bu hasta­lıklar unutkanlık ve düşünce bozukluğuna yol açı­yor. Genellikle ileri yaşlarda görülen bu hastalık­lar 65 yaşın altındaki insanların %1'ini etkiler­ken 85 yaşın üzerindekilerin yarısını etkiliyor.
Beyin yaşlanmasının mekanizması tam olarak bilinmiyor. Zamanla bazı yaşlanma genlerinin ak­tif hale geçerek hücre ölümüne yoi açtığı düşünü­lüyor. Hücre DNA'sında meydana gelen bozulma­lar ya da hücre içinde biriken zehirli atıklar, yaş­lanmanın diğer nedenleri olabilir. Neden ve me­kanizma ne olursa olsun sonuçta nöronlarımız yaşlanıyor. İnsan beyni, ağırlığının en üst düzeyi­ne 20 yaşlarında ulaşıyor. Yaş ilerledikçe bunun yaklaşık %10'unu kaybediyor. Ancak nöron kay­bı yaşlanmayı açıklayan bir mekanizma değil. Genç insanlarda da nöron kaybı görülüyor; ancak bu beyin işlevlerini önemli ölçüde etkilemiyor. Nöron, gövdesi ciddi bir hasar görmediği sürece kendini onarıp, akson denen uzantılarını gelişti-rebiliyor. Eğer gövde yok olursa diğer nöronlar yeni bağlantılar oluşturarak onun işlevini üstlene­biliyorlar. Kaslarımız gibi, beynimizin düzenli ola­rak çalışması bu bağlantıların korunması ve ço­ğalması açısından önemli. Beynimiz için en iyi egzersiz, yeni bilgiler edinmek ve düşünmek. Ya­ni, kitap okumak, araştırmak beyni zorlamak önemli. Düzenli yapılan egzersizler de beyin da­marlarının daralmasını geciktiriyor ve beynin kan akımını artırıyor.
Eylül 2003 15 BİLİM ve TEKNİK
BEYNİN KUV
Uyku, hâlâ gizemini koruyan bir araştırma konusu. Yıllardır sırları çö­zülemedi. Tüm ömrümüzün neredey­se üçte birinin uykuda geçmesine kar­şın, yararlan konusundaki bilgimiz ne­redeyse yok denecek kadar az. Uyku bozuklukları, belki de en sık karşılaşı­lan toplumsal sağlık sorunu. ABD'de yaklaşık 70 milyon insanın çeşitli dü­zeylerde uyku sorunu var. Eskiden uy­ku sırasında beynin çalışmasının ya­vaşladığı ya da durduğu, böylece bey­nin dinlendiği sanılıyordu. Ancak 1950'lerden sonra durumun böyle ol­madığı anlaşıldı. Uyku, beynin yavaşla­dığı ve hızlandığı çeşitli evrelerden oluşuyor. Bu evreler çok karmaşık bir sistem içinde, gece boyunca birbirini izliyorlar. Anında değişebilen hormon düzeyleri ve vücut ısısındaki oynama­lar, bu evrelere eşlik ediyor. Uykunun ilk saatlerinde, yani uykunun ilk evre­sinde beyin dalgalan yavaşlıyor. Yavaş dalga evresinde, kaslar gevşiyor ve göz hareketleri duruyor. Bu süre içe­risinde kalp hızı yavaşlıyor, kan basın-
İkinci grup nöronlarsa hipokretin ve dinorfin de­nen uyarıcı molekülleri salgılayarak uyanık kal­mamızı sağlayan merkezleri aktif hale geçiriyor­lar.
İnsanın uykuya dalmasını sağlayan mekaniz­maları devreye sokan sinyallerin ne olduğu tam olarak bilinmiyor. Bazı kuramlara göre, zamanla beyinde biriken "adenozin" ad­lı bir molekül, uyku sürecini başlatıyor. Kahvenin içinde bulunan kafein, bu mo­lekülü baskılayabiliyor. Belki de kahve­nin uykuyu geciktirmesinin nedeni de bu. Uyku adeta bir alacaklı gibi. Mutla­ka gerekli sürenin uyunması gerekiyor. Eğer eksik uyursak daha sonra borcunu geri alıyor. Örneğin, genellikle 7 saat uyuyan bir kişi eğer 5 saat uyursa, erte­si gün 9 saat uyuduğunda tam olarak uykusunu alıyor. Uyumanın yararları tam olarak bilinmiyor. Vücuttaki birçok hormonun salgılanması ve organların çalışması, biyolojik bir ritim eşliğinde gerçekleşiyor. Bu düzen içerisinde uyku çok önemli yere sahip. Uyku düzenini bozan durumlar, vücut dengesini de olumsuz etkiliyor. Beyin de dahil olmak üzere birçok organ uyku sırasında çalış­maya devam ediyor. Yani uyku, yalnızca organların dinlenmesi için gerekli bir mekanizma değil; belki de organların kendilerini tamir etmek için bir bakıma vücudun kendisini rölantiye alması.
Uykunun Denetimi
Uyanık kalmak beyindeki iki farklı sistemin salgıladığı mesajcı moleküllere bağlı. Uyanık kal­mayı sağlayan ilk sistem, "asetiikolin" adlı bir mesajcı molekülün, beynin alt kesimlerin­de bulunan talamusu uyarmalıyla işlevini yürütüyor. Uyarılan talamus, korteks de­nen beynin dış kabuğuna, yani bilinç düze­yine uyarılar yolluyor. Bu uyarılar sayesin­de beyin dalgaları değişerek uyanıklık du­rumundaki dalgalar oluşuyor. Uyanık kal­mamızı sağlayan bu sisteme "kırmızı yol" deniliyor. Uyanık kalmamızı sağlayan di­ğer sistemse "mavi yol". Bu sistemde, no-radrenalin ve serotonin gibi mesajcı mole­küller beyin korteksini uyarıyor. Bu uyarı­lar bilinçli kalmamızı sağlıyor. Uyanıkken bu moleküller sürekli salgılanarak beyne uyarı gidiyor. Uykunun yavaş dalga evre­sinde her iki sistem yavaşlıyor ve bu me­sajcı molekülleri salgılayan nöronların ateşlemesi duruyor, REM uykusu sırasın-daysa asetilkolin uyarısı devam ediyor an­cak noradrenalin ve serotonin ateşlemesi tümüyle kesiliyor. Uykuyu kontrol eden di­ğer bir merkezse "hipotalamus". Bu böl­gede bulunan iki grup nöronun salgıladığı mesajcı moleküller uykuya dalmamızı de­netliyor. Buradan salgılanan "CABA" adlı mesajcı, uyanık kalmamızı sağlayan mer-
kezleri baskılayarak uykumuzu getiriyor. Bu böl­gede meydana gelen bir hasar, uykusuzluğa yol açıyor. Hipotalamusun yan tarafında bulunan
BİLİMveTEKNİK 16  
Eylül 2003
ET AŞISI: UYKU
cı ve vücut ısısı düşüyor. Bu sırada uyandırılan kişiler rüya tanımlamıyor, ancak bazı imajlar gördüklerini ifade ediyorlar. Bu evrede yavaş olan beyin dalgalan, evrenin sonunda hızlanma­ya başlıyor. Yeni evrede beyin dalgala­rının hızı, uyanıklıktaki dalgaların hı­zında. Göz hareketleri hızlanıyor, vü­cutta tam bir gevşeme oluyor ve solu­num kasları dışındaki kaslar adeta felç durumuna geçiyor. Hızlı göz hareket­lerinin olduğu bu evreye "REM" uyku­su deniliyor. Rüyalar temelde bu evre­de görülüyor. REM uykusu sırasında kan basıncı, vücut ısısı ve kalp atışla­rında oynamalar oluyor. Erkeklerin cinsel organında ereksiyon, yani sert­leşme bu evrede görülüyor. Bu evre ilk olarak 15 dakika sürüyor. Bunu
tekrar yavaş dalga evresi İzliyor. Gece boyunca bu evreler birbiri ardına geli­yor. Bu evreler ortama 100 dakikada bir tekrarlayarak devam ediyor. Gide­rek yavaş dalga evresinin derinliği azalıyor ve REM'in süresi uzuyor; ta ki uyanana kadar. İnsan hayatının de­ğişik dönemlerinde, bu uyku evreleri
değişime uğruyor, örneğin, bir bebek genellikle günün 18 saatini uyuyarak geçiriyor. Bu uykunun çoğu derin bir yavaş dalga evresinde geçiyor. Eriş-kinlerse genellikle günde 6-7 saat uyu­yorlar. Bu uykununsa çok az bir kısmı yavaş dalga evresinde geçiyor.
Uyku Sorunu
En sık görülen uyku sorunu, "insomni" denen uykusuzluk hastalığı. Bu kişilerin bir kısmı hiç uykuya dalamazken bazıları gecenin bir yarısında uyanıp bir daha uyuyamıyor. Bu tür rahatsızlıkla­rın tedavisinde anti-depresan denen ve depres­yon, yani bunalım durumlarında verilen ilaçlar kullanılıyor. Bu ilaçlar uyku sağlasa da yavaş dal­ga evresinin derinliğini azalttığı için tam olarak kaliteli bir uyku sağlayamıyor.
Gün içerisindeki sürekli uyku eğilimi de, di­ğer bir uyku sorunu. Bu kişilerin gün içerisinde uyuklamasının nedeni, gece boyunca derîn uyku­ya geçilememesi.
"Uyku apnesi" denen başka bir hastalıksa ki­şinin hayatını tehdit edebilen bir rahatsızlık. Bu hastalıkta, uyku sırasında solu­num kaslarında o derece gevşeme ölüyor ki, bir süre için nefes al­mak bile mümkün olmuyor. Bu nedenle kişiler derin uyku evresi­ne hiç geçemiyor. Uyku apnesi, ani kan basıncı yükselmelerine yol açarak uykuda kalp krizi riskini artırıyor. Gece uykusu­nu alamadığı için bu kişiler gün içinde sürekli uyukluyor ve çeşitli kazalara yol açabiliyor­lar. Bu nedenle uyku apnesi olanların, gün içinde araba kullanması da oldukça sa­kıncalı. Bu hastalığın teda­visi çok kolay değil. Genel­likle aşırı kilolu kişilerde görüldüğü için, ilk yapıla­ması gereken, kilo vermek.               Uyku öncesi alkol ya da sakinleşti­rici ilaçların kesinlikle alınmaması gereki-
yor. Uyku sırasında hava yollarını açık tutabilmek için genellikle bu kişilere bir maske yoluyla ba­sınçlı hava vermek gerekiyor.
Diğer bîr bozukluksa, uyku sırasında ani ka­sılmaların olması. Bu kişiler, kasların gevşediği derin uyku evresine giremiyor ve gece boyunca ani kasılmalarla uyanıyorlar. Tedavisindeyse Par-kinson ya da epilepsi (sara) hastalığında kullanı­lan ilaçlar veriliyor.
Beynin ilginç bir hastalığı da "narkolepsi". İn-
sanın gün içinde çok kolay uykuya girmesine yol açan bu hastalık, REM evresini kontrol eden mer­kezlerdeki sorunlardan kaynaklanıyor. Bu kişiler gün içinde çok hızlı bir şekilde REM uykusuna dalıp rüya görmeye başlayabiliyorlar. Oturdukları yerde, ayakta ya da araba kullanırken rüya görü­yorlar. Bu durum çok ciddi sosyal ve hayati so­runlara yol açıyor. Narkolepsi hastalığı olanların kasları, uyanıkken bile aniden REM uykusundaki gibi gevşeyebiliyor. Tüm kasların bu ani ve geçi­ci felç durumuna "katapleksi" deniyor. Oldukça tehlikeli olan bu durum, gülmek, üzülmek gibi herhangi bir duygusal anda ya da yürürken olu­şabiliyor. Yapılan yeni bir çalışma narkolepsi hastalığının mekanizmasını bir ölçüde ay­dınlattı. California Üniversitesi'nde ya­pılan bu çalışmada narkolepsi hastala­rının beyninde "hipokretin" denen bir mesajcı molekülün düzeyinin, normale göre %85 oranında da­ha az olduğu bulundu. Normal insan beyninde hipokretin sal­gılayan yaklaşık 70 bin hücre var. Narkoleptiklerdeyse bu hücrelerin sayısı 3-10 bine kadar düşüyor. Bu hücre­ler beynin hipotalamus de­nen bir bölgesinde bulunu­yor. Bu hücrelerin neden azaldığı tam olarak bilin­miyor. Çeşitli çevresel fak­törler ya da vücudun kendi ürettiği bir zehirli madde, bu hücreleri yok etmiş olabilir. Di­ğer bir olasılıksa bu hücrelerin vücudun kendi bağışıklık sistemi hücreleri tarafından öldürülmesi.
Eylül 2003 17 BİLİM ve TEKNİK
YENİ TEDAVİ YÖNTEMLERİ
Kök Hücreler
Her derde deva olan kök hücre­ler, beyin hasarında da yararlı. An­ne karnındaki bebekle anne arasın­daki bağlantıyı sağlayan göbek kordonu, kök hücre elde etmek için kullanılıyor. Göbek kordonun­dan elde edilen kök hücrelerin bir kısmı tüm hücre çeşitlerine dönü­şebilecek potansiyele sahip.
Kordondan elde edilen kök hüc­reler, ilk önce özel büyüme faktör-leriyle, farklılaşmamış beyin hücre­lerine dönüştürülüyor. Bu hücreler de üç farklı beyin hücre tipine dö­nüşebiliyorlar: sinir hücreleri olan nöronlar, nöronların beslenme ve korumasını sağlayan "astrositler", ve nöron uzantılarını sarıp iletinin düzgün gitmesini sağlayan "oligo-dendrositler". Laboratuvarda üreti­len yaklaşık 3 milyon kadar hücre daha sonra kan dolaşımına verili­yor. Farelerde yapılan deneylerde, kök hücre enjeksiyonu sayesinde, hasara uğramış hücrelerin %80'i onarılabiliyor. Bu hücrelerin hasa­rı nasıl onardıkları tam olarak bi­linmiyor.
Olasılıkla kök hücreden elde edilen farklılaşmamış hücreler, git­tikleri bölgenin gereksinimlerine göre yapılanıyor ve hasarlı hücrele­rin yerini alıyorlar.
Kök hücrelerden elde edilen si­nir hücrelerinin, beyin hasarından sonraki İlk 24 saat içerisinde veril­mesi gerekiyor.
Bu süre içerisinde verilen hücre­ler çok daha çabuk ve etkili bir şe­kilde hasarlı hücrelerin yerini alı­yor, böylece tedavi başarısı artıyor.
Deney aşamasında olan bu yön­tem henüz klasik tedavi programı­na alınmadı. Belki de önümüzdeki 10-20 yıl içerisinde beyin ve omuri­lik zedelenmelerinde, ya da hücre hasarına yol açan diğer sinir siste­mi hastalıklarında kullanılabilecek.
Gen Tedavisi
Beyin hücrelerindeki hastalıkla­rın bir kısmı genetik şifredeki bo­zukluğa, yani hücre DNA'sındaki de­ğişikliklere bağlı. Genetik şifredeki bozulmalar yanlış kodlamalara, so­nuçta yanlış protein sentezine yol açıyor. Ya da tam tersine hiçbir kod-lama yapılamıyor ve gerekli protein sentezlenemiyor. Hasarlı DNA bölü­münü yenisiyle değiştirmek, yeni bir tedavi yöntemi. Görevini tam yapan yeni DNA, hücrelere gönderilerek hasarlı DNA'nın yerini alması sağla­nıyor. Bu DNA'yı taşımak için kulla­nılan teknikte yeni DNA parçası bir virüsün içerisine yerleştiriliyor ve vi­rüs kan dolaşımına veriliyor. Beyin hücrelerine ulaşan bu virüs, hücre
İçine giriyor, kendi genetik şifresini hücre çekirdeğine göndererek bu­nun hücre DNA'sıyla bütünleşmesini sağlıyor. Hücre DNA'sının arasına sı­zan bu DNA, artık istenilen yeni pro­teini kodluyor. Bu teknikte genellik­le DNA taşıyıcısı olarak adeno ve herpes virüsler kullanılıyor. Labora-tuvar koşullarında Parkinson hasta­lığı oluşturulan maymunlarda yapı­lan bir çalışmada, gen tedavisinin ya­rarları gösterildi. Bu maymunlara enjekte edilen bir genin, Parkinson hastalığından sorumlu bölgelere gi­derek buradaki hücrelerde dopamin sentezini artırdığı gözlendi. Kanser de dahil olmak üzere birçok hastalık için umut kaynağı olan gen tedavisi, beyin ve sinir hastalıklarının tedavi­si için de önem taşıyor.
BİLİMveTEKNİK 18 Eylül 2003
Hipnoz
duyarlı. Hipnoz bir bakıma tel­kin yöntemi. Temelinde telkin yoluyla kişinin tam olarak gevşemesi ve zihnini hip­noz yapan kişiye açması. Hipnoz yapmakla onun te­davi amaçla kullanılması farklı. Birçok kişi hipnoz yapabiliyor ancak bunu ya­rarlı amaçlar, yani tedavi için kullanabilmek belirli bir eğitim ve deneyim gerektiriyor.
Hipnozun esas amacı tedavi. Ağrı ve acıların hipnozla dindirilmesi II. Dünya savaşı yıllarından beri oldukça popüler bir tedavi yöntemi. Bazı diş hekimleri ve tıp doktorları küçük cerrahi girişimler­de hipnozu kullanıyor. Yapılan birçok çalışmada plasebo, yani yalancı ilaçlara göre hipnoz Önemli oranda ağrıyı azaltıyor. Hipnozun diğer bir kulla­nım alanıysa kişinin bilinçaltındaki bazı düşüncele­ri ve gerçekleri ortaya çıkartmak. Freud'a göre ruhsal hastalıkların çoğunun temelinde bilinçaltın­daki çözümlenmemiş çatışmalar yatıyor. Bilinçal­tındaki bu iç çatışmalar hipnoz yardımıyla bilinç düzeyine çıkartılarak burada çözümlenebiliyor. Hipnozun bu özelliği polis soruşturmalarında, sor­gulamalarda da kullanılıyor. Ancak hipnoz sırasın­da açığa çıkan düşünceler her zaman gerçekleri yansıtmıyor. Kişinin hipnoz sırasında hatırladıkları
ceği tartışma konusu. Bir insanın beyni çıkartılıp yerine yeni bir beyin yerleştirildiğinde artık o in­san kendi benliğini kaybediyor, yani kendisi ol­maktan çıkıyor. Bu nedenle, beyni tümden değiş­tirmek yerine, hastalıklı ya da hasarlı kısımları değiştirmek modern tıbbın hedefi.
Son yıllarda sinir hücre nakli üzerinde yoğun çalışmalar var. Geçmişi en fazla 20 yıl öncesine dayanan bu çalışmalar, nöronların gerekli şartlar sağlandığında büyüyebileceğini ve bağlantılar oluşturabildiğini gösterdi. Bu yöntem için gerek­li olan insan beyni hücreleri diğer insanlardan ya da hayvanlardan elde ediliyor. Epilepsi ya da baş­ka bir nedenle beyinlerinin bir kısmı alınan kişi­lerin sağlıklı hücreleri ayrılarak depolanıyor. Alı­nan bu beyin hücreleri laboratuvar şartlarında çeşitli büyüme hormonların tabi tutularak çoğal­tılıyor. Belirli bir sayıya geldiğinde bu hücreler alınarak felçli hastanın kan dolaşımına veriliyor. Bu hücreler hasarlı bölgelere ulaştığında buraya yerleşerek diğer hücrelerle birlikte görev yapma­ya başlıyor. Mikroskop altında incelenen bu hüc­relerin, nakledildiği bölgedeki ev sahibi hücreler­le bağlantı kurdukları gösterildi. Yani nakledilen hücreler, nakledildikleri kişinin hücreleriyle ko ordine çalışıyor. Deneme aşamasında olan bu yöntem halen bazı felçli hastalar üzerinde uygu­lanıyor. Bu yöntemin uygulandığı bazı felçli has­taların omuriliğinde 6 ay sonra bu hücreler tes-pit edilebiliyor.
Beyin hücre nakli için her zaman insan beyin hücresi bulmak mümkün olmayabiliyor. Bu ne­denle hayvan beyin dokusu da nakil işleminde kullanılabiliyor. Domuzların beyinlerinden alınan hücreler deney ortamında yaşatılıp çoğaltılabili-yor. Ancak bu hücrelerin nakli çeşitli etik ve tıb­bi sorunları da beraberinde getiriyor. Domuz beyninin insanda kullanımına bazı dini ve top­lumsal kurumlar karşı çıkıyor. Domuz beyin hüc-
bazen hayalleri olabiliyor. Yani, ger-çek ve gerçek dışı olayları her za­man ayırt etmek mümkün değil. Bu nedenle hipnozla elde edilen bilgiler başka somut kaynaklarla doğrulanmadık­ça kanıt olarak kullanılamıyor. Hipnozun diğer bir özelliği de kişinin o anı hatırlama­ması. Hipnoz sırasında konuştuğu ya da yap­tığı bir şeyi hatırlaması için kişiye o sırada ön­ceden belirli bir sinyal verilmesi gerekiyor. Bu sinyal bir kelime olabiliyor. Daha sonra bu kelime hipnoz yapılan kişiye söylendiğinde o anı hatırlıyor. Bu yöntemle kişilere hipnoz sırasında çeşitli telkin­lerde bulunup, kişi uyandıktan sonra belirli sinyal­leri kişiye söyleyerek telkin edilen görevlerin yapıl­ması sağlanıyor. Örneğin, hipnoz yapılan bir kişiye "elma" denildiğinde kalkıp su içmesi telkin edili­yor. Uyandığında kişi bunu hatırlamıyor. Herhangi bir zamanda o kişiye "elma" denildiğinde nedenini bilmeden kalkıp su içiyor. Bu yöntemin herhalde en yararlı kullanım alanlarından biri, ders çalışma­sını sevmeyen öğrencilerin belirli komutlarla kitap okumaya teşvik edilmesi olur. Tabi bu yöntem ol­dukça zararlı işler için de kullanılabilir. Örneğin be­lirli bir komut verilerek bir kişinin diğer bir kişiye zarar vermesi de sağlanabilir. Bütün bu nedenler­den dolayı hipnozun yalnızca bu işin uzmanları ta­rafından bilimsel olarak yapılması ve bunun ku­rumsal kontrol altında tutulası gerekiyor.
relerinin işlevlerinin insanınkinden farklı olması da ayrı bir sorun olarak gösteriliyor. Domuz nö­ronları insan beynine uyum sağlamayabilir. Hay­vandan insana yapılan naklin, yani "ksenotransp-lant" işleminin aslında en önemli sorunu organ ya da dokuların reddi. Hayvanlardan elde edilen nöronların insan beyni tarafından reddedilme İh­timali de kuvvetli. Beyindeki bağışıklık sistemi hücreleri bu yabancı hücrelere saldırarak onları yok ediyor. Bu engeli aşmak için sürekli yeni ilaçlar geliştiriliyor.
Son yıllarda kök hücrelerden elde edilen sinir hücrelerinin nakli gündeme geldi. Başka bir be­yinden alınan hücrelerin çoğaltılması yerine kök hücreler kullanılarak sinir hücresi oluşturulabili-yor. Embriyodan ya da kordon kanından elde edilen kök hücreler deney ortamında çeşitli bü­yüme hormonlarıyla sinir hücresine dönüştürüle-biliyor. Daha sonra çoğaltılan sinir hücreleri kan yoluyla kişiye veriliyor. Bu hücreler gerekli yerle­re gittiğinde hasarlı hücrelerin yerini alıyor. Bu yöntemin önündeki en önemli sorunlardan biri, hücreleri farklılaştırmak için hangi sinyallerin ve­rilmesi gerektiğinin tam olarak bilinmemesi. Beynin görme bölgesine gidecek nöronla, ısı kontrol merkezine ya da denge merkezine gide­cek nöronların önceden deney ortamında belir­lenmesi için çeşitli büyüme sinyalleri vermek ge­rekiyor. Fakat, bu sinyallerin tam olarak neler ol­duğu, hücrelerin nasıl olup da çok değişik görev­ler aldığı ve farklı mesajcı moleküller salgıladığı tam olarak bilinmiyor. Kişinin kendi kök hücrele­ri de nakil amaçla kullanılabiliyor. İnsanın kendi­sinden elde edilen ve üretilen hücreler kişiye ge­ri verildiğinde bu hücreler belirli bölgelere gidip işlev görmeye, yani bağlantılar oluşturmaya baş­lıyor. Kişinin kendi kök hücrelerini kullanmanın en büyük avantajı bunlara karşı bağışıklık siste­minin hiçbir reaksiyon göstermemesi.
Sigmund Freud'a göre beynin farkında olduğu­muz bilinç düzeyinin altında çoğunlukla hiç farkın­da olmadığımız bir bilinçaltı var. Farkında olmasak da bilinçaltı, davranışlarımızı, duygularımızı, arzula­rımızı, yani kısaca yaşantımızı derinden etkiliyor. Hipnozla ilgili çalışmalar çok öncelere dayanıyor. Franz Anton Mesmer adında bir araştırmacı 18. yüzyılda, hayvanlardaki manyetik dalgaların havaya yayıldığı ve bunların insan tarafından algılanıp di­ğer insanlara aktarılarak hastalıkların iyileştirebile­ceği hipotezini ortaya attı. Daha sonraki yıllarda be­yin gücü ve benzeri güçlerle hastalıkların tedavisi araştırılırken hipnoz konusunda ilk yazılar yazıldı. İkinci dünya savaşında yaralanan askerlerin acıları­nı dindirmek için gerekli ilaç bulunamadığında hip­noz uygulanması bu yöntemi popüler hale getirdi.
Hipnoz esas olarak derin bir gevşeme hali. EEG elektrotlarıyla ölçülen beyin dalgaları bedenin gev­şeme evresindekine benziyor. Bu dalgalar uykuda­ki evrelerden farklı. Hipnozun etkileri, onu uygula­yana göre değil, hipnotize olan kişinin özelliklerine göre değişiyor. Hipnoza yatkın olmak ve uyum en önemli Ön şartlar. İnsanların, %10-15'i hipnoza ol­dukça dirençli. Bir diğer %10-15 kadarına da ol­dukça kolay hipnoz yapılabiliyor. Toplumun geri kalan %70-80'lik bölümüyse hipnoza orta derece
Beyin Nakli
Beynin, halen tedavisi tam olarak yapılama­yan birçok hastalığı bulunuyor. Beynin bazı bö­lümlerinde "dopamin" salgılayan hücrelerdeki bozukluğa bağlı ortaya çıkan Parkinson hastalığı günümüzde birçok orta yaş üzeri insanı etkiliyor. Beyindeki bir proteinin anormal yapımına bağlı olarak bazı nöronların ölümüne yol açan Hun-tington hastalığı, henüz tedavisi tam olarak mümkün olmayan hastalıklardan. Beyin hasarına yol açan durumlar yalnızca hastalıklar değil. Be­yin kanamaları ve kafa yaralanmaları da beyin iş­levlerinin kaybolmasına ve felce yol açabiliyor, Bu tür durumların ve beyin hastalıklarının teda­visi için denenen yöntemler arasında, beynin has­talıklı kısmının sağlam bir beyin dokusuyla değiş­tirilmesi insanların belki de en büyük hayallerin­den birisi oldu. Bir canlının beynini diğer bir can­lıya nakletme fikri oldukça eskilere dayanıyor. Fransız hekimler 1887 yılında giyotinle idam edi­len insanların kasını köpeklere nakletmişler, an­cak bu pek işe yaramamış. 1900' lü yılların baş­larında bilim adamları, suni kan dolaşım makine­si sayesinde kesik köpek kafasını kısa bir süre için yaşatmayı başardı. Kafatasından ayrılan be­yin laboratuar ortamında belirli koşullar sağlana­rak suni olarak bir süre yaşatılabiliyor. Bu şekil­de yaşatılan beyin elektrik dalgaları yaymaya, şe­ker ve su tüketmeye devam ediyor. Maymunlar arasında yapılan kafa naklinden sonra hem be­den hem de beyin iki haftaya varan sürelerle ya­şayabiliyor. Ancak nakledilen beyinle gövdenin omuriliği arasında bağlantı kurulamadığı için hayvanlar felçli olarak yasıyor. Henüz kafa nakli ya da bütün olarak beyin nakli pratikte uygulana­mıyor. İleride de bunun ne derece uygulanabile-
Eylül 2003 19 BİLİM ve TEKNİK
len "beynin plastisitesi" modeli uygar­lık tarihindeki gelişmeyi daha iyi açık­layacak gibi görünüyor. Bu teze göre, her geçen gün beyinin daha büyük kısmı kullanıldığı İçin değil, beyin kendisini gereken koşullara uydurdu­ğu için insanlık tarihinde gelişme sağ­lanıyor. İnsan beynindeki nöronların yapısı klasik görüşlerin aksine sabit değil; her an değişebiliyor. Nöron, dı­şarıdan aldığı uyarılara göre her an yeni bağlantılar oluşturuyor, gereksiz bağlantıları koparıp atıyor. Bağlantı­ların kalıcılığı, alınan bilgilerin ne ka­dar tekrarlandığına, yani ne kadar kullanıldığına bağlı. Nöronlar, çok kullanılan ve işe yarayan bilgileri da­ha kalıcı olmak üzere beyine kazır­ken, kullanılmayan gereksiz bilgileri beyin siliyor. Yani bir bakıma beyin, kapasitesinin ne kadarını kullanacağı­nı kendisi belirliyor. Beyin bu belirle­meyi, dışarıdan algıladığı sinyaller, ya­ni bilgiler ve vücudun gereksinimleri doğrultusunda yapıyor. Bilgilerin bu organizasyonunda, nöronların bağ­lantılarında etkili olan birçok molekül keşfedildi. Bir hücre büyüme faktörü olan GAP-43 adlı proteinin öğrenme­de çok Önemli olduğu gösterildi. Hi-pokampusun hafıza ve öğrenmeden sorumlu CA1 bölgesindeki nöronların üzerinde bulunan NMDA almaçları-
nın sayısının artırılmasıyla, belleğin güçlenebildiği gözlemlendi. Beynin bu plastik yapısı irdelendikçe, belki de birçok sırrı aydınlatılabilecek.
Beyin araştırmalarının en önemli hedeflerinden biri, hastalıkların iyileş­tirilmesi; diğerîyse işlevlerin geliştiril­mesi, öğrenme ve hafızanın geliştiril­mesi bu işlevlerin en önemlisi kabul ediliyor. Bir sayfa dolusu bilginin top-
lamı 300 birim kabul edilecek olursa, 20 milyon kitabın bulunduğu bir kü­tüphanedeki bilgi 2 trilyon, beynin bilgi kapasitesîyse 2,5 trilyon kabul ediliyor. Geleceğin beynini oluştur­mak İçin milyonlarca yıllık evrimi bek­lemek gerekmeyecek. Beyindeki hafı­zadan sorumlu merkezlerin ve mole­küllerin keşfiyle, öğrenmenin molekü-ler yapısı aydınlatılıyor. Bu hücrelerin
beyninden yayılan elektriksel dalgaları değil, çeşitli doğa olaylarının meydana getirdiği elektromanyetik enerji dalgalarını da algılıyor olabilir. Volkan patlaması, deprem gibi bazı doğa olayları çok kısa süre önceden belli ola­biliyor. Deprem öncesi, altıncı hissi insanlar­dan daha kuvvetli olduğu düşünülen birçok hayvanda meydana gelen huzursuzluk, olasılık­la deprem öncesinde yayılan bazı sinyallerin, hayvanlar tarafından algılanmasına bağlı. Do­ğadan yayılan bu tür sinyallerin beyinde algı­landığı bir merkezse henüz gösterilebilmiş de­ğil. Beyindeki birçok bölgenin işlevinin daha aydınlatılmamış olduğu düşünülecek olursa, telepati ve altıncı histen sorumlu, olasılıkla çok az gelişmiş ya da tam aksine çok karmaşık olan bir merkezin bulunması, daha uzun bir sü­re alacağa benziyor.
Feromonlar
İnsanlar arasında, bilinen 5 duyuyu kullan­madan oluşan iletişim ve etkileşimi araştıran
bilim adamları, oldukça ilginç noktalara ulaştı. Hem hayvanlar, hem de insanlar arasında, cin­sel etkileşimi sağlayan bir kimyasal molekül ve bunu algılayan bir merkez bulundu. Türlerin devamlılığı açısından çok önemli olan bu kim­yasallara "feromon" adı veriliyor. Feromonlar, havada kolaylıkla dolaşabilen küçük molekül­ler. Yakın bir geçmişe kadar bu moleküllerin yalnızca hayvanlar tarafından salgılandığı ve al­gılandığı sanılıyordu. Ancak son yıllarda insan­lar tarafından da salgılandığı gösterildi. İlk ola­rak bu molekül koltukaltında saptandı. Fero-monların. karşı cinsin ilgisini çeken ve kadın-erkek ilişkisini düzenleyen önemli bir molekül olduğu gösterildi. Bu molekül birçok hayvanda seks güdüsünü doğrudan tetikliyor. Bazı deniz hayvanları bu molekülü suya bırakarak yakının­daki karşı cinsleri çekiyor ve hemen çiftleşiyor-lar.
Feromonlar, burunda bulunan "vomerona-zal" organ tarafından algılanıyor. Farelerde, fe-
romon almaçlarını kodlayan genler bulundu. Bu tür bin gen, henüz insanlarda bulunmadı, ancak bu, ilgili almaçların olmadığı anlamına gelmiyor. Yapılan bazı çalışmalar bu molekülle­rin kadınlarda "adet kanamalarını düzenlediğini gösterdi. Bu molekülleren algılanmasıyla adet gecikebiliyor ya da daha çabuk başlıyor. Fero-monların insan cinsel dürtülerini de etkilediği gösterildi.
Feromon yalnızca cinsel iletişim için kulla­nılan bir molekül değil. Birçok hayvan bunlar sayesinde haberleşiyor. Hayvanlar arasında gı­da alış verişi, yerleşim sınırlarının çizilmesi gi­bi birçok mesele bu moleküller sayesinde çözü­me kavuşturuluyor. İnsanlar arasındaki telepa­tik haberleşme, bazı doğa olaylarını önceden sezinleme gibi olayların temelinde bu feremon-lar yatıyor olabilir. İnsan vücudu, yaydığı sin­yaller ve salgıladığı moleküller ne kadar anla­şılırsa, bugün bize doğa üstü görünen birçok olay o kadar aydınlatılabilecek.
Eylül 2003 21 BİLİM ve TEKNİK
yüzey almaçlarını artırmak, bağlantı­lardan sorumlu moleküllerin sentezini çoğaltarak bağlantı sayısını ve gücünü artırmak, belleği güçlendirme yolunda­ki önemli hedefler. Belki de ileride, ağızdan alınan bir İlaç sayesinde nöron bağlantıları Önemli ölçüde kuvvetlene­cek, yeni bağlantılar çok daha hızlı ku­rulacak. Beyin kapasitesinin artırılması yalnızca moleküller sayesinde değil, elektronik teknolojideki İlerlemeye pa­ralel geliştirilen mikroçiplerle de olabi­lecek. Beyne entegre edilen bir mikro­bilgisayar, belki de kapasiteyi milyon­larca kez artıracak, öğrenmeyi yüzler­ce kez hızlandıracak. Bir insanın belir­li bir meslek sahibi olmak İçin hayatı­nın ne kadarlık bir bölümünü eğitimle geçirdiği düşünülürse, bu tür gelişme­lerin insana ne kadar zaman kazandı­racağı ortada. Günümüzde, öğrenmey­le harcadığımız zamanı azaltmak için, uyku bile değerlendiriliyor. Uyku sıra­sında beyine gönderilen sinyallerle, öğ­renme ve belleğin geliştirilmesi üzerin­de yoğun olarak çalışılıyor, önümüzde­ki yıllarda yeni bilgiler edinmek için ki­tap okumaya gerek kalmayabilir. Ge­rekli bilgi beyine uyku sırasında gön­derilerek gün içinde uyanık kaldığımız süre, Öğrenilen bilgilerin kullanılması ve hedeflerin geçekleşmesi için değer­lendirilebilir.
Henüz beyine bilgisayar yerleştir­mek gibi değişiklikler yapamasak da, artık beyin dalgalarını kullanabiliyo­ruz. Cisimlerin beyin dalgalarıyla hare­ket ettirilmesi olarak bilinen "telekine­zi", bilgisayarlar ve İleri teknoloji saye­sinde herkesin sahip olabileceği bir özellik olacak. Henüz deney aşamasın­daki çalışmalarda insan ve hayvan be­yin dalgaları kullanılarak cihazlar kontrol edilebiliyor, cisimler hareket ettiriliyor. Kafaya yerleştirilen elekt­rotlar sayesinde, algılanan beyin dal­gaları harekete dönüştürülüyor. İleri­de hiçbir elektrot yerleştirmeden de bu dalgalar algılanabilecek. Çok değil, 50-60 yıl önce, sokakta yürürken eli­mizdeki cep telefonu sayesinde deni­zaşırı ülkedeki yakınımızın sesini duy­mak ya da internet sayesinde yazdığı­mız mektubu çok uzaktaki dostumu­zun anında okuması, birer hayaldi. Benzer şekilde, henüz kablo sistemiy­le algılanan beyin dalgaları da kablo­suz ortamlarda algılanıp çok uzaklara iletilebilecek. Belki cebimizde taşıdığı­mız bir cihaz, beyin dalgalarımızı algı­layıp tüm düşüncelerimizi harekete çe­virecek. Bu teknoloji sayesinde kişiler konuşmadan ya da yazışmadan birbi­riyle haberleşebilecek. Düşüncelerimi­zin anında yazıya, söze ya da harekete dönüştürülmesi, insanlığa büyük za-
man kazandıracak. Böylece geleceğin beyini, tüm gücünü düşünceye vere­rek kendisini daha fazla geliştirebile­cek. Tabii, şimdilik bütün bunlar birer hayal gibi görünse de beyinle ilgili ola­rak'elde edilen bilgiler ve yeni geliş­melerin hızı göz önünde bulundurula­rak, Önümüzdeki 100 yıl içinde ger­çekleşebilecekleri konusunda umut­lanmamak İçin neden yok.
Tabii gelişmeler yalnızca bunlarla sınırlı kalmayacak. İleride birçok be­yin hastalığına çare bulunacak. Bey­nin eskiyen, hastalanan ya da hasar gören kısımları yenileriyle değiştirile­bilecek. Damardan verilen yeni hücre­ler hedefe giderek, eskilerin yerini alacak. Bu da beyin yaşlanmasını ön­leyecek. Devamlılığı sağlanan beyine ait vücut eskidikçe, bu parçalar da de­ğişebilecek. Beynimiz aynı kalmak ko­şuluyla belki de vücut toptan değişti­rilebilecek. Tabii bu düşünce insanlı­ğın sonsuz yaşama arzusunun bir yansıması olabilir. Bilinç düzeyimizde her ne kadar ölümsüzlüğün olanak­sızlığına inansak da, tüm teknolojik ve tıbbi gelişmelerin bilinç altındaki hedefi ölümsüzlük değil mi?.Beyin hücre nakli, kok hücre, gen tedavisi çalışmaları insanlığın ölüme karşı ver-. diği olağanüstü mücadelenin birer ör­nekleri.
BİLİM ve TEKNİK 22 Eylül 2003
BEYİN DALGALARI
Beyinden yayılan elektrik sinyalleri kafatasına bağlanan alıcılarla ölçülebiliyor. Elektroensefalog-ram (EEG) denen bir aletle ölçülen bu sinyallere "beyin dalgaları" deniliyor. Esas olarak 4 tür beyin dalgası var. Bunlar alfa, delta, teta ve beta. İlk bu­lunan beyin dalgasına, Yunan alfabesinin ilk harfi olan alfa deniyor. Bu dalgalar, bir voltun milyonda biri kadar düşük bir voltaja sahip. Saniyede 10 kez salınan alfa dalgaları bir görülüyor bir kayboluyor, yani sürekli mevcut değiller. Örneğin, derin uyku­da ya da aşırı heyecan durumlarında bu dalga ne redeyse hiç yok. Alfa dalgaları, genellikle insanın rahat olduğu, çok fazla efor sarf etmediği durum larda görülüyor. Delta dalgaları, uykunun derin ev resinde ortaya çıkıyor. En fazla saniyede 4 kez dal galanan delta dalgaları, en yavaş titreşen dalgalar. Teta dalgaları uykuya geçerken ya da uykunun ilk evrelerinde görülüyorlar. Bunlar biraz daha hızlı; saniyede 4-7 kez salmıyorlar. Beta dalgaları çok stresli durumlarda, kafamızı toplayamadığımız ve dikkatimizi veremediğimiz zamanlarda ortaya çıkı­yor. Saniyede 13-40 kez salınan beta dalgaları al fa ve teta dalgalarından daha hızlı. Son yıllarda üzerinde çalışılan diğer bir dalga türü de "gama". Gama dalgaları saniyede 40 kez titreşiyor. Bu dal­ganın, algılama bilinç ve entelektüel düşüncenin kaynağı olduğu düşünülüyor.
Her bir dalga türü, bilinç durumunun bir aşa­masıyla bağlantılı. Bu dalgalar arasında eşgüdüm­lü bir geçiş sağlanamazsa çeşitli sorunlar ortaya çı­kıyor. Örneğin, gerektiği zamanda delta ve teta dalgaları oluşmazsa, kişide uykusuzluk sorunu baş­lıyor. Arabanın viteslerine benzetilecek olursa, del­ta birinci, teta ikinci, alfa üçüncü ve beta dördün­cü vites. Arabayı kullanırken nasıl her vitesin ayrı önemi varsa, her dalganın da kendine göre bir öne­mi var. Bu viteslerin geçişinin oldukça yumuşak ol­ması gerekirken, durum her zaman böyle değil. Ör­neğin bir pazartesi sabahı, uykumuzun en derin ye­rinde delta dalgaları üretmekte olan beynimiz, alarmın çalmasıyla bir anda stresli bir güne başla­dığımızı hatırlayıp beta dalgaları üretmeye başlı­yor. Bir fincan kahve sonrasındaysa alfa ve teta dalgalarını iyice baskılayıp beta dalgalarına kendi­mizi alıştırmaya çalışıyoruz. Beynin zıt dalgalara ani geçişi, insanda stres yaratabiliyor. Alfa dalgala­rı günlük performansımızı artıran, beyni stresten koruyan ve genellikle yaratıcı olmamızı sağlayan dalgalar. Bu nedenle bu dalganın baskılanması in­sanda gerilim, yani stres oluşturuyor. Yaratıcılığı­mızı ve günlük hayatımızdaki performansımızı ge­liştirmek için delta dalgalarının artırılması gereki­yor. İnsanın kendisini rahatlatarak stresten uzak kalması, bu dalgaları artırıp performansımızı yük­seltiyor.
Beyin Dalgalarını Kullanmak
Beyin dalgalarını kullanarak cihazları çalıştır­mak, artık hayal olmaktan çıkıyor. Duke Üniversi-tesi'ndeki bilim adamları maymunların beynine yer­leştirdikleri elektrotlarla, beyin dalgalarını bir bilgi­sayara aktardı. Maymunlar, çeşitli hareketleri ya­parken elde edilen dalgalar bir bilgisayarda toplan­dı. Bir nesneyi tutmak, el çırpmak gibi basit hare­ketler sırasında elde edilen beyin dalgaları bilgisa­yar tarafından analiz edilerek sinyallere, bu sinyal-
ler de üç boyutlu görüntülere çevrilerek, bilgisaya­ra bağlı bir robot koluna aktarıldı ve böylece kolun hareketi sağlandı. Bu çalışmalar oldukça umut ve­rici. İkinci aşama, robot kolunun maymunlar tara­fından algılanmasını ve idare edilmesini sağlamak. Bilim adamları bu çalışmaları daha da ileri götür­dü. Berlin'deki bir grup araştırmacı kafaya 128 adet elektrot yerleştirerek EEG ile insan beyin dal­galarını, saptayıp bunları bir bilgisayar programına veri olarak giriyorlar. Bu program, dalgaların ayırı­mını yapıyor ve hangi dalganın hangi harekete ait olduğunu kısmen de olsa söyleyebiliyor. Tabii tüm dalgaların çözümlemişini yapmak oldukça zor; çün­kü beyinde aynı anda birçok bölgeden dalgalar ya­yılıyor. Ancak bazı basit hareketler, bilgisayar sa­yesinde önceden belirlenebiliyor, örneğin, kişinin sağ ya da sol elini kullanacağı, yaydığı dalgalar sa­yesinde önceden anlaşılıyor.
ABD'deki Rochester Üniversitesi bilgisayar bi­limleri laboratuvarında geliştirilen bir bilgisayar sayesinde, televizyon beyin dalgalarıyla uzaktan kumanda edilebiliyor. Bilgisayarı açıp kapatmak isterken insan beyninden yayılan dalgalar bilgisa­yar tarafından algılanıyor. Bilgisayar hangi dalga­nın açma, hangi dalganın kapama olduğunu ayırt edebiliyor. Bu sinyaller televizyona gönderilerek kontrol sağlanıyor. Böylece kişi televizyonu açmak istediğinde yayılan dalgalar "aç" olarak algılana­rak televizyon açılıyor. Kapatmak istediğindeyse bilgisayar tarafından algılanan "kapa" dalgası te­levizyonu kapatıyor. Tabii bu buluş tembel televiz­yon bağımlıları için yapılmış değil. En önemli ama­cı, yerinden kalkamayan ve hareket edemeyen felçli hastaların kendi kendilerine yeterli olmaları­nı sağlamak. Almanya'da yapılan bir başka çalış-madaysa beyin dalgaları kullanılarak felçli bir has­taya bir cümle yazdırıldı. Beynimizden yayılan dal­galar oldukça karmaşık. Aynı anda birçok nöron ateşleme yaparak elektrik yayıyor. Bunları teke tek algılayarak çözümlemek oldukça zor. Bir kon­ser salonundaki alkışların tek başına değil de top­lu olarak algılanması gibi, beyindeki olumlu ya da olumsuz sinyaller bilgisayar tarafından kabaca al­gılanabiliyor. Felçli bir kişiye ilk Önce alfabenin ya­rısı gösteriliyor. Eğer istediği harf o yarıdaysa be­yindeki evet sinyalleri algılanıyor. Daha sonra bu kısım tekrar ikiye bölünerek işlem tekrarlanıyor, ta ki istenilen harf bulunana kadar. Adeta küçük­ken oynadığımız sıcak-soğuk oyunu gibi hedefe ya­vaş ama emin adımlarla yaklaşılıyor. Bu yöntemle
bir sözcüğün yazılması 16 saat kadar sürebiliyor. Buna karşın, bütün gün uğraşarak arkadaşına do­ğum günü kartı yollayan felçli bir hastanın aldığı zevk tüm çabalara değiyor.
Beyin Cipleri
Yalnızca beyin dalgalarıyla çeşitli cihazları kul­lanmak için yapılan çalışmalar, neredeyse basdön-dürücü bir hızla ilerliyor. Artık beyin dalgalarını algılamak için kafaya onlarca elektrot yerleştir­mek gerekmeyecek. Geçtiğimiz yıl Brown Üniver-sitesi'nde yapılan bir çalışmada maymunların bey­nine yerleştirilen bir mikroçip sayesinde beyin dal-
Maymunlar, elektrod implantlarla robot kofları kullanmayı öğreniyorlar.
galan algılanarak bilgisayara gönderildi. Bunu yapmak için ilk önce, maymunlara bilgisayar ekra­nında renkli bir nokta gösterildi. Daha sonra elle­rindeki kumandayı kullanarak bu noktayı hedefe götürmeleri öğretildi. Maymunlar bunu öğrendik­ten sonra beyinlerine bir mikro almaç yerleştirile­rek sinyaller bilgisayara yönlendirildi. Ellerinde kumanda olmayan maymunlar ekrana renkli nok­ta gediğinde bunu yalnızca düşünerek hedefe yö­nelttiler. Böylece ellerini hiç kullanmadan oyunla­rına devam edebildiler.
Bilgisayar programlarının geliştirilmesi saye­sinde beyindeki dalgaların hangi merkezden ve ne amaçla yayıldığı daha iyi anlaşılabilecek. Bu çalış­malar sayesinde belki de yakın bir gelecekte insan beynindeki tüm düşünceleri okumak mümkün ola­bilecek. Kafaya yerleştirilen küçük bir çip sayesin­de insan beyninden yayılan düşünce dalgaları sö­ze ya da yazıya dönüştürülebilecek. Böylece ağzı­mızı ve ellerimizi kullanmadan düşüncelerimizi bil­gisayar yardımıyla söyleyebilecek ve yazabileceğiz. Geliştirilen bu teknolojiler sayesinde birçok araç ya da cihaza uzaktan kumanda edilebilecek. Bu gelişmeler, konuşma ve hareket bozukluğu olan ya da felçli hastalar için çok önemli. Beyin dalga­larıyla kontrol edilen robotlar felçli hastaların ha­yat kalitesini artıracak. Önümüzdeki yıllarda beyin dalgalarını algılamak için, belki de kablolara da gerek olmayacak. Geliştirilecek olan sistemler sa­yesinde, cep telefonlarının havadaki sinyalleri algı­laması gibi, çevreye yayılan beyin dalgaları da al­gılanabilecek. Bu gelişmeler çeşitli hastalıkların tedavisinde çığır açarken diğer bir taraftan insan zihninin mahremiyetini de ortadan kaldırabilecek. Bilimin bu hızlı gidişine bakılırsa, cebimizde taşı­dığımız küçük bir cihazla karşımızdaki insanın ya da çevremizdeki tüm insanların düşüncelerini oku­yabileceğiz.
Uzun bir eğitimle insan denekler, beyin
dalgalarıyla bir mini robotu bir model ev içinde
gezdirmeyi başardılar.
Eylül 2003 23 BİLİM ve TEKNİK