Beynimizin Yeni Yol Haritası

Nörobiyolglar, fizikçiler ve matematikçiler bir ortak çalışma ile beynin içindeki sinirsel hatların elektrik düzenlemesini belirlemeyi hedefliyor. Bu girişim beyin araştırma sahasının en büyük projesi olarak nitelendiriliyor. Projenin amacı, beynin içindeki tüm sinapslarn, sinir hücrelerinin ve yapılanmanın bir kartını çıkarmak.

Daha önceki araştırmalar yalnıza anatomik numuneler üzerinde gerçekleştirilebiliyor ve bu nedenle beynin yol haritasındaki sadece ana hatlar belirlenebiliyordu. Bugün ise manyetik rezonans tomografisi ile en ince hatlar dahi tespit edilebildiğinden, elektrik akımının omur iliğe doğru nasıl aktığı dahi gözlemlenebiliyor.

Cambridge’deki Havard Medical School’da çalışan beyin araştırmacısı Van Wedeens, nörobiyolog, matematikçi ve fizikçilerin son düzey modern teknolojilerle beynin tüm dokusunu, liflerini ve yapısını çözmek üzere bir araya gelen grupta yer alıyor. “Connectom” (“bağlantı bütünü”) diye adlandırılan bu proje ile beyin yapısı konusunda son noktayı koymaya hazırlanan bilim adamları, özellikle düşüncenin nasıl meydana geldiğini anlamaya çalışacak.

Karşıt görüşü savunan bilim adamlarının bir kısmı, 19. yüzyıldan bu yana anatomlar ve hücre araştırmacıları tarafından beyin bölümlerinin büyük bir kısmının açığa çıkarıldığını, hatta işlevlerinin de büyük ölçüde belirlendiğini, ancak buna rağmen belirli bir noktadan sonra felsefi boyutta asla ciddi bir ilerlemenin kaydedilemediğini ileri sürüyor. Üst düzey teknolojilerin dahi beynin içersinde bulunan “beyaz maddeyi” net bir şekilde izleyemediğini hatırlatan eleştirel bilim adamları, asıl sinir alış verişinin ise ne yazık ki tam burada gerçekleştiğine dikkat çekiyor.

“Asıl sorun, beynin içindeki organların keskin biçimde birbirinden ayrılmış olmamasından kaynaklanıyor”, diyen Wedeen sözlerine açıklık kavuşturmak üzere, kalbin net bir şekilde mideden veya ciğerden ayırt edilebildiği örneğini veriyor. Beyinde ise birbirinin üstüne binmiş ve içiçe geçmiş yapılanmanın mevcut olduğunu anlatan araştırmacı, tek bir yerde birçok farklı yönlerden gelen yolların kesiştiğini bildiriyor ve “bu durumda hiç bir anatom beynin kartını tertemiz biçimde çizemiyor”, diyor. Manyetik rezonans tomografları araştırma için her ne kadar önemli bir araç niteliği taşısalar da, bu yolla elde edilen renkli ve kısmen üç boyutlu resimler dahi, hangi hücrelerin iletişime geçtiğini ve alış-veriş sırasında tam olarak neler yaptığını açıklamakta yetersiz kalıyor.

MRT (manyetik rezonans tomografisi) ile vücutta bol miktarda bulunan suyun bileşeni olan hidrojen atomlarının güçsüz manyetizmasından faydalanılıyor. Yer çekiminin 100.000 katı güçlü bir süper mıknatıs ile hidrojen atomlarının çekirdekleri belirli bir doğrultuda yönlendiriliyor. Ardından bu çekirdeklerin güçlü bir elektrik darbe ile uyarılmasıyla, çekirdeklerin yalpalaması sağlanıyor. Sarsılan bu çekirdeklerin eski yönlerine yeniden doğrulması sırasında radyo dalgaları salgılıyor. Bilgisayara bağlı olan beyinden salgılanan bu radyo dalgaları sayesinde, yoğun hesaplamalar sonucu sinir yollarının yapılanması ortaya çıkartılıyor. Bu sayede yalnızca sinir hücrelerinin yeri değil, aynı zamanda bu hücreden iletilen elektrik akımının yönü de belirlenebiliyor.

Beynimizin Yeni Yol Haritası

Bilgisayardaki yazılımı bir mikroskop merceğine benzeten Wedeen, “nasıl ki mikroskobu doğru ayara getirdiğinizde birden çok daha fazla şeyler görebiliyorsanız, bu yazılım ile de beyin hakkında çok daha ayrıntılı bilgi elde edilmesi mümkünleşiyor”, diyor. Hücrenin yeri ve yönü tespit edildikten sonra söz konusu yazılım bu bilgilere göre her hücreye belirli bir renk atıyor. Aynı yönde hareket eden tüm hücreler aynı renkte olduğu için, elde edilen yol haritası, araştırmacılara hücrenin yerleri, yönleri ve kesişme noktasıyla ilgili bir bakışta birçok bilgi birden verebiliyor. Wedeen, elde edilen resimler, herhangi bir resim olmayıp beynin gerçekçi yapılanmasını bildiren beş boyutlu veriler olduğunu söylüyor.

Beş boyutlu verilerin üç boyutu hücrelerin yerleri hakkında bilgi içerirken, geriye kalan iki boyutu da yön tespiti için büyük önem taşıyor. Bu yöntemi kullananlar arasında bulunan, İndiana Üniversitesinde görevli Alman beyin araştırmacısı Olaf Sporns ve çalışma arkadaşları, geçen sene insan beyninin yüksek çözünürlüklü kartını yayımladı. Sporns, “bu haritayı çıkarırken, bugüne kadar hiç tespit edilmemiş yeni bir beyin bölümü bulduk. Yetişkin bir elin avuç içi kadar büyük olan bu beyin çekirdeği, beyin ağlarıyla o kadar yakından bağlantılı ki, merkezi bir rol oynadığı kesin”, diyor. Söz konusu beyin çekirdeği, büyük beynin üst tepeciğinde bulunuyor. Bu bölge, özellikle dinlenme sırasında yoğun bir etkinlik gösteren bu bölge, daha önceki araştırmalarda bazı bilim adamlarının dikkatini çekse de, anatomik şekli bilinmediğinden büyük bir başarı olarak karşılanıyor. Buna rağmen bu düğümün ne işe yaradığı ve işlemi hakkında henüz bir bilgi elde edilmiş değil.