BEYNİN GÖNÜLLÜ KOMUT ZİNCİRİ BİR KUMANDAYLA DEĞİL, İKİ KUMANDAYLA YÖNETİLİYOR

Kaynak: Science Daily, 21 Haziran 2007 
Çeviren: Esin Tezer

St. Louis, Washington Üniversitesi Tıp Okulu’ndaki nöro-bilimadamlarına göre, insan beyninin komut zincirinin üst kademelerinde yapılan bir araştırmada beynin içerisinde bir tane değil, iki tane gönüllü kumanda olduğuna dair kuvvetli deliller bulunmuştur.

Beynin üst kısma uzanan kumanda hiyerarşisini keşfeden bilimadamları, beyin görüntüsünde değişik renklerle renklendirilmiş bölgelerle temsil edilen bir değil iki tane sorumlu beyin ağını bulduklarında hayretler içinde kaldılar.

Hangi alanların birbiriyle çalıştığını belirlemek için; birbirinin içerisinde grup halde bulunan birkaç beyin bölgesinin (beyindeki bölgeler) tepeden-aşağı kontrolüyle başlayıp, yeni bir beyin-tarama tekniği kullandılar.Sonuçları, değişik beyin alanlarını temsil etmek için şekiller kullanıp ve birbiriyle çalışan beyin alanlarına çizgilerle bağlanıp grafikleştirdiklerinde (alt-yarı); alanların grup halinde iki hattın içerisinde beraber olduklarını keşfettiler. Her bir ağdaki alan birbiriyle sık sık konuştu, fakat diğer ağın içerisindeki beyin bölgeleriyle hiç konuşmadı.

Bu sanki, Kaptan James T. Kirk ve Jean-Luc Picard’ın ikisinin de köprüde bulunması ve aynı yıldızgemisini, yıldızgemisi Enterprise’ı kumanda etmeleri gibi. Gerçekte, bu iki kaptan birbirleriyle görüşmeyen fakat hala ortak bir amaçla çalışan—gönüllü, hedefe yönelik bir davranışın kontrolü olan beyin bölgelerinin ağları. Bu, bir kelimeyi okumaktan bir yıldızın şarkı söylemesini araştırmaya kadar çok geniş alandaki aktiviteleri kapsar, fakat nabız atışı veya sindirim gibi gönüllü olmayan aktiviteleri kapsamaz.

Kıdemli Yazar Steven Petersen, Ph.D., ve bilmeye-kavramaya ait Nörobilim ve Nöroloji, Psikoloji Profesörü James S. McDonnell, ‘’Bu büyük bir sürprizdi. Tepeden aşağı kontrole katkıda bulunan birkaç beyin bölgesini biliyorduk, pek çoğumuz en sonunda birbirine bir sistemde bağlı bütün bu bölgeleri gösterecektik, o tepede herkese ne yapacağını söyleyen küçük bir adam var” demektedir.

Bulgular, bu hafta Bilimler Ulusal Akademisi Muamelelerinde çevrimiçi (online) hatta yayınlandı. Bu bulgular, beyin hasarının etkilerini anlamadaki ve böyle hasarları iyileştirmek için olan yeni stratejileri geliştirmedeki çabalara yardımcı olabilir.

M.D./Ph.D. öğrencisi ilk yazar Nico Dosenbach ‘’Mesela, ender bulunan zamanlarda beyin hasarlı olan hastalar uyarıcıya-bağlı davranışlar geliştireceklerdir. Ne zaman belirli bir uyarıcıyla karşı karşıya gelseler, tamamen aynı şekilde yanıt veriyorlar. ‘’Beyin hasarlı olan bir adam bir yatak gördüğünde mobilya mağazasında veya kendi yatak odasında olsun soyunmaya başladı. Bu araştırma, bu hastalara ne olduğuna dair anlayabilmemize yardım edebilir” demektedir.

Bu çalışma; Dosenbach, Petersen ve diğerlerinin 2006 yılında yazdıkları bir tezin devamıydı.

Daha önceki deneylerde; araştırmacılar sürekli aktif olan beyin bölgelerini gönüllüler zihinsel bir göreve hazırlanırken tespit ettiler. Bölgelerin görev gruplarını ve planları; çeşitli beyin bölgelerinin bir hedefi başarmada uzmanlaşmış yeteneklerini kullanmak için yarattığını öne sürdüler.

İsteğe uyarlanmış şekillerdeki beyin gücünün uygulaması, beynin korkunç kabiliyetlerinin merkezindedir. Bu şu manaya gelir, beyin tek bir uyarıcı alır (örneğin, sayfada yazılı olan ‘‘köpek” kelimesini görmek) ve bununla pek çok farklı şeyler yapar. (bunu sesli okur, zihinsel bir resim yaratır veya onunla ilişkilendirilmiş fillerin listesini üretir.)

Petersen’ın grubu, en sonunda beyin bir görev üzerinde çalışmaya gitmeden önce her zaman aktif olan 39 beyin bölgesini teşhis etti. Bunu da; gönüllüler zihinsel görevlerini tamamlarken, belirli beyin bölgelerindeki kan oksijenlenme düzeyi izlerinin fonksiyonel manyetik rezonans imajlama (MRI) taramaları yoluyla yaptılar. Kan oksijenlenmesinin belirli bir beyin bölgesinde artması, o bölgenin göreve katkıda bulunduğunu göstermektedir.

Yeni bir çalışma için; Dosenbach, Petersen ve onun çalışma arkadaşlarıyla birlikte Master öğrencisi Damien Fair ve Bradley Schlaggar, M.D., Ph.D., dinlenme düzeyi fonksiyonel bağlantılı MRI denilen farklı bir beyin tarama tekniği kullandılar. Bu teknik için, gönüllülerin beyinleri taranırken başka bir görevle uğraşmaları yerine rahatlamaları istendi.Yazar Marcus Raichle, M.D., laboratuarda ve başka yerdeki araştırmacılar MRI tarama sonuçlarının gönüllüler boştayken bile oluştuğunu, ve bu değişimlerin beyin fonksiyonuna ve mimarisine faydalı bir kavrayış getirmesi için araştırılabilir olduğunu söylediler.

Dosenbach ve Petersen analizlerini geliştirmek için, görsel grafiklerin çift objeleri arasındaki ilişkisi olan bir matematik branşına, grafik teorisine döndüler. Petersen ‘’ Benzer yaklaşım, Kevin Bacon’ın Altı Derece grup oyununda kullanılmıştır” diye belirtmiştir. ‘’ Kevin Bacon ve o anda belli olmayan diğer oyuncuyu birbirine bağlayan bağlantı zincirini teşhis edene kadar sinemadaki aynı görüntüleri, evlilik ilişkilerini, bir aktörden veya bir aktristen ötekine kadar çiftli bağlantıları kullanırsınız.”

Bilimadamları; orijinal olarak Raichle’nin grubu tarafından geliştirilmiş olan analitik tekniği kullanarak, kan oksijen düzeyleri yükselen ve senkronik halde birbirleriyle yaklaşık olarak aynı anda düşen, beraber çalışır halde gözüken bölgeleri gösterip, beyin bölgelerinin çiftini teşhis etmek için dinlenme hali fonksiyonel bağlantısı olan MRI’ı kullandılar.

Sonuçların grafiğini, her bir beyin bölgesini bir şekille temsil ederek çıkardılar. Çiftli olan beyin bölgeleri arasına ‘kan oksijenlenme modelleri birbirleriyle yeteri kadar karşılıklı ilişkiliyse eğer diye’ bir hat çizdiler.

Dosenbach, ‘’ Herşeyin herşeye bağlı olduğunu bekleyebilirsiniz ve bir çeşit de büyük karışıklıkla karşılaşırsınız, fazla bir bilgiyle karşılaşmazsınız” demiştir. ‘’Fakat bizim bulduğumuz şey bu değildi.Karşılıklı ilişkinin düşük olan düzeylerinde bile, bu grafiklerde iki taraf vardı.Her iki taraftaki beyin bölgesi kendi tarafındaki diğer bölgelerle çok yönlü bağlantılara sahipti, fakat ters taraftaki bölgelerle asla bağlantı kurmadı.

Bağımsız şekilde iki veya daha çok yöneteni olan daimi bir sisteme sahip olmak eşi bulunmaz bir durum değildir. Aslında bu kompleks, adapte olabilen sistem diye bilinen sistem,sıradan bir modeldir. Bilimadamları ağ dinamiği denilen bir yaklaşımı; bu sistemleri, biyoloji, ekoloji,ekonomi, bilgisayar bilimi, sosyoloji ve diğer bilim dallarını da araştırmak için kullanıyorlar.

Kompleks uyarlanır sisteme diğer örnek olarak, birçok bağımsız faktöre bağlı düzenlenen, (ter bezleri, metabolizma ve aktivite düzeyi de dahil) vücut derecesini kanıt göstermektedir. Kontrol eden bir faktör ters giderse, diğerleri onu dengelemek için çalışırlar.

İki kontrol ağının da varolduğunu tespit ettikten sonra, ağların rollerinin içyüzünü kavramak için araştırmacılar, fonksiyonel beyin taramalarına döndüler. Bir ağ, ‘’devam eden” bir sinyale bağlı olan singuloperküler ağını çağırdı. Petersen, ‘’Göreve başladığınızda, bu sinyal harekete geçer” diye açıklamıştır. ‘’Görevi yaparken sabit durur, ve sonra görevi bitirdiğinizde de kapanır.

“Buna karşın frontoparyetal ağı, zihinsel görevlerin başlangıcında ve hatalar düzeltilirken daima aktiftir. Dosenbach, ‘’ Bu ağ dinamiğinde ve adapte olabilen sistemlerde yaygın olan, diğer fikrin de haritasını yapması” demektedir. ‘’ Bu adapte olabilen sistemleri kontrol eden faktörler sık sık değişik zaman dilimlerinde davranırlar.Frontoparyetal ağ, belki daha çok çevrimiçi (online) olabilir, hızlı-adapte olan bir kontrol edici olabilir; fakat singuloperküler ağ, daha kararlı ve yerleşmiş bir ağdır,arka plandaki kontrol edicidir.

Bu singuloperküler ağın değişikliği çağırmadığı manasına da gelmiyor tabii ki. ‘’ Şimdiye kadarki yaptığınız bütün görevi dikkatsizce kafanızdan atmayasınız diye o bunu daha yavaş bir zaman diliminde yapar ‘’ demiştir Dosenbach. ‘’Bu hayret verici: Bir yanda, beyin çok esnek olabilir ve değişen geri bildirime çabucak adapte olabilir, fakat ayrıca bir şeye de kilitlenebilir ve o iş tamamlanana kadar da dikkatini dağıtan şeyleri ayarlar. Ve bu iki ayrı, aynı hedefe doğru çalışan, aslında birbirleriyle konuşmayan kontrol sistemleri bu kuvvetli olası esnekliği yaratırlar.

Çalışmayı tamamlamak için; Petersen ve çalışma arkadaşları kontrole katkıda bulunan daha fazla beyin bölgesini de dahil etmek için analizlerini genişletiyorlar. Onlar ayrıca beyin hasarlı veya engelli olan değişik yaş gruplarından olan gönüllülerin ve hastaların bu beyin ağlarındaki farklılıklarını da tarıyorlar.

(Dosenbach NUF, Fair DA, Miezin FM, Cohen AL, Wenger KK, Dosenbach RAT, Fox MD, Snyder AZ, Vincent JL, Raichle ME, Schlaggar BL, Petersen SE.)

(İnsanlarda adapte olabilen ve sabit görev kontrolü için olan farklı beyin ağları.)

Bu araştırmayı; Ulusal Bilimsel Akademi tutanakları (online basım), Ulusal Sağlık Enstitüsü, John Merck Bilginleri Fonu, Burroughs-Wellcome Fonu, Dana Kurumu, Washington Üniversitesi Rektörü’nün Bursu ve UNCF Merck Master Bilim Araştırma Tezi Bursu desteklemiştir.

Check Also

rem

Yetersiz Rem Uykusu Yağlı Şekerli Gıdalar Tüketme İsteğiyle İlişkili

Rem uyku eksikliği sağlıksız gıdalar tüketme isteğini artırabilir. Uykunun, sağlıksız gıdalar tüketme isteğini kontrol eden ...