Beyne Yerleştirilen ve Depresyonla Savaşan İmplantlar

Beyne yerleştirilen ve depresyonla savaşan implantlar gerçekliğe bir adım daha atıyorlar!

Sessiz bir alana yerleştirilen sismik sensörler gibi, 44 yaşındaki kadının beyninin dış tabakasına da yüzlerce minik elektrot yerleştirildi. Her biri bir susam tanesinden biraz daha büyük olan bu elektrotlar kafatasının altına yerleştirilerek, epileptik nöbetlerin ilk sesleri duyulması amaçlandı.

Elektrotlar araştırmacıların, hastanın beynine eşsiz bir şekilde ulaşmasını sağladı. Kadının onayıyla birlikte Kaliforniya Üniversitesi bilim insanları bu elektrotları, dinleme yapmanın dışında da kullanmaya başladılar. Kadının beyninde farklı noktalarda minik elektriksel depremler başlattılar.

Bu elektriksel vuruşların çoğunluğu hasta tarafından fark edilmedi. Ama araştırmacılar sonunda, tam göz arkasındaki noktayı hedef alarak, aradıkları etkiye ulaştılar. Hastaya nasıl hissettiğini sordular. O da “sinirlerim daha sakinleşti” cevabını verdi.

Diğer katılımcıların beyinlerinde de aynı yere dokunmak aynı sonuçları verdi. 53 yaşındaki bir kadın: “Pozitif ve rahatlamış hissediyorum”dedi. 60 yaşındaki bir başka katılımcı “sanki biraz daha canlı hissediyorum, biraz daha enerji dolu” dedi. Nörobilimci Kristin Sellers: “Beynin bu bölgesine uyarım gönderilmesiyle, katılımcılar biraz daha dik oturuyor ve biraz daha tetikte görünüyorlar.”

Current Biology dergisinde, Aralık 2017 de yayımlanan yazıya göre, hafif sinir dokunuşları sonrası, bu tür pozitif ruh hali değişikliği olması araştırmacıları cesur hedeflerine bir adım daha yaklaştırıyor: çok ciddi depresyon hastası olanların beyinlerine bir cihaz yerleştirerek, yaklaşmakta olan krizi fark edip, beyni bu durumdan kurtarmak.

Güney Carolina Tıp Fakültesi’nde psikiatrist ve sinirbilimci olan Mark George: “Gerçekleşmesi zor gibi görünüyor. Aslında öyle de. Proje sinir bilimi için çok önemli ve öncü bir keşif” diyor. George 30 yıldır depresyon üzerine araştırmalar yapıyor ve bu proje için “sanki aya uzay aracı göndermek gibi bir şey” diyor.

Son yıllarda bilim insanlarından oluşan ekipler, hem ruh hali düşük iken ortaya çıkan nöral sinyalleri belirlemede hem de kişinin duygularını değiştirme yeteneklerinde güzel gelişmeler kaydettiler.

Güçlü hesaplama metotlarıyla bilim insanları son zamanlarda, depresyondaki beyin yapılarının temel özelliklerini anlamaya odaklandılar. Bu özellikler arasında, belirgin bir bölgedeki belirgin beyin dalga çeşitleri de yer almaktadır. Mesela, gözlerin hemen arkasındaki ve de biraz üstündeki bölge. Diğer araştırmacılar da depresyonun altında yatan sorunlu beyin aktivitesini nasıl düzelteceklerine odaklandılar.

Hem beynin dilini öğrenebilecek hem de sonrasında hikaye kötüye gitmeye başladığında ince ayar yapabilecek, vücuda yerleştirilebilir minik bir cihaz son derece önemli klinik bir araç olurdu. ABDde de ağır depresyondaki 16,2 milyon kişinin yaklaşık 3te 1i geleneksel tedavilere yanıt vermiyor. Bu sayı çok fazla.

Devrelerin Hastalığı

George onlarca yıl önce depresyon üzerine araştırmalara başladığında, bu alan hala Sigmund Freud bilgileriyle doluydu. Freud depresyonun nedeni olarak ebeveynlerin kötü davranışlarını ve de bastırılmış öfkeyi gösteriyordu. Kısa süre sonra kimyasal dengesizlik anlayışı ortaya çıktı. Buna göre, beynin kendini onarabilmesi için sadece doğru kimyasal sinyale ihtiyacı vardı. George: “Bu model ‘beyin çorbadır’ diyen modeldi” diyor. Çok önemli bir içeriği-mesela serotonin- biraz fazla karıştırdığınızda, tarif adeta şarkı söylemeye başlayacaktır.

George: “Artık çok farklı görüşlerimiz var.” Beyin görüntülemedeki ilerlemeler sayesinde bilim insanları depresyonu nöral devrelerdeki bir bozukluk olarak görüyorlar. Önemli beyin bölgeleri arasındaki bağlantılardaki değişikilik bir kişiyi depresyona sokabilir. George: “Depresyon yol haritasını tanımlamaya başladık” diyor.

Depresyon bir bozukluk göstergesidir ama duygular ile çok sıkı bir bağlantısı vardır. Öyle görünüyor ki, duygular beynin çoğunu kapsamaktadır. Bilişsel sinir bilimci Kevin LaBar: “Duygular bizim düşündüğümüzden daha yaygın.” LaBar ve Duke Üniversitesi’ndeki arkadaşları, fonksiyonel MRI tarama kullanarak insanlar o duyguları yaşarken, bunların beyindeki belirgin izlerini bulmaya çalıştılar. Örneğin, karamsar şarkılar ve filmlerle yönlendirme yaptıkları duyguların, çok geniş nöral uzantısını buldular.

Fonksiyonel MRI sayesinde bilim insanları, işleyen beynin tüm faaliyet alanını görebiliyorlar. Ama bu geniş görüşün çok düşük bir çözünümü var. Tam ve hızlı bir şekilde beyin aktitesini algılamak ve de değiştirmek için çözünüm gerekmektedir. UCSF projesinde olduğu gibi elektrotların yerleştirilmesi, seçili beyin alanlarına daha detaylı bakılması olanağını sağlıyor. Epilepsi tedavisi olanlardan alınan bu detaylı kayıtlar, sinir mühendisi Maryam Shanechi’nin, beynin duygularını daha kesin olarak tespit etmesini sağladı.

Beyin aktivitelerini görüntüleyen elektrotlara bağlı hastalar hastanede vakit geçirdikçe, duyguları doğal olarak değişti. Arada sırada katılımcılar, önlerindeki tablet bilgisayardan ruh halleri ile ilgili sorulara cevap verdiler. Böylelikle arştırmacılar, hastaların duygular arasında gidiş gelişlerini ölçebiliyorlardı. Daha sonra Los Angeles’taki Southern Californiya Üniveristesi’nden Shanechi ve arkadaşları beyin aktivite verilerini ruh hali ile eşleştirdiler.

İşleri kolay değildi. Beyne yerleştirilen elektrotlar çok büyük bilgi yığını kaydettiler ve bunların çoğunluğu ruh hali ile alakalı değildi. Shanechi ve ekibi, bir algoritma geliştirdiler. Tüm datayı ayrıştırarak, her kişideki bir kaç önemli beyin bölgesini belirlediler. Sonuçta elde edilen dekoder, sadece beyin aktivitesine dayanarak kişinin içinde bulunduğu ruh halini söyleyebilecek. Shanechi: “Her bir kişi için, gerçek zamanlı olarak ruh hallerinin nasıl değiştiğini gösterebiliyoruz.”

Epilepsi hastası insanların duyguları farklı şekilde ele alabiliyor olmaları muhtemel. Ama araştırmacılar hala sonuçların çok daha genele dayanacağını düşünüyorlar. Üzerlerinde deney yapılan 7 kişinin herbirinin beyninde ruh hallerini gösteren kendine has noktalar vardı. Ama ayrıca benzerliklerle de mevcuttu. 4 hastadaki en belirleyici noktalar orbitofrontal korteks idi. Bu bölge gözlerin hemen arkasında yer alır ve UCSF bilim insanalrı ruh halini iyileştirmek için bu bölgeyi uyarmışladır. Shanechi: “Çok heyecanlandık. Çünkü bu sonuçlara derhal varmıştık. Her biri orbitofrontal korteksin öneminin altını çiziyorlardı.”

Beyin bölgeleri arasında orbitofrontal korteks en iyi ağa sahip olanlardan birisi olabilir. Farklı beyin sistemleriyle bağlantıları var, ki bunların çoğu ruh hali için önemli olabilirler. Sellers: “Uyarılabilecek en iyi bölgenin burası olduğunu söylemiyoruz ama bu ağ ile iletişim kurmanın kesinlikle bir yolu burası. Tabiki çok çeşitli başka erişim yolları olması da mümkündür.”

Beyin cerrrahı Edward Chang ve psikiatrist Vikaas Sohal tarafından yürütülen UCSF’nin diğer çalışması, depresyonla ilgili olduğu varsayılan farklı değişklikler ortaya çıkardı: Hipokampüs ve amigdala arasında mesajlar taşıyan beyin dalgaları. Sohal: “Bu iki beyin yapısı, yapı itibariyle sakindirler. Sonrasında ise bir grup kısa aktivite patlamaları görülür.”

Tüm bu çalışmalar depresyonun beyin haritasıyla ilgili müthiş detaylar sunuyorlar. Ama yine de bu imzalar yeterli değiller. Shanechi: “Diyelim ki birinin ruh halini çok iyi biliyorum. Yine de hala, ruh hallerini değiştirmek üzere beyinlerini nasıl uyarmam gerektiğini bilmiyorum.”

Elektriksel Dürtüler

Doktorlar ve bilim insanları onlarca yılardır beyni depresyondan arındırmak için elektrik kullanıyorlar. İlk olarak 1930larda kullanılan elektrokonvülsüf terapi, 1950lere kadar çok yaygın kullanılan bir depresyon tedavisi olmuştu. Bir şekilde minik kıvılcımlarla beyni yeniden düzenleyen modern terapi şekli ise, ciddi depresyonu diğer müdahalelere cevap vermemiş olan insanların tedavisinde hala çok daha etkin.

Depresyon için kullanılan diğer beyin uyarım metotları arasında transkranial direk dalga stimulasyonu (tDCS) de yer almaktadır. Bu metot, kafatasının yüzeyinde yer alan elektrotlara göre uygulanmaktadır. Hala çalışmalar devam ediyor olsa da, tDCS, ruh halini yükseltmek veya iyileştirmek isteyen beyin korsanları arasında çok beğenilmektedir. Hatta derin beyin stimulasyonu bile denendi. Ama bu teknikte ameliyat gerekmektedir ve yerleştirilen stimulatörler manuel olarak ayarlanmalıdır.

Depresyon tedavisi için derin beyin stimülasyonuyla uygulanan klinik müdaheleler nerdeyse kaba kuvvet stimülasyon dürtüleri gibidir. George: “Telleri içeri bağladık ve sürekli olarak yüksek frekansta çalıştırdık. Bu sürekli ve son hız stimülasyon bir çeşit parazit sinyal yarattı. Bazıları için son deece faydalı olurken, diğerlerinde faydalı olmadı. Birkaç kişide depresyonu kaldırmak başarılı oldu. Ama daha sonra Lancet Psychiatry de 2017 de bildirilen daha geniş çaplı klinik denemede hiç bir pozitif sonuç alınmadı.

Boston daki Massachusetts General Hastanesi’nde psikiatrist olan ve yeni stimülasyon metotları üzerinde çalıan Darin Dougherty: “-yerleştir, çalıştır ve kendi haline bırak.- şeklinde uygulanan süreçten çok daha akıllıca bir yaklaşım içinde olmalıyız” dedi. Hastanın ihtiyaçlarına göre davranışını değiştirebilen bir sistem, gerçek zamanda sistemi çalıştırarak ve yönlendirerek, çok daha iyi kontrol düzeyini mümkün kılacaktır.

Dougherty nin iş arkadaşı Alik Widge ve arkadaşları, yönlendirme üzerine çalışıyorlar. Doğru miktarda elektriksel ilacı doğru zamanda ve doğru yere nasıl yerleştireceklerini bulmaya çalışıyorlar ki böylelikle bu karmaşık beyin devreleri yönlendirilebilsin. Epilepsi hastası olan insanlarla yapılan ama yayımlanmamış çalışmalarda Widge, Dougherty ve arkadaşları beyinleri uyarabilmeyi ve böylece de nöral durumlarını dolayısıyla da davranışlarını birazcık da olsa değiştirebilmeyi başardılar.

Şu anda 5. ve son yılında olan bu proje (SUBNET) major depresyondaki, post tavmatik stres altındaki ve anksiyete ve diğer psikiatrik sorun yaşayanlara yardım etmeyi amaçlıyor. Justin Sanchez: “Hastaların neden o şekilde hissetiklerini bilmiyor olmaları ve bu durumu kontrol edemiyor olmaları kendileri için de son derece sıkıntılı bir durum. Onlara ve yakınlarına çok daha farklı seçenekler sunmaya çalışıyoruz.”

Beyin Aikidosu

Widge’in uyguladığı hayvanlarla ilgili çalışmalar ve bilgisayar stimulasyonlarının amacı, nöral devreleri en iyi şekilde dürtmenin yollarını amaçlıyor olmasıdır. Stimülasyon, beynin mevcut beyin dalgalarının zamanlamasına uygun çalıştığında en etkili şekilde çalışır. Widge: “Bu tıpkı beyin ile aikido yapmaya benziyor. Aktivasyonun tam olarak dengede olduğu noktayı bulmaya çalışyorsunuz. Tek yapmanız gereken sadece birazcık dürtmek.” Doğru zamanda doğru noktayı doğru olarak dürttüğünüz zaman, her şey istediğiniz doğrultuda gelişebilir.”

Shanechi’ nin grubu da, beyni en iyi şekilde uyarmayı öğrenmeye çalışıyorlar. Bilgisayımsal modelleri kullanan Shanechi ve arkadaşları, belirgin stimülasyon türlerinin depresyona bağlı beyin aktivitesini kontrollü şekilde nasıl değiştireceklerini öngördüler.

En iyi şekilde nasıl stimüle edileceğine dair ip uçları aynı zamanda Current Biology dergisindeki çalışmada da yayımlandı. Bu çalışmada 44 yaşındaki bir kadının stimülasyon(uyarım) esnasındaki sakin ruh hali anlatılmaktadır. Orbitofrontal korteksteki tek ve sürekli elektriksel stimülasyonların hem yakındaki hem de uzaktaki nöral dokular üzerinde farklı etkileri oldu.

Gelecekte Olacaklar

Birinin günlük yaşamında, beyninin içinde bir cihazla yaşaması ve üstelik de bu cihazın duyguları etkileme gücünün olması son derece rahatsız edici gelebilir. Ama araştırmacılar pek çok şeyin ruh halimizi değiştirdiğini vurguluyorlar. Mesela meditasyon, egzersiz ve alkol. Ayrıca ABD de 12 yaş üstündeki kişilerin nerdeyse % 13 tarafından kullanılan antidepresanları da unutmayalım. George: “Ruh halimizi değiştirmek ve daha iyi kılmak için ilaç almayı hiç problem etmiyoruz. Bunun bir cihaz kullanmaktan farkı olduğunu düşünmüyorum.”

Tabiki henüz böyle bir cihaz yok. Bilim insanalrı hala nerede ve nasıl uyarımda bulunacaklarını bilmiyorlar. Eldeki dataya bakılacak olursa, muhtemelen bunun cevapları da herkes için farklı olacaktır. Protokoller net olsa bile, işi yürüten donanım hala hazır değil. Son yapılan “ruh hali değiştirme” çalışmalarında, insanların kafataslarından çıkan kablolar, harici büyük bilgisayralra bağlıydı, ki bu da hareket edebilmeyi zorlaştıran bir etken.

Başarılı olabilmek için tüm donanımın kafatasının altında yer alması gerekir. Bu taktirde çok hızlı değerlendirmeler yapabilecek ve de gerektiğinde nöral davranışı nasıl ayarlayacağını bilecektir. Widge: “Bu hedefin ulaşılmasına daha çok var. Tüm sistem- ki buna elektrotlar, işlemci ve güç kaynağı da dahil- kompleks algoritmaları halledebilecek çabukluğa erişebilecek şekilde yeniden geliştirilmelidir. Ayrıca sistem canlı bir insan bedeninde sürekli kalabilecek kadar dayanıklı ve de sık sık batarya değişimini gerektirecek durumlardan uzak olabilecek kadar güçlü olmalıdır.”

Araştırmacılar ileride bir gün bu cihazı kullanabilmeyi, bunun ardındaki depresyon dışındaki diğer problemlerle ilgili teorileri de gerçekleştirebilmeyi umut ediyorlar. George: “Eğer ruh haliyle ilgili teorilerde işe yararsa, mesela bağımlılık gibi başka konularda da neden kullanmayalım ki?”

Aslında Widge, Dougherty ve arkadaşlarının etkilemeye çalıştığı bazı beyin devreleri kişinin yeni deneyimler araştırma tercihini de kapsıyor.
Uzmanlar şimdilik olasılıkların mümkün olduğunu söylüyorlar. Gelecek yıllarda bilim insanlarının beyne erişim sağlama ve belirgin şekillerde etkleyebilme olasılıkları mevcut. Belki de beyin, bedenin diğer herhangi bir bölümünden çok daha fazla sürekli dönüştürülmek üzere tasarlanmıştır.

Widge: “ Milyarlarca yıl süren evrim sonucu kendi kendini değiştirebilme kapasitesine sahip bir beyin oluştu. Beyin kendini stresli bir duruma sokabilir ama ayrıca kendini böyle bir durumdan çıkarabailir de. Makina orada. Sadece nasıl çalıştıracağımızı bilmeliyiz.”

Çeviren : Sıdıka ÖZEMRE
https://www.sciencenews.org/article/brain-electric-implants-treat-depression-closer-reality