Beyin, kıvrımların ve çıkıntıların niteliği olmayan bir yayılımı gibi görünür. Fakat, beyin aslında görünmeyen bölgeler halinde bölüm bölüm ayrılmıştır. Her bir bölüm kendi niteliğince uzmanlaşmıştır. Bazı nöron grupları yüzleri fark ettiğimizde aktif hale gelirken, diğer gruplar bir şeyler okuduğumuzda; başka gruplar ise ellerimizi kaldırdığımızda aktif hale gelir.
Pek çok uzmanın nöroloji biliminde bir kilometre taşı olarak tanımladığı 2o Temmuz 2016’da, araştırmacılar beynin daha önce bilinmeyen 100 bölgesinin detaylandırıldığı yeni ve muhteşem bir haritasını yayınladılar –bu insan aklının düzeneğine eşi benzeri görülmemiş anlık bir bakıştı.
Artık, bilim insanları, çocuklarınkinden tutun da, onlarca yıl nasıl geliştiğinden, Alzheimer ve şizofreni gibi rahatsızlıklarla dengesini nasıl kaybettiğine kadar pek çok konuda beynin boyutlarını sanal olarak anlamaya giriştiklerinde bu kılavuzu temel alacaklar.
Çalışmayla ilgili konuşan Kaliforniya Üniversitesi’nden nörolog David Kleinfeld, “Bu, bizim, neden biz olduğumuzu anlamamıza yönelik önemli bir adım,” diyor.
Bilim insanları, söz konusu haritayı beynin gizli bölümlerini, yüzlerce denekten toplanan, önceden girişilmiş olandan çok daha fazla sayıda ve çok daha sofistike muazzam veri miktarlarını tanımlamayı “öğrenmiş” yapay zeka programlarını çalıştıran ileri tarayıcılarla ve bilgisayarlarla yarattı.
Önemli bir ilerleme olsa da yeni atlas, beynin çalışma sistemleri üzerine söylenebilecek son söz değil. Bilim insanlarının beynin her bir bölümünün çalışırken neler yaptığını ortaya çıkarması onlarca yıl alabilir.
Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden bir nörolog olan ve bu araştırmaya öncülük eden yetkili Matthew F. Glasser, “Bu haritayı, elde edilen sonucun 1.0 versiyonu olarak düşünmelisiniz,” diyor. “Elde ettiğimiz verinin daha iyi bir hale geldiği ve daha fazla gözün bu veriye baktığı bir 2.0 versiyonu olabilir. Umuyoruz ki bu harita, bilimin ilerlemesiyle birlikte evrim geçirerek gelişir. ”
Beynin gizli coğrafyasının ilk ipuçları 150 yıldan fazla bir süre önce ortaya çıkmaya başladı. 1860’larda Doktor Pierre Paul Broca’nın ilgisini konuşma yeteneği olmayan iki hastası çekti.
Bu iki hastası öldüğünde Broca onların beyinlerini inceledi. Korteks olarak tanımlanan dış tabakada her iki hastasının da aynı doku yamasının verdiği zarardan etkilendiğini buldu.
Beynin bu bölümü bugüne kadar Broca alanı olarak adlandırıldı. Son yıllarda bilim insanları, insanlar konuştuklarında ve söylenenleri anlamaya çalıştıklarında beynin bu bölümünün aktif hale geldiğini ortaya çıkardılar.
1800’lerin sonlarında bir grup Alman araştırmacı korteksin diğer bölgelerini tanımladı; her biri hücrelerin belirli tiplerine sahip bu bölgeler benzersiz bir şekilde birlikte paketlenmişlerdi. 1907’de Korbinian Brodmann beynin 52 bölgesinin bir kataloğunu yayınladı.
Nörologlar, çalışmalarında, o zamandan beri kendi araştırmalarıyla ulaştıkları yeni bölgelere mütevazı birer numara ekledikleri kendi el çizimi haritalarına dayandılar. Dr. Glasser, “Bu, beynin neresinde bulunduğunuzu belirlemek için standarttır,” diyor.
Üç yıl önce Dr. Glasser ve meslektaşları yeni bir standart oluşturdular. Bu araştırmacılar, haritalarını 1.200 gönüllünün üzerinde güçlü yeni tarayıcılarla çalışarak toplanmış ve Human Connectome isimli projelerinde toplanan veriyi dikkate alarak çizdiler. (Connectome, beynin içerdiği tüm nöronları ve sinir yollarını gösteren diyagrama verilen isimdir.)
Proje ekibi her bir katılımcının beyninin yüksek çözünürlüklü görüntülerini kaydetti ve sonra beynin bellek, dil ve diğer tür düşünceler üzerinde saatlerce süren testler boyunca sergilediği aktivitesini kaydetti.
Bilim insanları önceki çalışmalarda korteksin haritasını çıkarmak için bir seferde sadece bir tür kanıta bakmışlardı – örneğin hücre düzenlemeleri gibi. Human Connectome projesi, beyin üzerinde çok daha detaylı bir şekilde çalışılmasını mümkün kıldı.
Beyin aktivitesine ek olarak bilim insanları aynı zamanda beynin anatomisine de bakıyordu. Örneğin, nöronları yalıtan yağlı bir madde olan Miyelinin miktarını ölçtüler. Korteksin bir bölgesinden diğerine değişen Miyelin düzeylerinde keskin karşıtlıklar buldular.
Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde Human Connectome projesinin baş araştırmacısı David C. Van Essen “Erişim sağlayabildiğimiz 112 farklı bilgi tipine sahibiz,” diyor.
Bilim insanları bu değişkenleri kullanarak korteksin belirgin bölgelerini fark edecek, 210 beyinden gelen veriyle çalışan bir bilgisayarı işleme aldı. Bu bilgisayar, belirgin Miyelin, aktivite ve diğer karakteristiklerin kombinasyonlarının profilini bir kez oluşturduğunda bilim insanları bunu diğer 210 beyinde test ettiler.
Söz konusu bilgisayar yeni beyinlerdeki bölgeleri tam olarak yüzde 96.6 oranında tespit etti. Bilim insanları beyindeki özelliklerin sadece küçük bir miktarının beyni haritalandırmak için yeterli olduğunu keşfettiler. Bu şu anlama geliyor; araştırmacılar bir bireyin beynini haritalandırmak için bir tarama saati süresinin biraz fazlasıyla bu metodu kullanabilecekler.
Söz konusu harita, birbirine yakın bilindik 83 bölgeyi -Broca alanı gibi- kapsamasının yanında, bilinmeyen ya da unutulmuş olan 97 bölgeyi de kapsıyor.
Örneğin, 1950’lerde Alman araştırmacıların dikkatini beynin, nöronların komşu bölgelerle karşılaştırıldığında az miktarda Miyelin içeren kısmındaki bir yama çekti. Fakat, bu bulgu önemsenmeyerek hemen unutuldu.
Dr. Van Essen “İnsanlar bunu görmezden gelme eğilimindeydi ve bu bilgi literatürde kayboldu,” diyor.
Söz konusu bilgisayar bu tuhaf bölgeyi yeniden keşfetti ve Dr. Van Essen ve meslektaşları bu bölgenin insanlar hikâye dinlerken alışılmadık biçimde aktif hale geldiğini ortaya çıkardı. Bu buluş araştırmacıların 55b olarak adlandırdıkları bölgenin Broca alanıyla birlikte beyindeki bir dil şebekesinin parçası olduğunu belirtiyor.
Bilim insanları, korteksin diğer parçalarında önceden tanımlanmış bölgeleri daha küçük bölgelere parçalama olanağına sahipti. Örneğin, araştırmacılar beynin önüne yakın geniş bir bölgenin, prefrontal korteksin sırt yanının aslında bir düzine daha küçük bölgelerden oluştuğunu keşfettiler.
Bölge karar vermekten aldatmaya doğru sıralanan pek çok farklı düşünce türü boyunca aktif oluyor. Yeni tanımlanmış küçük parçaların her birinin, bu görevlerden biri için önemli olması mümkündür.
Bilim insanları tarafından geliştirilen bilgisayar programı, korteksin haritalanmasında o kadar başarılı oldu ki program gizli bölgeleri alışıldık olmayan şekillere girdiklerinde bile tanımlayabildi. Örneğin, araştırma öznelerinin on ikisi, iki izole edilmiş yamaya ayrılan bir 55b bölgesine sahipti. (Araştırmacılar bunun öznelerin dili nasıl kullandıklarını etkileyip etkilemediğini bilmiyorlar.)
Diğer nörologlar yeni haritanın beynin çark dişlisinin nasıl birbirine geçtiğini anlamalarına izin vererek kendi deneyimlerini de şekillendirmesini umuyorlar.
Beyin aktivitesi ve zeka arasındaki bağlantıları bulmak için Human Connectome projesini kullanmış olan Yale Üniversitesi’nden doktora öğrencisi Emily S. Finn “Sonraki büyük adım, bunun, daha fazla güç kazanmak açısından ne işe yarayacağını görmektir,” diyor.
Dr. Kleinfeld, diğer araştırmacıların yeni haritanın doğruluğunu teyit etmenin yollarını bulacağını tahmin ediyor. Örneğin, genetik denemesi: Korteksin 180 bölgesi gerçekten belliyse, o zaman her birindeki nöronlar aktif genlerin belirli bir kombinasyonu paylaşmalıdır.
Dr. Kleinfeld, “Dokunun bir karışımını alıp bu karşımı genetik olarak farklılaştırıp farklılaştıramayacağınızı görerek bu 180 bölgeye girmeyi hayal edebilirsiniz,” diyor.
Pek çok uzman, beynin -daha yakın incelemede- kendi bütünlüğü için işbirliği yapan bölgelerinin ortaklığının daha büyük olduğunun ortaya çıkacağına inanıyor.
Pennsylvania Üniversitesi’nde çalışan bir nörolog olan Danielle S. Bassett, “Bu bölgelerin çoğunun daha küçük parçalardan oluşuyor olması ihtimalinin yüksek olduğu çok açık,” diyor.
Dr. Van Essen, kendisi ve diğer bilim insanlarının, genç beyinlerin gelişimini izlemek ve Alzheimer gibi hastalıkların neden olduğu değişikliklere bakmak için bu haritayı kullanıyor olacaklarını belirtiyor.
“Mucizeler ve kolay cevaplar beklememeliyiz,” diyor Essen, “ama hepimiz ilerlemeye hız kazandırmak için harekete geçtik.”
Yazar: Carl Zimmer
Çeviren: N. Cumhur Özkaya
Kaynak: The New York Times