• Sonuç bulunamadı

Beynin Karanlık Enerjisi

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Beynin Karanlık Enerjisi"

Copied!
5
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)
(2)

Beynin Karanlık Enerjisi

Bir kitabı okurken beynimizde neler olur? Şarkı söylerken, resim yaparken, yazı yazarken,

araba kullanırken ya da tenis oynarken beynimizin hangi bölgeleri daha etkindir?

Pek çoğumuzun aklına gelebilecek dikkat çekici ve çarpıcı sorular bunlar. Nitekim çokça

araştırmanın yapıldığı konuları da temsil ediyorlar. Peki ya hiçbir şey yapmazken, öylece

dururken, serbestçe düşüncelere dalıp gittiğimizde beynimizde neler oluyor?

Buysa, belki de adı üstünde “hiçbir şey yapmadığımız” için, pek sormadığımız bir soru.

Aslında bu durum bilim insanları için de uzun süre farklı olmamış ancak şimdilerde beynin

zihnimizin pasif olduğu düşünülen durumlardaki etkinlikleri, bilim dünyasının

en gözde araştırma alanlarından biri olmaya başladı.

Bilimsel Programlar Uzman Yardımcısı, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi

>>> İlay Çelik

(3)

Y

akın zamana kadar çoğu sinirbilimci, insan dinlenme durumundayken beynin uyku du-rumuna geçtiği görüşündeydi. Bu görüşe gö-re dinlenme halinde beyindeki etkinlik tıpkı hiçbir kanalı çekmeyen bir televizyondaki karlı görüntü gi-bi gi-bir gürültüden ibaret. Ancak son yıllarda sinirsel görüntüleme teknikleri kullanılarak yapılan incele-meler durumun hiç de böyle olmadığını gösteriyor. Görünüşe göre insan arkasına yaslanıp öylesine du-rurken beyinde önemli miktarda anlamlı etkinlik ce-reyan ediyor.

Bulgular, bir insan oturup hayal kurarken, yatıp uyurken, hatta anesteziyle uyutulmuşken bile farklı konumlardaki beyin bölgelerinin birbiriyle iletişim halinde olduğunu gösteriyor. Beynin varsayılan du-rumu olarak adlandırılan bu durum, beynin şimdiye kadar fark edilmemiş bir sistemi olan ve beynin var-sayılan durum ağı (DMN) olarak adlandırılan siste-min keşfiyle daha iyi anlaşılmaya başladı. Bilinçli ha-reketlerimizi sinir ağlarının sağladığı kontrol saye-sinde gerçekleştirdiğimiz biliniyor ve sinir ağları si-nirbilimin en popüler konuları arasında. Ancak dik-katler şimdi belirli eylemlerde bulunurken etkin hal-de olan ağlardan hiçbir şey yapmadığımız zaman et-kin olan DMN’ye çevrilmiş durumda çünkü bu ağın çok önemli işlevler üstlendiği düşünülüyor.

DMN’nin kesin işlevleri hâlâ araştırılıyor olsa da beynin, anıları ve gelecekte olabilecek olaylar için ha-zırlık gerektiren sistemleri düzenlediği düşünülüyor. DMN, beynin bütün bölümlerinin gerektiğinde ha-rekete geçmek üzere eşgüdümlü olarak hazır durum-da olmasını sağlamadurum-da önemli bir görev üstleniyor olabilir. Ayrıca eğer DMN beyni bilinçli etkinlikler için hazırlıyorsa DMN’nin işleyişinin bilinçli deneyi-min doğasına ilişkin ipuçları sağlayabileceği düşünü-lüyor. DMN’de oluşacak bozuklukların bazı basit zi-hinsel hataların ve Alzheimer hastalığından depres-yona, karmaşık beyin hastalıklarının arkasında yatan sebep olabileceğini düşündüren bulgular da var.

Karanlık Enerjinin İpuçları

Aslında beynin sürekli etkin halde olabileceği ta-mamen yeni bir düşünce değil. Bu düşüncenin sa-vunucularından biri, beyindeki elektriksel etkinliği ölçerek dalgalar şeklinde gösteren elektroensefalog-ram tekniğini geliştiren Hans Berger. Berger, yaptı-ğı ölçümler sırasında gözlemlediği, süreklilik göste-ren elektrik sinyallerinden merkezi sinir sisteminin her durumda dikkate değer bir etkinliğe sahip oldu-ğu sonucunu çıkarmıştı. Ancak bu görüşü, sinirbi-limde başka görüntüleme teknikleri yaygınlaştıktan

sonra bile pek kabul görmemişti. 1970’lerin sonunda glikoz metabolizması, kan akışı ve oksijen alımı öl-çümlerinden yola çıkarak sinirsel etkinliği belirleyen PET (pozitron yayılımı tomografisi), 1992’de ise ay-nı amaçla beyindeki oksijenlenmeyi ölçen fMRI (iş-levsel manyetik rezonans görüntülemesi) geliştirildi. Bu teknikler beyin bir işe odaklansa da odaklanma-sa da ölçümler yapılmasını mümkün kılıyordu an-cak yapılan incelemelerin kurgusu kaçınılmaz ola-rak beynin belli bir işe odaklanmadığı sürece olduk-ça pasif bir durumda kaldığı düşüncesinin yerleşme-sine yol açtı.

Belirli bir algıda ya da davranışta etkin olan beyin bölgelerini saptamaya yönelik deney düzenekleri ta-sarlamak sinirbilimdeki tipik bir yaklaşım. Bu amaç-la hazıramaç-lanan en iyi deney kurgusu ise iki durum-daki beyin etkinliğini karşılaştırma şeklinde. Mese-la sesli okumada önemli oMese-lan beyin bölgelerini bul-mak için, kontrol durumu olarak içinden okuma sı-rasındaki beyin görüntüleriyle test durumu olarak dışından okuma sırasındaki beyin görüntülerini kar-şılaştırıyorlar. Bu karşılaştırmayı tam olarak yapabil-mek için de içinden okuma durumundaki görüntü-nün sayısal piksel değerlerini sesli okuma durumun-dakinden çıkarıyorlar, bu çıkarma sonucunda sin-yal değeri taşıyan bölgelerin de sesli okuma sırasında etkin hale gelen beyin bölgeleri olduğu kabul edili-yor. Sonuç olarak içsel etkinlik olarak nitelenebilecek her türlü etkinliğe dair bilgi atılmış ya da yok sayıl-mış oluyor. Bu şekildeki bir yaklaşım da ister istemez beynin belli kısımlarının belli bir davranıştan önce pasifken davranış sırasında etkin hale geldiği görü-şünü oluşturuyor.

Belli bir işle uğraşmayıp serbestçe düşüncelere daldığımız durumda beynimizde neler oluyor? Bilim ve Teknik Mayıs 2010

(4)

Beynin Karanlık Enerjisi

Ancak yıllar içinde pek çok araştırma grubu bir in-sanın hiçbir şey yapmayıp dinlendiği ve düşüncelere daldığı durumdaki beyin etkinliğiyle ilgilenmeye baş-ladı. Bu ilgiyse birtakım gözlemlerden ve bulgulardan elde edilen ipuçlarından kaynaklandı.

Bu ipuçlarından biri, çeşitli beyin görüntüleme tek-nikleriyle elde edilen görüntülerin çıplak gözle incelen-mesi sonucu fark edildi. Görüntüler beynin birçok böl-gesinin hem test hem kontrol durumlarında, yani hem belirli bir davranışın olduğu hem de olmadığı durum-larda beynin birçok bölgesinin etkin durumda olduğu-nu gösteriyor. Zaten bu görüntülerin çıplak gözle karşı-laştırılmasının zor olup gelişmiş bilgisayar programları gerektirmesi de bu varsayılan beyin etkinliği yüzünden.

Yapılan bazı incelemeler beynin herhangi bir ey-lem sırasındaki enerji tüketiminin temel durumunda-ki enerji tüketimine göre sadece %5’lik bir artış göster-diğini ortaya koydu. Beyindeki toplam etkinliğin, bey-nin kullandığı tüm enerjibey-nin %60-%80’ine karşılık ge-len büyük bir kısmının herhangi çevresel olaya bağlı olmaksızın gerçekleştiği anlaşıldı. Bu incelemeleri ya-pan gruplardan birini yöneten ve bu alanda öncü bir sinirbilimci olan Marchus E. Raichle ekibiyle birlikte, astronomide evrenin kütlesinin büyük kısmını tem-sil eden görünmez enerjiyi ifade eden“karanlık enerji” kavramına gönderme yaparak beynin bu içsel etkinli-ği için “beynin karanlık enerjisi” kavramını ortaya attı.

Beynin karanlık enerjisinin varlığını destekleyen bir başka durum da duyu organlarının işleyişiyle il-gili. Duyu organlarımızla çevreyi algılarken dışarı-daki uyaranlardan gelen bilginin aslında çok küçük bir kısmı beynin bilgi işleyen bölgelerine ulaşabili-yor. Örneğin gözden, görme korteksine ulaşan gör-sel bilginin büyük kısmı kayboluyor. Dışarıdaki sı-nırsız gibi görünen bilginin saniyede ancak 10 mil-yar bitlik bir kısmı gözün arka kısmında yer alan re-tinaya ulaşabiliyor. Rere-tinaya bağlı görme sinirinin bir milyon kadar çıkış bağlantısı olduğu için retina-dan saniyede sadece altı milyon bitlik bilgi gidebili-yor. Bunun da sadece 10 bin bitlik bir kısmı beyin-deki görme korteksine ulaşabiliyor. Daha sonra bu bilgi beynin görme algısını oluşturan bölümlerine geçiyor ve çeşitli işlemler sonucu bilinçli görme al-gımız oluşuyor. Bu algıyı oluşturan bilgi ise saniye-de 100 bitten daha az. Bütün bir beyin hesaba katı-lınca bunun çok az miktarda bir veri olduğu ve bey-nin içsel etkinliğibey-nin de bu süreçte rol oynaması ge-rektiği düşünülüyor.

İçsel etkinliğin bir başka işaretçisi de sinir hücre-lerinin bağlantı yerleri olan sinapsların sayısıyla ilgili. Görme korteksinde gelen bilgiyi almak için ayrılmış sinapslar mevcut sinapsların sadece %10’unu oluştu-ruyor ki bu da kalan kısmının o bölgedeki birtakım iç-sel bağlantılarda kullanıldığını düşündürüyor.

Bilinç düzeyinin altında, bilinçli deneyimlerimize bağlam oluşturacak ne gibi

(5)

Bilim ve Teknik Mayıs 2010

<<<

Beynin Varsayılan Durumunun

Anlaşılması

Her ne kadar bir takım ipuçları beynin karanlık enerjisinin varlığına işaret etse de araştırmacıların olayın fizyolojisinin anlaşılması için bulgulara ihtiya-cı vardı. Raichle ve ekibinin biraz da şans eseri fark et-tiği bir bulgu bir başlangıç noktası oluşturdu. 1990’la-rın ortala1990’la-rında, bir insan belirli bir eylemde bulundu-ğunda bazı beyin bölgelerindeki etkinliğin dinlenme durumuna göre düşüş gösterdiğini fark ettiler. Bu dü-şüş özellikle mediyal parietal korteks denen bölgenin (beynin ortasına yakın bir yerde bulunan, başka şey-lerin yanı sıra yaşamdaki kişisel olayları hatırlamaya yarayan bir bölge) bir kısmında görüldü. Diğer böl-gelerse belirli bir eylemi gerçekleştirmek üzere etkin durumdaydı. Daha sonra yapılan araştırmalar bu ve daha başka bölgelerin, beyin belli bir işe odaklanana kadar sürekli etkin durumda olduğunu, işe odaklan-ma sırasında ise bazı bölgelerde etkinliğin azaldığı-nı gösterdi. Bu bölge için bulunan bulguların benze-ri, medial prefrontal korteks (duygusal durumumuz-da ve başkalarının ne düşündüğünü hayal etmemiz-de etkili olan bir bölge) için etmemiz-de bulundu. Bu iki böl-ge DMN’nin başlıca iki merkezi olarak kabul ediliyor.

Bu keşifler sinirbilimde beynin içsel etkinliğine yeni bir bakış getirdi. Daha önce bir sistem olarak düşünülmeyen bu etkinliğin tıpkı görme sisteminde ya da motor sistemde olduğu gibi farklı beyin böl-gelerinin iletişimini içerdiği kabul edilmeye başladı.

DMN’ye ilginin artmasıyla bu sistemin işleyişinin anlaşılabilmesi için pek çok araştırma grubu beynin daha önce gürültü olarak nitelenen içsel etkinliğini haritalamaya başladı. Bu içsel etkinliğe ilişkin belir-gin motifler uykuda hatta anestezi sırasında bile göz-lemlenebiliyor. Bu da bu etkinliğin beynin işlevinin önemli bir yönü olduğunu düşündürüyor.

Yapılan incelemeler DMN’nin beynin içsel etkin-liğinin küçük ama önemli bir bölümünü oluşturdu-ğunu ve beyin işlevinin varsayılan durumunun

bey-nin tüm sistemleri için geçerli olduğunu ortaya koy-du. DMN’nin işlevi bir orkestra şefininkine benzetili-yor. Şefin bagetini sallaması gibi DMN’nin de bir ta-kım zamanlama sinyalleri vererek farklı beyin bölge-leri arasında etkinlikbölge-lerin eşgüdümünü sağladığı dü-şünülüyor. Bu sinyallerin verilmesi - örneğin kortek-sin görme ve işitme bölgeleri arasında- muhtemelen, bütün beyin bölgelerinin bir uyarana uyum içinde tepki vermek üzere hazır bulunmasını temin ediyor.

Bilinç ve Hastalıklar

DMN’nin etkinliğindeki alçalma ve yükselmelerin beynin en gizemli yönlerinden bazılarına ışık tutabi-leceği düşünülüyor. Şimdiden bilinçli eylemlerin çok önemli bir yönü olan dikkatin doğasına ilişkin bir ta-kım ipuçları sağlamış durumda. 2008’de yapılan bir araştırmada DMN etkinliği takip edilerek bir kişinin bir bilgisayar testinde hata yapacağının 30 saniye ön-ce anlaşılabildiği bildirildi. DMN’nin yani varsayılan durum ağının etkinliği, dikkatin toplanmasında görev alan bölgenin etkinliğine baskın çıkınca hata oluşuyor.

Beynin karanlık enerjisinin ilerleyen yıllarda bi-linçliliğin doğası hakkında da ipuçları sağlaması umuluyor. Sinirbilimcilerin çoğu, bilinçli etkileşim-lerimizin beynimizdeki etkinliğin çok küçük bir kıs-mını oluşturduğu konusunda hemfikir. Bilinç düze-yinin altında, karanlık enerji de dâhil olmak üzere bilinçli deneyimlerimize bağlam oluşturacak ne gi-bi olayların gerçekleştiği merak konusu.

Beynin karanlık enerjisine yönelik araştırmaların belli başlı sinir hastalıklarının anlaşılmasına da kat-kı sağlayacağı düşünülüyor. Hatta bu tür araştırma-lar şimdiden bazı hastalıkaraştırma-lara ışık tutmaya başlamış. Alzheimer, depresyon, otizm ve şizofreni hastaların-da yapılan beyin görüntüleme çalışmaları, bu hastala-rın DMN bölgelerindeki beyin hücrelerinin bağlantı-larında sağlıklı kişilerinkilere göre farklılıklar olduğu-nu yönünde bulgular ortaya koyuyor. Alzheimer’dan etkilenen beyin bölgeleri, DMN’yi oluşturan bölgele-rin haritasıyla birebir uyum gösteriyor. Bu tür belir-lemeler sadece hastalıkların tanısında kullanılmakla kalmayıp hastalığın sebeplerinin anlaşılmasına ve te-davi stratejileri geliştirilmesine de katkı sağlayabilir.

Görünüşe göre sinirbilimcileri heyecan verici bir keşif alanı bekliyor. Sinirsel karanlık enerjinin sırları-nın çözülmesi belki de günün birinde bizi biz yapan şeyin özünü ortaya çıkaracak.

Kaynaklar

Raichle M., E., The Brain’s Dark Energy, Scientific

American, Volume:302, Issue:3, 44-49, 2010

Fox M., D., Raichle M., E., Spontaneous fluctuations in brain activity observed with functional

magnetic resonance imaging, Nature Reviews

Neuroscience 8, 700-711, 2007

Raichle M., E., Review-Two views of brain function,

Trends in Cognitive Sciences, Vol. 14, No. 4, 2010 Sinir ağlarının, bilinçli eylemlerimizde olduğu kadar beynin varsayılan

durumundaki etkinliğinde de önemli işlevleri olduğu anlaşılıyor.

Referanslar

Benzer Belgeler

Çalışmalar, kolajen takviyesi almanın vücutta osteoporoza yol açan kemik yıkımını önlemeye yardımcı olan belirli etkilere sahip

ten  ötürü  teşekkür  ediyorum.  Kathe,  Angi,  Joyanna,  Melody,  Kathy,  George,  Tommy,  Scott,  Rachel,  Vic,  Marc,  Nadia  ve  Gelong  Tashi’ye 

“Belirli süreli işlerde veya belli bir işin tamamlanması veya belirli bir olgunun ortaya çıkması gibi objektif koşullara bağlı olarak işveren ile işçi arasında

Ay’ın yüzeyindeki koyu ve açık renkteki bölgelerin farklı renkte görünmelerinin nedeni ise bu bölgelerdeki kayaçların kimyasal bileşimlerinin birbirinden farklı olması.

Camiler, vakıflar bizim olmasına rağmen idaresi değil halkımıza verilmesi adlarının bile karıştırılmadığı için bundan daha acı bir durum olamayacağını

biyolüminesan substrat kullarak transformantların taranması ekspresyon

“İnsan Kaynakları Yönetiminde İşe Alma Yöntemleri: Japonya’da İşe Alma Yöntemleri İle Türkiye’de İşe Alma Yöntemlerinin Karşılaştırılması” başlığı ile

[r]