BEYİN GÜCÜNÜZÜ GELİŞTİRİN

BEYİN GÜCÜNÜZÜ GELİŞTİRİN
Paylaş:

CUMHURİYET BİLİM TEKNİK EKİ / New Scientist

Ruhsal hastalıkların sağaltımına yarayan ve elektrik akımlarından optik liflere uzanan yeni yöntemlerin sayısı her geçen gün artıyor.

 


Ancak söz konusu yöntemler beyin gücünün geliştirilmesinde de etkili olabilirler mi?

Çok kısa bir süre öncesine dek, beyindeki olumsuz koşulların giderilmesine yarayan yöntemler yalnızca ilaçlar ya da cerrahi işlemlerdi. İlaçlar, si nir hücreleri arasından geçen kimyasal sinyallere karışmak suretiyle etkili olurlar.

Ancak bu tür kimyasallar beyinde ve bedende farklı işlevlerin yerine getirilmesi için yaygın olarak kullanıldıklarından istenmeyen yan etkilere yol açarlar. Örneğin, Parkinson ilaçları insanlarda kumar hastalığını körüklerken, antidepresanların çoğu iştah açar ve cinsel isteği azaltırlar.

Beyin ameliyatı ise, tam tersine, beynin minik bir alanını hedef alabilir ama birtakım kalıcı çekinceleri de beraberinde getirir. Söz gelimi Parkinson için uygulanan bir işlem, beynin derinliklerinde yer alan ve aşırı düzeyde çalışması hastalığın belirtisi sayılan sarsıntılara yol açan, bezelye büyüklüğündeki bölgelerin yakılmasıdır. Ancak işlem sırasında yanlış bir doku yok edilirse, bunun geriye dönüşü olanaksızdır.

Beynin elektrikle uyarılması yönteminin geliştirilmesinde, işte bu tehlike etkili olmuştur. Parkinson hastalığının sağaltımı amacıyla uygulanan cerrahi işlemde sarsıntılara neden olan bölge, işlem sırasında uyanık olan hasta üzerinde belirli etkiler yaratan bir elektrotun beynin içine itilmesi suretiyle belirlenir.

Fransız cerrah Alim-Louis Benabid, 1987’de, elektrotların arasından daha yüksek frekanslı bir akım geçirilmesinin sinir hücrelerindeki ateşlemeyi durdurduğuna ve dokuya zarar vermeden sarsıntıları önlediğine tanık oldu.

O tarihten sonra beynin dışından elektrotların yerleştirildiği ya da farklı enerji biçimlerinden yararlanıldığı başka yöntemler de geliştirildi. Ancak bu yöntemler çeşitli hastalıklara çözüm getirmenin yanı sıra, mevcut zihinsel yeteneklerin geliştirilmesinde de etkili olabilirler miydi?

İlk bakışta çok uzak bir olasılıkmış gibi görünse de, hiperaktivite ya da bitkinlik gibi durumlara çözüm getiren ilaçların hızla beyin geliştirici yöntemlere dönüştükleri düşünüldüğünde sanıldığından çok daha olası bir durum.

Aşağıda beyni uyarıcı bir dizi yönteme ve bunların zihinsel gelişimi sağlamada ne denli etkili olabilecekleri konusundaki değerlendirmelere yer veriliyor.

DERİN BEYİN UYARIMI (DBS)

Beyne kalıcı elektrotların yerleştirildiği ve bunların köprücük kemiğinin altındaki bir güç kaynağına bağlandığı yöntem bu alanda geliştirilmiş en eski yöntemdir. Artık Parkinson ve öteki devinim bozukluklarının başlıca sağaltım yöntemi olan bu yöntemin en şiddetli obsesif kompulsif bozukluk biçimlerinde uygulanması da kısa süre önce ABD hükümeti tarafından onaylandı.

Şalterin kaldırılmasıyla beynin kimi bölgelerinin geçici olarak etkisiz kılınabilmesi ya da uyarılabilmesine olanak sağlaması yüzünden araştırmacılar DBS yönteminin sara hastalığı, depresyon, obezlik ve madde bağımlılığı gibi birtakım başka rahatsızlıklara da çözüm getirebileceğini düşündüler. Ancak yöntemin kuşatmacı bir yapıya sahip olması onun ancak öteki tüm yöntemlerin başarısız olması durumunda uygulanabileceği anlamına geliyordu.

Sonuç: Hedefin tam olarak belirlenmesine olanak sağlasa da, aşırı düzeyde risk içermesi yüzünden bilişsel gelişime kesinlikle elverişli değil.

DIŞARIDAN MÜDAHALE

Transkraniyal doğrudan akım uyarımı (tDCS) yönteminde beynin etkinliği kafatasının yüzeyine elektrotlar yerleştirmek suretiyle değiştirilir. Neştere gerek duyulmayan bu yöntemde her birinin alanı yaklaşık 4 santimetrekareye eşit nemli süngerlerden oluşan elektrotlar topu topu birkaç miliamperlik bir elektrik akımının aktarılmasını sağlar.

Bu yöntemi beynin tümüne 600 miliamperlik çok daha büyük bir akımın verildiği elektro konvülsif tedavi (EKT) yöntemi ile karıştırmamak gerekir. EKT nöbetleri hedef almak üzere tasarlanmıştır ve hastaya genel anestezi yapılarak uygulanması gerekir. Bellek yitimi ve zihin karışıklığı gibi yan etkileri olduğundan yalnızca çok ciddi depresyon durumundaki hastalara uygulanır.

Yöntem sayesinde artı elektrik yüklü elektrotun altındaki sinir hücrelerinin gelen normal sinyallere tepki olarak daha sık ateşlemeleri sağlanır. Eksi elektrik yüklü elektrot tam tersi bir etki yaratarak alttaki hücrelerin yatışmalarına yol açar. Beynin bir bölgesi ötekini etkilemeden güçlendirilmek istendiğinde, eksi yüklü elektrot kafatasının daha kalın bir yerine yerleştirilebilir.

Yöntem yalnızca on yıldır uygulanmakta olduğundan gücü henüz tam olarak bilinmiyor, ancak incelemeler çok hassas el devinimlerini gerektiren işlerin öğrenilmesinde, ya da matematiksel becerilerin edinilmesinde etkili olabileceğini ortaya koyuyor.

Sonuç: Basit ve ucuz bir donanımı gerektiren yöntem oldukça güvenli görünüyor. Bilişsel gelişim için en elverişli yöntem olabilir.

KORTİKAL UYARIM

Elektrotların beynin derinliklerine itilmesi hedefin tam olarak tutturulmasına olanak tanısa da, çekinceli bir cerrahi işlemi gerektirir. Elektrotların kafatası yüzeyine yerleştirilmesi sağlık açısından herhangi bir çekince yaratmamakla birlikte, bu uygulamada dört santimetrekarenin altındaki bir alana odaklanılması olanaksızdır.

Ancak epidural kortikal uyarım yoluyla her iki yöntemin olumlu yönlerine ulaşılabilir. Elektrotların beynin içine değil de yüzeyine yerleştirilen vb. yöntem cerrahi uygulamayı gerektirse bile, daha güvenlidir. Kafatasında matkapla bir delik açılır ve üzerinde çok sayıda elektrotun olduğu bir şerit beyin yüzeyini örten sertzarın (dura mater) üzerinden kaydırılarak geçirilir. Epidural kortikal uyarım inatçı ağrılar ve sara hastalığının da aralarında olduğu çeşitli rahatsızlıklara çözüm getirebilecek bir yöntem olarak araştırılıyor.

Sonuç: Sorunun beynin yüzeye yakın bir bölgesinden kaynaklanması durumunda, derin beyin uyarımına kıyasla çok daha güvenli bir seçenek oluşturabilir.

BİLGİ OTOYOLU

Bedenin başka herhangi bir yerinden beynin içine ulaşılabilecek büyük bir otoyol olduğunu düşünün. Onuncu sinir olarak da bilinen vagus siniri uyarımı tam da böyle bir şeyden yararlanıyor. Vagus siniri önemli organların birçoğunu beyne bağlayan, sinirlerin hem organdan beyne hem de beyinden organa uzandığı, bir sinir hücreleri öbeğidir.

Kalp atışını, solunumu ve iştahı denetlemek gibi çok sayıda işlevi vardır. Boynun alt kesimindeki sinirin çevresini elektrotlarla örtüp, bu elektrotları göğüs kafesine yerleştirilmiş ve belirli aralıklarla devreye girip çıkmak üzere programlanmış küçük bir güç kaynağına bağlamak mümkündür. Deneyler uyarımın frekans ve zamanlamasını değiştirmenin beyni farklı biçimlerde etkileyebileceğini ortaya koyuyor.

ABD’de Cyberonics adlı şirket tarafından üretilen uyarıcının şiddetli düzeyde sara hastalığı ve depresyonun sağaltımında kullanılmasına izin verildi. Gelgelelim, bu aygıtın tam olarak nasıl işlev gördüğü ve beynin hangi bölümlerini hedef aldığı bilinmiyor.

Elde edilmesi ve bedene yerleştirilmesi oldukça kolay olan bu aygıtın yan etkilerinden birinin kilo vermek olduğuna, bunun uyarım sonucunda tok olduğumuzda mideden beyne gönderilenlere benzer sinyallerin oluşmasından kaynaklanabileceğine dikkat çekiliyor.

Domuzlar üzerinde yapılan bir araştırma vagus siniri uyarımının hayvanların aşırı yemelerini önlediğini, hatta sağlıklı yiyecekleri seçmelerine yardımcı olduğunu ortaya koyuyor. İnsanlarda da benzer etkiler yaratması durumunda vagus siniri uyarımının obezler için son derece güvenilir bir seçenek oluşturacağına inanılıyor.

Sonuç: Oldukça güvenilir görünmesine karşın, işlevini tam olarak nasıl yerine getirdiği henüz bilinmiyor.

HOŞ TİTREŞİMLER

Bedenin içini görüntülemek için sesötesi dalgalardan yararlanabileceğimizi, bu dalgaların içinden geçtikleri dokuları etkilememesi gerektiğini, aksi takdirde gebe kadınlara uygulanmayacağını herkes bilir.

Ne var ki, Arizona Eyalet Üniversitesi’nden William Tyler önderliğindeki bir ekip dalgaların frekans ve yoğunluğu üzerinde oynamak suretiyle bu yerleşik görüşü tepetaklak etti. Araştırmacılar geçen yıl sesötesi dalgaları farelerin beyinlerindeki devinim merkezlerine tutmak suretiyle deneklerinin ön ayaklarını hareket ettirmelerini sağladılar. Bu sonuç büyük bir yankı uyandırdı ve şimdi en azından bir düzine ekip bu başarıya ulaşmaya çalışıyor.

Ses dalgaları, derin beyin uyarımındaki gibi, 1-3 milimetreküplük bir alana odaklanabiliyordu. Tyler ve arkadaşları doğru noktaya odaklanmak için çok sayıda ışından yararlanmak suretiyle beynin derinliklerindeki bir bölgeyi, üzerindeki dokuyu etkilemeden, hedef aldılar.

Sinir hücreleri ses dalgalarından yararlanarak iletişim kurmadıklarına göre, bu düzenek nasıl çalışıyor? Tyler’a göre, sinir hücrelerinde normal koşullarda elektriksel ateşlemeyi tetikleyen iyon kanalları ses dalgalarının gücüyle açılıyor. Sesötesi dalgaların maymunlarda devinimi de tetiklediğine tanık olan Tyler ekibi insanlara güvenlikle ilgili deneyler uygulamaya başladı. Tyler tüm beyin uyarım yöntemleri içinde bilişsel gelişim açısından en çok gelecek vaat eden unsurun sesötesi dalgalar olduğuna inanıyor.

Sonuç: Henüz erken olsa da, gerek kesinlik gerek güvenlik açısından iyi görünüyor.
ALAN ÇALIŞMASI

Dalgalı bir manyetik alanın elektrik akımına yol açabileceği herkesçe bilinir. Kafa derisinin üzerine elektromanyetik bir bobinin yerleştirildiği transkraniyal manyetik uyarımın (TMU) temelini de bu ilke oluşturuyor. Cerrahi bir işlem gerektirmediğinden en güvenli beyin uyarım yöntemlerinden biri olarak kabul edilen TMU şimdilerde A.B.D’de şiddetli depresyon durumunda uygulanıyor. Yöntemin tek olumsuzluğu henüz yalnızca büyük hastanelerde uygulanabilmesi.

Sonuç: Depresyon için onaylanmış olmakla birlikte, donanımın henüz taşınabilir nitelikte olmaması yüzünden beynin geliştirilmesi açısından şimdilik pek elverişli değil.

OPTOGENETİK

2004 yılında Stanford Üniversitesi’nden Karl Deisseroth tarafından geliştirilen optogenetik tekniği sayesinde beyin hücrelerini artık kolayca devinime geçirip durdurabiliriz. Hayvanların genetik değişimden geçirilmelerini gerektiren bu yöntem şimdilik salt araştırma kapsamında uygulansa da, sinir hücrelerinin tek tek denetlenmesi açısından eşsiz bir olanak sağladığından sinirbilim dalında son yılların en coşku verici gelişmelerinden biri sayılıyor.

Sonuç: Sinir hücrelerinin denetimi konusunda benzersiz bir olanak sunmasına karşın, genlerle oynamayı gerektirdiğinden şimdilik yalnızca hayvanlar üzerinde yapılan araştırmalar kapsamında uygulanıyor.

MANYETOGENETİK

Optogenetiğin yeni bir biçimi olan bu yöntemde genetik işlemlerle üretilen sinir hücrelerinin ateşlenmesi için manyetik bir alandan yararlanılıyor. New York Üniversitesi’nden Arnd Pralle ve arkadaşları, sıcaklıktaki ufak bir artışın ardından elektriksel ateşlemeyi tetikleyen bir iyon kanalı oluşturmak amacıyla, Caenorhabditis elegans adlı bir kancalı kurt türünden sinir hücreleri ürettiler. Sinir hücreleri, manyetik bir alanda yavaşça ısınan, demir nano parçacıklarla ısıtılıyor.

Nano parçacıkların kana enjekte edilmesi suretiyle bu yöntemin daha büyük hayvanlara da uygulanabileceğine inanılıyor. Manyetogenetiğin optogenetiğe kıyasla daha üstün niteliklere sahip olması, gözle görülebilir ışığın tersine, manyetik alanın kafatasından geçebilme özelliğinden kaynaklanıyor.

Böylece beyne optik lif yerleştirme zorunluluğu da ortadan kalkmış oluyor ve dokunun çok daha derinlerine inilebiliyor. Öte yandan, optogenetik sinir hücrelerinin ateşlenmesinde çok daha sıkı bir denetim olanağı sağlıyor.

Sonuç: Henüz araştırma aşamasında olan bu yöntemin, optogenetiğe kıyasla, artıları olduğu kadar eksileri de var.