Beynimiz Esnektir: Bir Plastisite Masalı

Popüler kültür kaynaklarında ve medyada pek çok kez tekrarlanan şu bilgiyi duymuş olabilirsiniz: İnsan beyni doğumdan sonra neredeyse hiç değişmez.

Ancak geçtiğimiz yıllarda yapılan sinirbilim araştırmaları bunun gerçeklikten çok uzak olduğunu bizlere gösterdi.

İnsan beyni oldukça esnek, yani çevrenize ve deneyimlerinize tepki gösterebilir ve bunlara göre değişebilir. Nöronlar hücresel seviyeden başlayarak yeni girdilere (inputlara) adapte olurlar. Sinaptogenez adını verdiğimiz bir süreçle, varolan nöronlar arasında yeni bağlantılar kurulur. Bu bağlantılar bir nöronun aksonunun başka bir nöronun dendriti üzerindeki “dendritik spine” denilen çıkıntı bölgeleriyle temas kurmasıyla oluşur. Bu çıkıntıların sağlamlığı sayesinde anılarımızın bir ömür boyu depolanabildiği gösterildi.

Sinaptogenez deneyime bağlıdır ve kişinin hayatı boyunca devam eder. Bu süreç oldukça dinamiktir; iki sinir hücresi arasındaki aktivasyonun sıklaşması aralarındaki bağlantıyı güçlendirirken, aktivasyonun seyrekleşmesi aradaki bağlantının kademeli olarak zayıflamasına neden olur. Eğer bir bağlantı yeterince zayıflarsa sinaptik budama (pruning) gerçekleşir ve bu iki nöron arasında kurulan bağlantı kaybolur. Ancak bu sandığınız kadar kötü bir durum değil. Sinaptik budama kişinin hayatı boyunca gerçekleşir ve normal beyin gelişimi için gereklidir.

Peki beyin nasıl değişir? Pi sayısını yüz bininci basamağına kadar ezberleyerek mi? Dünyaca ünlü bir satranç oyuncusu olarak mı? Görünen o ki, çevrenizde ne olduğu bile beyniniz üzerinde olağanüstü bir etkiye sahip.

1960’lı yıllarda Kaliforniya Üniversitesi’nden Marion Diamond ve meslektaşları sıçanların beyinlerinin zenginleştirilmiş bir çevrede olmalarından etkilenip etkilenmeyeceğini araştıran basit deneyler gerçekleştirdiler. Biyomedikal araştırmalarda kullanılan sıçanlar genellikle tek başlarına kafeslere konulurlar ve etkileşimde bulunma olanakları oldukça kısıtlıdır. Diamond ikinci bir sıçan, oyuncaklar ve küçük ahşap bir labirent içeren “zenginleştirilmiş” ortamda bulunan sıçanların beyinlerini oyuncaksız ortamda tek başlarına tutulanlarınkiyle karşılaştırdı. Sonuçlar zenginleştirilmiş ortamın sıçanlarda beyin kabuğunu özellikle görsel korteks bölgesinde kalınlaştırdığını gösterdi. Bu sonuçlar günümüzde gayet doğal karşılansalar bile, o zamanlarda “beyin gelişimi genetik olarak önceden belirlenmiştir” genel varsayımını tepetaklak etti.

Bugün, manyetik rezonans görüntüleme (MR) tekniğini kullanarak çevre ve deneyimlerin beynin hem yapısal hem de fonksiyonel işleyişine etkisini görebiliyoruz. Bu deneyler plastisiteyi (beyin esnekliğini) anlamımızda yardımcı oldu.

Bu araştırmaların erken ve ünlü olanlarından biri araştırmacıların “geniş çaplı yön bulma deneyiminin” etkisini bulmak için 16 Londra taksi şoförünün beynini taradıkları Birleşik Krallıktan geliyor. Londra’da sertifikalı bir taksi sürücüsü olmak için, adayların “The Knowledge” adı verilen ve tarihi şehirdeki yüzlerce yolu ve yeri derinlemesine anlamalarını gerektiren zorlu bir testi geçmeleri gerekiyor. Araştırmacılar taksi sürücülerinin beyinlerini taksi sürücüsü olmayanlarınkilerle karşılaştırıldığında hipokampüste konumsal bilgiyi depolayan gri madde oranının taksi sürücülerinde daha fazla olduğunu gördüler. Buna ek olarak, uzun süredir sürücü olanlarda gri madde oranı yeni sürücü olanlara göre daha fazlaydı. Bu deney uzmanlaşmanın beynimizdeki özel ve bölgesel anatomik farklılıkları açıklamada kullanılabileceğini gösteren ilk deney oldu.

Başka ilginç bir çalışma daha müdahaleci bir yaklaşımda bulundu. Almanya’dan bir grup araştırmacı uzmanlaşmayı takip eden beyin değişikliklerine bakmak yerine, katılımcıların beyinlerini yeni bir beceri öğrenmeden önce ve öğrendikten sonra görüntülediler. Bu bilim insanları katılımcıların beyinlerini jonglörlük eğitiminden bir ay önce ve sonra taradılar. Başarılı bir jonglör olmak diğer becerilerin yanı sıra iyi bir el-göz koordinasyonu ve odaklanma gerektirir. Araştırmacılar katılımcıların beyinlerine baktıklarında beynin kompleks görsel hareketleri işleyen bölgesinde (hMT/V5) belirgin gri madde artışı gözlemlediler. Dahası, takip eden başka bir çalışma bölgesel gri maddeler arasındaki bağlantıyı sağlayan beyaz maddenin de ilgili bölgenin yakınlarında artış gösterdiğini buldu. Bu bilim insanları özellikle klinik araştırmalarda bir ilacın etkisini göstermek için önemli olan müdahaleci yaklaşımı kullanarak deneyim ve nöroanatomik plastisite arasındaki nedensel ilişkiyi gösterdiler. Böylece temel bilim çalışmalarından elde edilen nöroplastisite ile ilgili kanıtların birikmesi nöral işaretlerin ve beyin görüntülerinin klinik denemelerde sonuç ölçmek için kullanılmasının temelini attı.

MR görüntüleme araştırmalarından elde edilen bu sonuçlara rağmen beyindeki bu değişimlerin kesin mekanizması henüz bulunabilmiş değil. Bunun nedeni ise, araştırma için kullanılacak yöntemlerin insanlar üzerinde kullanılmak için genellikle fazla invazif (girişimsel) olması. Ancak ölüm sonrası insan dokularını kullanan çalışmalar yeni nöron üretilmesi anlamına gelen nörogenezin yetişkinlik boyunca hipokampüste gerçekleştiğini gösterdi. Yakın zamanda yapılan üst düzey bir çalışma, nörogenezin yetişkinlerde görüldüğünü kanıtlamada başarısız olsa da diğer bazı süreçlerin beyindeki bu değişimlerden sorumlu olabileceğine inanılıyor.

Nöroplastisiteyi destekleyen bu süreçlerden ikisi yeni kan damarları oluşumu yani “anjiyojenez” ve “sinaptogenez”. Bunlar ve bunlar gibi diğer süreçlerin beyindeki nöroanatomik değişiklikleri nasıl etkilediğini anlamak için bilim insanları daha karmaşık beyin görüntüleme teknikleri geliştirmeye ve beyni bilişsel ve moleküler seviyede çalışan sinirbilimciler arasındaki işbirliğini artırmaya çalışıyorlar.

Görüldüğü üzere, hafızadan deneyime kadar değişik faktörler beynimizi etkileyebiliyor.  Bu alanda yakın zamanda yapılan pek çok keşfe rağmen nöroplastisite ile ilgili araştırmacıların yanıtlaması gereken sayısız soru var. Fakat şu kesin:

Siz bu yazıyı okumaya başladıktan sonra beyniniz bir değişim geçirdi, az da olsa!

Çeviren: Kübra Çelikbaş

Yazı ilk olarak 15 Ağustos 2018 tarihinde Knowing Neurons sitesinde İngilizce olarak yayınlanmış olup NöroBlog’un Knowing Neurons ile gerçekleştirdiği işbirliği ile Türkçe diline çevrilmiş ve yayınlanmıştır.

Beyin Uyarımı: Yeni Bir Öğrenme Yöntemi Mi Doğuyor?

Anasayfamızdan daha fazla sinirbilim yazısına ulaşabilir, podcast ve videolarımıza erişebilirsiniz.