Öğrenme Sırasında Beyin Uyarımı Uygulaması Belleği Güçlendirebilir

Emre Yorgancıgil aeon'dan çevirdi.

Beyindeki nöral yolaklar (Kaynak: Wikimedia Commons)

Roma İmparatoru Claudius’un saray doktoru olan Scribonius Largus, M.S. 47 tarihli “Kompozisyonlar” kitabında kronik migren ağrısına yönelik tedaviyi şöyle betimliyordu: “Hastanın kafa derisini torpido balığıyla sarın, balık elektrik şoklarıyla migren ağrısını zayıflatacaktır.”

Aslında Largus’un akıl yürütmesi doğruydu. Bellek, duygular, dikkat gibi bilişsel süreçlerin gerçekleşebilmesi için beyin hücrelerimiz kendi aralarında elektriksel sinyaller aracılığıyla iletişim kurmaktadır.

Beyindeki elektriksel sinyalleri değiştirmeye dayanan beyin uyarımı tekniklerinin bilimsel altyapısı Largus’tan sonraki 2000 yıl boyunca oldukça ilerledi. Bugün online bilgisayar oyuncuları, profesyonel atletler, depresyon hastaları gibi birçok farklı insan grubunda transkraniyel doğru akım uyarımı (tDCS) cihazıyla beyin uyarımı uygulanıyor. Bu teknikle, kafa yüzeyine yerleştirilen elektrotlar aracılığıyla beynin belirli bölgelerine sabit ve düşük miktarda elektriksel akım uygulanabiliyor. Bilişsel sinirbilimciler tDCS gibi teknikler sayesinde beynin elektriksel süreçlerini etkileyip bilişsel yeteneklerimizi artırabilme imkânlarına dair çalışmalarını sürdürüyor.

tDCS cihazıyla beyin sitimülasyonu herhangi bir girişimsel işlem gerektirmeyen ve düşük maliyetli bir uygulamadır. Bazı bilim insanlarına göre bu teknik, nöronların aktivasyon sıklığını artırmak, nöronal ağları yeniden şekillendirmek gibi mekanizmalarla belirli beyin bölgeleriyle bağlantılı olan bilişsel yetenekleri geliştirme potansiyeli taşıyabilir. Mesela dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu (DEHB) yaşayan insanlarda dikkat kontrolüyle ilgili nöronal ağlar uyarılarak odaklanma becerisi geliştirilmeye çalışılabilir. Ya da alışveriş listesi, telefon numaraları gibi bilgileri hatırlama sorunu yaşayan insanlarda kısa süreli bellekle (işlemsel bellek) ilgili beyin bölgeleri uyarılarak bellek yeteneği güçlendirilebilir. Ancak özellikle tek seferlik tDCS uygulamasının beyinde yeterli etkiyi yaratamadığı birçok akademik çalışma tarafından gösterilmiştir. Aslında bazı uzmanlar, tDCS cihazından kaynaklanan elektriksel akımın, deriyi ve kafatasını aşıp beyin hücreleri arasındaki sinyalleri değiştiremeyecek kadar zayıf olduğundan şüphelenmektedir.

New York Üniversitesi’nden sinirbilimci György Buzsáki tarafından kadavralar üzerinde uygulanan bir çalışmada, tDCS cihazı kaynaklı elektrik akımının yalnızca %10luk bir kısmının beyne ulaşabildiği gösterilmiştir. Ancak başka çalışmalarda zıt bulgular da vardır. Yakın zamanlı nörogörüntüleme çalışmaları, tek seferlik tDCS seansının bile uygulanan beyin bölgesindeki kan akımı ve nörotransmitter miktarlarında önemli bir artış sağladığını göstermiştir. tDCS tekniğinin tek seferlik uygulamada etkisiz olduğuna dair artan eleştirilere karşılık, birçok araştırmacı tDCS tekniğini günler boyunca art arda uygulayarak yüksek bir etkiye ulaşmaya çalışıyor. Çalışmalar tekrarlı tDCS uygulamalarının tek sefere göre tedavi potansiyelini artırdığını gösteriyor, üstelik tekrarlı uygulamalardan kaynaklanan bir yan etki gözlenmiyor.

Ancak tDCS tekniğiyle ilgili temel sorular hala yanıt bekliyor: Tekniğin uygulanma protokolleri hala araştırma laboratuvarları arasında farklılık gösteriyor. Bir yerde 2 mA(miliamper) maksimum elektrik akımıyla 20 dakika boyunca uygulanırken diğer yerlerde 1 mA ile 25 dakika ya da 1.5 mA ile 15 dakika gibi çeşitli protokoller uygulanabiliyor. Farklı süre ve elektrik akımı içeren tDCS uygulamalarının raporlanıp bilimsel literatüre sunulması maalesef zahmet verici ve zaman alan bir sürece sebep oluyor. Yıllar boyu artan çalışmalara rağmen hala teknik için en uygun elektrik akımı miktarı ve uygulama sürelerinden emin değiliz, belki sadece 1 mA’nın yeterli nöronal uyarımı yapamayacak kadar düşük olduğunu söyleyebiliriz. 

Yakın zamanda tDCS tekniğinin bilişsel alıştırmalarla beraber uygulanarak uzun vadeli gelişim sağlaması amaçlandı. tDCS sayesinde nöronların ateşlemeye daha hazır hale geldikleri düşünülüyor. Buna göre, aynı kas geliştirme egzersizlerinde olduğu gibi, bilişsel alıştırmalar ilgili beyin bölgelerindeki nöronları aktive ederek bilişsel gelişme sağlıyor. Bilişsel alıştırma ve tDCS tekniklerinin birlikte daha etkili olabilmesi için, tDCS ile sitimüle edilen özelleşmiş beyin bölgelerine yönelik bilişsel görevler de düzenlenebilir. Çalışmalar da bu yöntemi doğruluyor, bilişsel alıştırmalarla birlikte yürütülen tDCS uygulaması daha yüksek performanslı ve uzun süreli etki sağlıyor.

Michigan Üniversitesi Bilişsel Nörogörüntüleme Laboratuvarı ve Irvine’daki Kaliforniya Üniversitesi İşlemsel Bellek-Plastisite Laboratuvarı arasındaki birkaç yıllık işbirliğiyle, tDCS tekniğinin işlemsel bellek alıştırmalarıyla birlikte uygulanmasını araştırdık. tDCS ile beyin uyarımı yapıldığı sırada, katılımcıların işlemsel belleğinde giderek daha çok bilgi tutmaları istendi. Sonuçların kısıtlı ve kısmen belirsiz olmasına rağmen; tDCS ile birlikte uygulanan alıştırmaların işlemsel belleği güçlendirmede uyarımsız alıştırmalara göre daha etkili olduğu gösterildi. tDCS uygulanan gruptaki yüksek performans, uygulamadan 1 yıl sonra bile gözlenebildi, plasebolu kontrol grubunda ise hiçbir gelişim saptanmadı. Bunlara ek olarak, işlemsel bellek performansı daha düşük olan katılımcıların tDCS eşliğinde yaptıkları alıştırmalar sonucu gösterdikleri gelişimin, güçlü işlemsel belleği olanlara göre daha yüksek seviyede gerçekleştiği yaptığımızı ortak çalışmalar sonunda gösterildi. 

tDCS ve bilişsel alıştırmaların potansiyelini anlayabilmek için daha epey çalışmamız gerek. tDCS’nin bilişsel gelişim ve tedavi edici etkilerinin ortaya koymak ve daha tutarlı bir bilimsel literatürü oluşturmak için, araştırmacıların tekniğin uygulanma süresi ve elektrik akımı miktarı gibi parametrelerin uygun değerlerini araştırmaları gerekiyor. Sonraki adımlarda ise, tDCS ve bilişsel alıştırma uygulamalarının altında yatan nöronal mekanizmaların anlaşılması için fMRi gibi nörogörüntüleme yöntemlerinin de dahil olduğu multidisipliner çalışmalara ihtiyaç duyuluyor. Nörogörüntüleme çalışmaları sayesinde araştırmacılar; tDCS’nin aktive ettiği beyin bölgelerini gösterme, bilişsel görev eşliğinde tDCS etkisini gösterme, bilişsel alıştırma eşliğinde tDCS-yalnızca bilişsel alıştırmanın aktive ettiği beyin bölgelerini karşılaştırma imkanına kavuşacak.

tDCS tekniği eşliğinde uygulanan bilişsel alıştırmaların her yaş grubundaki insanlarda dikkat ve bellek gelişimini sağlayacağı ve bunun toplumda olumlu değişiklikler yaratacağı konusunda ihtiyatlı bir iyimserlik içindeyim. Belki bu teknik sayesinde yaşlılardaki bilişsel gerilemeyi önleyebiliriz. Hatta havayolu pilotları ve askerler gibi bilişsel yeteneklerini geliştirmeye ihtiyacı olan insanlara fırsat verebiliriz. En azından bunca yılda torpido balığından bu yana epey ilerleme gösterdik.

Çeviren: Emre Yorgancıgil
Düzenleyen: Onur Arpat

Makale ilk olarak 21 Mart 2018 tarihinde Aeon‘da yayınlanmış olup, NöroBlog’un Aeon’dan aldığı kullanım izniyle NöroBlog ekibi tarafından Türkçeleştirilerek yayınlanmıştır. Bold yazılan yerler çeviri editörü tarafından yapılan vurgulardır.

NöroBlog’u Patreon üzerinden desteklemek için: patreon.com/NoroBlog

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