BEYİN HAKKINDA NE KADAR AZ BİLGİYE SAHİBİZ

Beyin üzerine çalışmalar gittikçe ilerliyor. ABD ve AB ‘beyni daha iyi anlamak’ için yeni adımlar atıyor. Bilim insanları; fare, sinek ve insan beyinlerinin farklı ölçeklerde haritalarını çıkarıyorlar. Beyin aktivitelerini anlayabilme teknolojisi müthiş bir hızla ilerliyor.

Geçtiğimiz sene, Başkan Obama’nın beyni tanımak adına çalışmaların hızlanmasını istemesiyle; hali hazırda 4.5 milyar dolar harcayan Ulusal Sağlık Enstitüsü (USE), ülkenin önde gelen sinirbilimcileri ile bir araya gelerek konu hakkında bilgi alışverişinde bulundu.
Bir İngiliz asıllı Amerikan ve iki Norveçli bilim insanı beyin hakkında önemli bir gelişme elde ederek; beynin nasıl yön tayin ettiği ve gideceği yerleri nasıl hatırladığı hakkındaki çalışması Nobel ödülü (2014) kazandı.

Ancak; hücreler ile beynin bölümleri arasındaki bağlantılar, beyin haritaları gibi bilgi ve tanımlamaların artması, anlayışta büyük boşluklar yaratarak bir gelişim paradoksu oluşturuyor.
İrili ufaklı birçok soru halen cevap bulamadı. Bilgi, hücreler veya ağlar arasında nasıl kodlanıyor ve transfer oluyor? Bilim genetik bir kod buldu; fakat bu, beyni kapsayan sinirsel bir kod değil. Renkler, hisler ya da eylemlere işaret eden; beyin içi elektriksel veya kimyasal bir alfabe henüz oluşturulamadı. Şu an hiç kimse beynin çeşitli bölgelerinde bilginin kodlanıp kodlanmadığını bilmiyor.



Beyin bilimciler beynin önemli  bir kısmı hakkında tahmin yürütmesine rağmen, küçük bir kısmı üzerinde çalışıyorlar. “Konnektom: Beynin bağlantıları nasıl bizi biz yapar?” isimli çalışmanın yazarı, Princeton Üniversitesi’nden Sebastian Seung, insanı insan yapan kimlik, kişilik ve hafızanın, beyinde nasıl hücreler ve bölgeler arası birbiriyle bağlantılı olduğundan geniş kapsamda bahsediyor. Ancak bugünlerdeki çalışması farelerin retinasında, nöronların hareketlerini takip ve tespit eden bağlantı ve yapılar üzerine…

Önceden kuramsal fizikçi olan 64 yaşındaki Larry Abbott, Kenneth Miller ile birlikte Teorik Sinirbilim Merkezi’nin yöneticiliğini yapıyor. Beyin üzerine en önemli kuramcılardan biri olan Abbott, beyin hakkında tartışma denince ilk akla gelenlerden.

Bu yılın Nobel ödüllüsü, Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Edvard Moser ise kendisini ‘Bilişimsel Sinirbilim öncülerinden‘ diye tanımlıyor. “Larry Abbott bu alana bir fizikçinin matematiksel yeteneklerini getirdi; ancak bu, asıl beyin deneylerini zorlaştırdı” diyen Rockefeller Üniversitesi’nden Cori Bargmann “Gelecek sinirbilim çalışmaları için USE Komitesi’ne plan yaparken yardımcı oldu” dedi.

 Beyin üzerine çalışmalar gittikçe ilerliyor. ABD ve AB ‘beyni daha iyi anlamak’ için yeni adımlar atıyor. Bilim insanları; fare, sinek ve insan beyinlerinin farklı ölçeklerde haritalarını çıkarıyorlar. 

Beyin aktivitelerini anlayabilme teknolojisi müthiş bir hızla ilerliyor.

Geçtiğimiz sene, Başkan Obama’nın beyni tanımak adına çalışmaların hızlanmasını istemesiyle; hali hazırda 4.5 milyar dolar harcayan Ulusal Sağlık Enstitüsü (USE), ülkenin önde gelen sinirbilimcileri ile bir araya gelerek konu hakkında bilgi alışverişinde bulundu.

Bir İngiliz asıllı Amerikan ve iki Norveçli bilim insanı beyin hakkında önemli bir gelişme elde ederek; beynin nasıl yön tayin ettiği ve gideceği yerleri nasıl hatırladığı hakkındaki çalışması Nobel ödülü (2014) kazandı.

Ancak; hücreler ile beynin bölümleri arasındaki bağlantılar, beyin haritaları gibi bilgi ve tanımlamaların artması, anlayışta büyük boşluklar yaratarak bir gelişim paradoksu oluşturuyor.

İrili ufaklı birçok soru halen cevap bulamadı. Bilgi, hücreler veya ağlar arasında nasıl kodlanıyor ve transfer oluyor? Bilim genetik bir kod buldu; fakat bu, beyni kapsayan sinirsel bir kod değil. Renkler, hisler ya da eylemlere işaret eden; beyin içi elektriksel veya kimyasal bir alfabe henüz oluşturulamadı. Şu an hiç kimse beynin çeşitli bölgelerinde bilginin kodlanıp kodlanmadığını bilmiyor.

Beyin bilimciler beynin önemli  bir kısmı hakkında tahmin yürütmesine rağmen, küçük bir kısmı üzerinde çalışıyorlar. “Konnektom: Beynin bağlantıları nasıl bizi biz yapar?” isimli çalışmanın yazarı, Princeton Üniversitesi’nden Sebastian Seung, insanı insan yapan kimlik, kişilik ve hafızanın, beyinde nasıl hücreler ve bölgeler arası birbiriyle bağlantılı olduğundan geniş kapsamda bahsediyor. Ancak bugünlerdeki çalışması farelerin retinasında, nöronların hareketlerini takip ve tespit eden bağlantı ve yapılar üzerine…

Önceden kuramsal fizikçi olan 64 yaşındaki Larry Abbott, Kenneth Miller ile birlikte Teorik Sinirbilim Merkezi’nin yöneticiliğini yapıyor. Beyin üzerine en önemli kuramcılardan biri olan Abbott, beyin hakkında tartışma denince ilk akla gelenlerden.

Bu yılın Nobel ödüllüsü, Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Edvard Moser ise kendisini ‘Bilişimsel Sinirbilim öncülerinden‘ diye tanımlıyor. “Larry Abbott bu alana bir fizikçinin matematiksel yeteneklerini getirdi; ancak bu, asıl beyin deneylerini zorlaştırdı” diyen Rockefeller Üniversitesi’nden Cori Bargmann “Gelecek sinirbilim çalışmaları için USE Komitesi’ne plan yaparken yardımcı oldu” dedi.

“Larry gerçek sinirbilim verilerinin karmaşası ile ilgilenip aynı zamanda getirdiği kısıtlamalar üzerine çalışmak istiyor” diyen Bargmann, “Teori güzel ve kendi içerisinde de tutarlı; ancak biyoloji öyle değil” diyerek şunları da ekledi, “Sinirbilim için önemli derecede tüm kuramcılara yön vermiştir bu teori.”

Dr. Abbott alanındaki akranlarından farklı olarak fizikten sinirbilime geçti ve kariyerinde bir değişiklik yaptı. Doktorasını da yapmış olduğu Brandeis Üniversitesi’nde, 1980’li yılların sonunda profesör olarak görev yapmaktaydı. O dönemde, Teksas’ta yürütülen Dünyanın en büyük ‘parçacık hızlandırıcı‘ projesinde yer aldı ve bu alandaki büyük eksiklikleri tespit etti.

Kariyerinde değişiklik yapmayı düşündüğü günlerde, Brandeis’ten meslektaşı olan Eve Marder ona engel olmuştu. Ancak sonrasında, hatta halen; Dr. Marder yengeçlerdeki kasları yöneten küçük nöron ağını inceliyor.

Dr. Abbott kendisini ziyarete gittiğinde laboratuvarda değildi. Ama mezun öğrencilerinden birisi ona nöronların elektriksel hareketlerini görüntüleyebildikleri cihazı gösterdi. Cihaz, hareketleri ses frekansına çevirip her hücre reaksiyonunu takip etme imkanı sunuyordu. Geçtiğimiz günlerde Columbia’da Dr. Abbott’un ofisindeyken “Biliyor musunuz? Eğer o ses monitörü olmasaydı şu anda bu görüşme olmayabilirdi. İşte o sesler beni kendisine hayran bıraktı” dedi.

“Kapıdan içeri zorla girdiğimi hatırlıyorum. İçimde bazı ses çıkaran şeyler olduğunu yeni öğrendim. Ben alanımı değiştireceğim; ancak beni kimse tanımıyor, ben de kimseyi tanımıyorum” dedi Dr. Abbott.

Dr. Marder birçok sorusunu cevaplandırarak yeni alanını kendisine tanıttı ve okuması gerekenler hakkında ona yardımcı oldu. Ekibi ve tüm deneyciler tarafından kısa zamanda kabul edilen Dr. Abbott için Dr. Marder’in yorumu çok zeki ve mütevazi olduğu.

“Hepimizi hayrete düşüren bir şey yaptı” ve ekledi Dr. Marder: “Altı ayda insanların konuyla ilgili ne bildiği ve neyi bilmediğini anladı.”

Dr. Abbott işbirliği sağlamanın biraz zaman aldığını hatırlatarak “Eve ile bir yıl konuştuktan sonra birbirimizi anlamaya başladık” dedi.

Birlikte ‘dinamik kümeleme tekniği‘ diye isimlendirdikleri bir buluş yaptılar. Bu sayede beyin hücreleri ile bir bilgisayar arasında bağlantı kurarak, hücreler arası hareketlere müdahale edip, hücre ve hücre bağlantılarının nasıl olduğu hakkında fikir yürütebiliyorlar.

On yıl önce Brandeis’ten Columbia’ya taşınan Dr. Abbott, Columbia’nın dünyadaki en büyük sinirbilimcilerinin bir arada bulunduğu ve aynı zamanda tüm üniversite çapında odaklanılan şeyin sinirbilimin diğer disiplinlerle entegre bir yer olduğundan bahsetti.

Üniversitenin inşaatını tamamlamak üzere olduğu Jerome L. Greene Bilim Merkezi, Mortimor B. Zuckerman Akıl ve Beyin Davranışları Enstitüsü’ne de ev sahipliği yapacak.

Dr. Abbott, Columbia ve birçok yerdeki bilim insanıyla, beynin çalışma şeklini gösteren bilgisayar programları üzerine çalıştıklarını ve artık, tek başına bir nöronu da, küçük bir nöron topluluğunu gözlemler gibi gözlemleyebildiklerini söyledi.

Birçok sinirbilimci gibi onun da aklında, bir nöron topluluğunun nasıl bir arada çalıştığı, bir eylemi nasıl gerçekleştirdiği gibi sorular var.

Beyinde elektriksel aktiviteleri görüntülemenin yolları var. Hatta hızla ilerliyor. Ancak bunun hakkında Dr. Abbott, “Eğer size bin tane nöronun  ateşlendiği bir anın resmini versem, bu size hiçbir şey ifade etmez” dedi

Bilgisayar analizleri bu resmi tanımlarken kolaylaştırıcı olur; ama burada hedef, verideki fizyolojik mekanizmayı keşfetmek!

Örneğin “neden bazı nöronlar ateşlendiğinde seni harekete geçirip koşmanı sağlarken, diğerleri sadece oturmanı sağlayıp bir şey yaptırmıyor?” diye soran Dr. Abbott, tümünün ya da sadece bir kısmının aynı anda ateşlenmesinin eylemi oluşturabileceğini belirtti.

Çalışmalarında bilgisayarlar ve denklemler bulunuyor; ancak bunlarla birlikte insan ve hayvanlar üzerinde yapılmış tüm bilimsel deneylerden de faydalanıyor. Son günlerdeki bazı çalışmaları ise, Columbia araştırmacılarından arkadaşı olan Nate Sawtell ve Sawtell’in labratuvarından yeni mezun Kennedy ile birlikte doktora sonrası araştırmalar yapıyorlar. Caltech’teki bu çalışmaların konusu ise elektrikli yılan balığı…

Yemleri sersemletmek için elektrik şoklaması kullanan bazı balık türlerinden ziyade elektrikli yılan balığı, yönünü ve yemlerini bulabilmek için zayıf bir elektriksel alan yaratıyor. Yıllardır, özellikle Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi’nden Curtis Bell, bu balığın beyninin ve elektriksel algısını sağlayan organlarının nasıl çalıştığını kavramak için deneyler tasarlıyor.

Dr. Abbott, Dr. Kennedy ve Dr. Sawtell ile birlikte, kendilerinden yaşça büyük olan Curtis Bell’e yeni gelişmeler sağlanabilmesi için bu çalışmasında dahil oldu. Balığın iki adet algılama sistemi var. Birisi pasif olup diğer balıkların ya da yemlerinin elektriksel alanını algılıyor. Diğeri ise aktif; iletişim kurmak için sinyal gönderdiği, bir çeşit elektriksel radar sistemi gibi çalışıyor. Bildikleri kadariyla, balık yaratmış olduğu elektrik sinyalini, ters görüntü diye adlandırdıkları bir yöntemle nötrleyip yok hale getirebiliyor.

Bazı matematiksel metodlarla geliştirilmiş bir yöntem ile, elektrikli yılan balığı beynini gözlemlerken şaşırtıcı bir nöron topluluğu keşfettiler. Tek kuyruklu hücreler adı verilen bu nöronlar sayesinde balık, elektrik akımını kapatabiliyor.

Dr. Sawtell, “hangi elektrik akımının kendi üretmiş olduğu elektrik akımı olduğunu, hangisinin de başka bir akım olduğunu beyni tespit etmelidir” dedi.

Kulağa pek de önemli bir gelişme gelmeyebileceğini belirten Dr. Abbott “bence bu çok derin bir çalışma” diyerek, bir canlının dış dünya ile arasındaki ayırımı aydınlatmaya yaşayacağını ekledi. Bu, dış dünyadan akmakta olan bilginin nasıl çözümlendiği ve anlamlandırıldığı hakkındaki bildiklerimizin sadece bir başlangıcı…

Sonuç itibariyle fotonlar ve elektronların, ışığın ve karanlığın, moleküller ve hareketleri ile oluşan dünya görüntüsünü balığın veya bir insanın nasıl hatırladığı, nasıl ihtiyaç duyduğu veya istediğini birbirine bağlamak aslında beynin işi.

Dr. Abbott “sinir sistemini iki açıdan değerlendiriyoruz” dedi; anlam ihtiva eden bilginin beyine akışı ve aksiyonun ilk olarak başladığı yer… “Ortasında bir yerde gerçekten büyük bir akıl var, değil mi? Tam da aksiyonun başladığı yerde.”

Bir şekilde, beyinde eski bilgiler ile acıkma ve susama gibi istekler dış dünyaya ait bir bilgi iken, eylem ile sonuçlanıyor. Bu her türlü canlı için geçerlidir, sadece insana özgü bir durum değil. Buna en basit anlamda ‘düşünmek‘ diyebiliriz.

Dr. Abbott “bunu anlamak için elimizde bazı enstrümanlar var. Ya aklımızı kullanıp bunun nasıl olduğunu çözümleyeceğiz ya da en azından bir teori olarak kalacak” dedi.

                                                              nytime.com ‘dan alıntı…    Çeviren : Hasan Basri AKŞEHİRLİ