Beyinde “Kullanıma-bağlı” Morfolojik Değişikliklerin Mekanizması Nedir?

Sevgini paylaş!

Sizlere bir önceki yazımızda, geçmişte nörogenezin oluşmadığı ve sinir hücrelerinin sabit kaldığı düşüncesinin yerini çevreye, duruma, yeteneklere, uğraşılara bağlı olarak korteksin de değişebildiği görüşünü aldığından bahsetmiştik. Bu yazımızda ise bu değişikliğin mekanizmasından bahsedeceğiz.

2016 yılında İstanbul Üniversitesi, İstanbul Tıp Fakültesi’nde Ayaz Aghayev’in “Voxel Tabanlı Morfometrik Metod İle Matematik Bilim Adamlarının Nöroanatomik Yapılarının Normal Populasyonla Karşılaştırılması” konulu uzmanlık tezinin verilerine göre;

“Kullanıma-bağlı” olarak ortaya çıkan morfolojik değişiklikleri oluşturan mekanizma nedir? Bu soruyu cevaplamak amacıyla yapılmış hayvan çalışmalarında, yeni yeteneğin kazanılması sürecinin hızlı ve yavaş olmak üzere iki fazdan oluştuğu görünüşü ortaya atılmıştır. Bu görüşe göre erken ve hızlı fazda, nöron elektrofizyolojisinde gelişen adaptif değişkenlerin, yeni yeteneğin kazanılmasını sağladığı düşünülmektedir. Geç – yavaş fazda ise; belirli zihinsel faaliyetin işlenmesi sonucu ilgili serebral kortikal bölgelerde, mikroglial proliferasyon, sinaptogenez, nörogenez gibi farklı mekanizmaların geliştiği söylenmektedir. “Zenginleştirilmiş ortam” olarak tanımlanan ve hayvanların, yiyeceklerini bulmada yoğun bir arama faaliyetini gerektiren ortamda yaşayan hayvanların hipokampuslarında, hazır yiyecek verilen grubtaki hayvanlara göre daha yüksek oranda nörogenez oluştuğu gözlenmiştir. Yiyecek bulma çabası, bir uzaysal navigasyon merkezi olan hipokampusta yeni nöron gelişimine neden olmaktadır. Hayvan çalışmaları, kullanıma-bağlı adaptasyon mekanizmasında nörogenezin önemli rol oynadığını göstermiştir.

Adaptasyon-reorganizasyon teorilerini insanlarda araştıran çalışmalar, büyük ölçüde görüntüleme çalışmalarıdır. Bu konudaki, nöroradyolojik görüntüleme çalışmalarını, genel olarak morfolojik, fonskiyonel ve spektroskopi çalışmaları olarak 3 başlık altında toplayabiliriz. Adaptasyon ve reorganizasyon teorilerini araştıran nöroradyolojik görüntüleme çalışmaları için müzisyen beyni mükemmel model oluşturmaktadır. Erken yaşta alınan yoğun müzik eğitimi müzisyenlerin beyinlerinde, morfolojik ve fonksiyonel adaptif değişikliklere neden olmaktadır. Planum temporale, müzik eseri içinde farklı tonların algılamasında görev alan bir bölgedir. Müzisyenlerde yapılan morfolojik çalışmalarda, farklı tonları algılama kapasitesi-yeteneği ile planum temporale korteks hacmi arasında anlamlı ilişki bulunmuştur. Ayrıca müzik eğitiminin erken yaşta başlaması ile planum temporale hacmi arasında da ilişki bildirilmiştir. Aydın ve ark.’nın müzisyenlerin planum temporale bölgesindeki eğitimle oluşan bu morfolojik değişikliğin histo-kimyasal mekanizmasını araştıran bir çalışmalarında; müzisyenlerin sol planum temporale bölgesinde, kontrol grubuna göre, anlamlı düzeyde yüksek N-asetilaspartat konsantrasyonu bulunmuştur. N-asetilaspartat, nöronların mitokondriyaları içinde sentezlenen ve nöron/aksonal fonksiyonel bütünlük işaretçisi olarak kullanılan bir metabolittir. Yapılan çalışmalar sonucunda serebral N-asetilaspartat konsantrasyonu ile nöron ve sinaps yoğunluğu arasında pozitif bir korelasyon olduğu bilinmektedir. Müzisyenlerin erken yaşta aldıkları yoğun eğitimin en önemli parçası olan farklı tonları ayırma çabası, planum temporale bölgesinde sinaptogenez/nörogenezi uyarmış olabilir.

Müziğe benzer şekilde, doğada var olan matematiksel denge ve matematiksel ilişkiler, insanoğlunun her zaman ilgisini çekmiştir. Yoğun matematiksel düşünce, insan beyninde zenginleştirilmiş ortam etkisi oluşturarak morfolojik değişimlere neden olabilir mi? Geçen yüzyıl yaşamış bazı önemli matematikçilerin otopsi bulgularında, beyin morfolojisinde bazı anlamlı farklılıklar gözlenmiştir. Örneğin, A. Einstein’in beyin otopsi raporunda inferior parietal bölge giral yapısının diğer insanlara göre farklı bir morfolojiye sahip olduğu bildirilmiştir.

Albert Einstein’in beyninin lateral fotoğrafları, kontrol deneyi ile karşılaştırılması: Einsteinin beyninde inferior parietal lob normal insanlara göre %15 daha geniş olduğu gösterilmiştir. İnferior parietal lob 3-boyutlu düşünme ve matematiksel düşüncede rol oynamaktadır. Ayrıca Einsteinin beyninde parietal operculum kısmı olmadığı gözlemlenmiştir.

J.K.F.Gauss’un beyin otopsi bulguları da benzer şekilde parietal bölgede kompleks giral yapıları işaret etmiştir. Bu çalışmadan da anlaşıldığı gibi beyin yapılarının karşılaştırılması veya mevcut beyin yapılarının analizi, yukarda belirtilen sorulara cevap verebileceğini göstermektedir.

Kaynakça ve İleri Okumalar:

Aghayev, A. Voxel Tabanlı Morfometrık Metod İle Matematik Bilim Adamlarının Nöroanatomik Yapılarının Normal Populasyonla Karşılaştırılması. Uzmanlık Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul Tıp Fakültesi, Radyodiagnostik Ana Bilim Dalı.