Yetişkin Beyni Yeni Sinir Hücresi Üretebilir Mi?

Sevgini paylaş!

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;

Plastisite Nedir?

Plastisite terimi Yunancada “plastikos” kelimesinden kaynaklanır; biçimlendirmek, şekil vermek anlamına gelir. Nöroplastisite ise kullanım sonucu beynin yapılanmasındaki değişiklikler anlamına gelir.

Nöral plastisite kavramı ilk kez Polonyalı sinirbilimci Jerzy Konorski tarafından kullanılmıştır. 1970’li yıllarda Hubel ve Weisel tarafından yapılan çalışmada, neokortikal görme alanın gelişiminde kritik zaman dilimi sonrasında sinir hücrelerinin birçoğu değişmez, sabit olarak kaldığı gösterilmiştir. Yine birkaç on yıl öncesinde alt beyin ve neokortikal alanların gelişim sonrasında değişmez olarak kaldığı, fakat hipokampüs ve dental girus gibi hafızada rol alan önemli alanların insanların yetişkin dönemlerinde de yeni nöron oluşturmaya devam ettiği, kısaca yüksek plastisite özelliğine sahip olduğu düşünülmeye başlandı. Genel olan kanı, yeni nöronların oluşması yani nörogenezis sadece omurgasız canlılarda ve memeli olmayan hayvanlarda -örneğin balık, sürüngenler ve kuşlar- olduğu yönündeydi. Belirtilen bu hayvan gruplarının yetişkinlerinde ön beyin ve hipokampal dentat giruslarda sürekli bir nörogenezin olduğu gösterilmiştir. Fakat Ponti ve arkadaşları tarafından yapılan hayvan araştırmasında ise yetişkin memeli hayvanların serebellumlarında nörogenezin olduğu gösterildi.

Yine bu çalışmada, çevresel faktörler etkisi ile nöronların arasındaki sinaptik bağlantıların modifikasyonu ve/veya nörogenezi sayesinde özellikle hipokampüste ve serebellum dâhil beynin diğer kısımlarında değişiklik olduğu gösterilmiştir. Son dönemlerde bu ve benzeri çalışmalarda gösterilen neokortikal işlem alanlarındaki değişiklikler, nöral yapıların aktivite paterninde kullanıma dayalı anlamlı değişikliğin olabileceği teorisini desteklemektedir. Nöroplastisite teorisine dayanarak, düşünmek, öğrenmek ve eylemde bulunmak aslında beynin hem anatomik-fiziki yapısını, hemde fizyolojik-fonksiyonel yapısını değiştirebilir. Günümüzde sinirbilimciler, geleneksel olarak bilinen kritik zaman dilimi ve sonrasında değişmez sinir yapılarının oluşum kavramından beynin hem yapısal hem fonksiyonel olarak değişime uğrayabileceği, yani nöroplastisite özelliğinin olduğu yönünde fikirbirliği içindeler. Şöyleki, nöroplastisite kavramı, 20. yüzyılın olağanüstü buluşu olarak nitelendirilmiştir.

Kullanıma Bağlı Yapısal Kortikal Plastisite

Son yıllarda yapılan çalışmalarda insan beyninin, yaşam boyu karşılaştığı yeni sorunları çözmek ve değişen şartlara uygun yetenekleri kazanabilmek için fonksiyonel ve bazen morfolojik değişikliklere uğrayabildiğini biliyoruz. Beyin, bir yönetim merkezi gibi, değişen şartlar sonucunda, insana avantaj sağlayacak yeni davranış ve eylemlerin, daha hızlı, daha doğru yapılmasında görev alır. Yani, yeni şartlara kendisi adapte olur ve vücudun da adapte olmasını bir şekilde yönetir. Örneğin, çocukken bisiklet sürmeyi öğrenme sürecimizi hatırlayalım: bu süreç, aslında beynin bisiklet sürme eylemi sırasında denge sağlama ve bisikleti ilerletici kasların koordinasyonunu öğrenme ve adapte olma sürecidir. Bisiklet sürme, araba kullanmak gibi yetenekler, bir kere edinildikten sonra, yeni öğrenen bir kişiye göre çok daha az çaba harcanarak ve daha hızlı şekilde sonradan kolaylıkla yapılabilinen eylemler haline gelebilmektedir. Yapılan fonksiyonel MR ve PET çalışmalarından biliyoruz ki; beyin bu eylemler sırasında yeni öğrenen bir kişinin beynine oranla daha az enerji harcayarak eylemi gerçekleştirebilmektedir. Örneğin, Watson ve arkadaslarının müzisyenler üzerinde yaptığı çalışmada amatör ve profesyonel olarak keman çalan müzisyenlerin beyin aktivitelerinde çok ciddi fark olduğu görülmüştür.

Resim 1: Amatörlerin beyin aktiviteleri çok yaygın olmasına karşılık, profesyonellerde ise bu özellikle premotor alan (PMA) ve süplemantar motor alanında odaklanmıştır

İnsan beynindeki adaptif değişiklikler, 2 milyon yıl öncesine kadar giden eski bir hikayedir. 2 milyon yıl önce Homo habilis’in, günlük hayatında kullanacağı ilk aletleri yapma yeteneğini kazanma süreci içinde, beyin ağırlığının 500 gr’dan 800 gr’a çıktığını biliyoruz. Avlanmaya başlayan Homo erectus’un konuşma çabaları ile inferior frontal girus (Broca böglesi) genişlemiş, yeni gelişen sulkuslar ile karmaşık yapıya dönüşmüştür. Bu süreçte insan, değişen doğa şartlarına uygun yetenekleri, beynin adaptasyon yeteneği ile kazanmış, kazandığı yeni yetenekler ise hayatta kalabilme ve soyunu devam ettirme şansını artırmıştır. İnsanı diğer canlılardan ayıran özelliği entelektüelite, insana avantaj sağladığı için gelişmiş morfolojik olarak beyin/vücut ağırlık oranı beyin lehine gelişim göstermiştir. Beynin ağırlığı artmış giral yapı daha karmaşık bir hale gelmiştir.

1990’larda nörolojik bilimler alanında başlayan bazı önemli çalışmaların sonuçları, bize, yakın döneme kadar kabul ettiğimiz bir bilginin hatalı olduğunu gösterdi. Bu çalışmaların öncesinde, erişkin beyinlerinde yeni nöron yapımının, yani nörogenezin, mümkün olmadığını sanıyorduk. Ama artık erişkin beynin belirli bölgelerinde nörogenezin olabildiğini ve erişkin beyinlerde izlenen bu nörogenezin, yeni yetenek edinme sürecinde uyarıldığı ve artış gösterdiğini biliyoruz.

Doğadaki en yüksek entelektüel yapıya sahip canlıyız ama bu alanda tek değiliz. Diğer canlıların da hayatta kalabilme savaşlarında, zekâ kullanımı ve beyin adaptasyonları vardır. Erkek kanaryalar, üreme zamanında dişileri şarkılarıyla etkiler ve çiftleşme, dolayısıyla soyu sürdürme eylemi oluşur. Dişi kanaryalar, yeni ve karmaşık şarkıların, uzun süre söylenmesine, daha çok ilgi gösterirler. Erkek kanaryalar, üreme zamanında dişilerin ilgisini çekebilmek için karmaşık şarkılar ezberlemek ve hatasız tekrarlamak zorundadırlar. Yapılan çalışmalarda, kanaryaların üreme dönemlerinde, erkek kanaryaların üst vokal merkezi (High vocal center – HVC) adı verilen ve şarkı söyleme merkezi olarak kabul edilebilecek bir bölgede, yeni nöron yapımı olduğu gösterilmiştir. Yeni nöron yapımı radyasyon ile engellenen kanaryaların şarkı söylerken sıkça hata yaptıkları, şarkı söyleme sürelerinin kısaldığı ve dolayısıyla üreme avantajlarını kaybettikleri gözlenmiştir. Bu ve benzeri çalışmalarda artık memeli hayvanlarda da nörogenez ve nöroplastisite kavramının varlığı teorisi giderek güçlenmektedir.

Resim 2: Kanarya beyinlerindeki üst vokal bölgelerinin hacimlerindeki artış gösterilmiştir.

Kuşlar, bahar döneminde doğadan topladıkları besinleri, kışın yemek için belli bir yere gizlerler. Kış gelince ağaçlar yapraklarını döker, kar altında beyaz bir örtüye bürünen doğa, gökyüzünden bahar dönemine göre çok farklı görünür. Görünüşünü değiştiren doğa içinde kuşların besinlerini bulabilmesi için oldukça yüksek bir yön bulma yeteneğine ihtiyaçları vardır. Bu yüksek yön bulma yeteneği, hipokampus posterior kesimi tarafında yerine getirilir. Yön bulma sürecinde, hippokampüsta yeni nöron yapımı olduğu yapılan çalışmalarla gösterilmiştir. Kuşlar, sakladıkları yiyeceklerin bulunmasının zorlaştığı kış aylarında hipokampuslarında yeni nöron oluşturularak, nöral ağın karmaşıklığını arttırarak yön bulma başarılarını artırmaktadırlar. Yön bulma konusunda kuşlar kadar iyi olmasalar da Londra’da taksi şoförleri, lisans almadan önce uzun ve ağır bir eğitimden geçerler. Bu eğitim sırasında, Londra’nın ara sokakları dahil olmak üzere tüm yollarını ezberler ve bir hedefe en kısa ve kolay nasıl gidileceği üzerine yıllarca çalışırlar. Maguire ve arkadaşları, 2000 yılında sonuçlarını bildirdikleri popüler çalışmalarında “voxel-bazlı morfometri” tekniğini kullanarak, Londra’daki taksi şoförlerinin beyin morfolojisini kontrol grubu ile karşılaştırdılar. Maguire ve ark., taksi şoförlerinin sağ hipokampüs posterior kesimlerinde kortikal kalınlığın, kontrol grubu diğerlerine göre daha yüksek olduğunu bildirdiler.

Resim 3: VBM analizi sonucu taksi şoförünün sağ hipokampüsünde anlamlı volüm artışı (a) ve bu volüm artışının taksici olarak harcanan süre ile doğru orantılı olduğu gösterilmiştir.

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.