Zekâyı etkileyen beyaz madde
Son derece karışık bir yapıya sahip olan beyin, yaklaşık olarak 40 milyar beyin hücresi (nöron) içermektedir. Her biri binlerce bağlantı noktası içeren beyin hücreleri olağanüstü bir bellek ve işlem kapasitesine sahiptir. Eğer yazılabilseydi, beynimizin içindeki toplam bilgi birikimi miktarı rahatlıkla 20 milyon kalın kitabı doldurabilirdi. Sinir hücresinin gövde dışındaki kısmı olan ve uyarıları elektriksel ve kimyasal iletebilen aksonların mutlak uzunluğunun ise 10 milyon kilometre olduğu hesaplanmıştır. Böylesi karmaşık ve ayrıntılı bir yapıya sahip beynin sağ ve sol beyin yarım küreleri büyük oranda ayrı fonksiyonlar göstermelerine rağmen, bu yarım küreler birbirleriyle beraber çalışarak ilgili verileri birleştirmektedirler.
Eğer kafamızın içine bakabilme imkânına sahip olabilseydik, hangi beynin bir diğerinden daha zeki olduğunu anlayabilir ya da hangi saklı durumların kişide şizofrene veya disleksiye (öğrenme bozukluğu) neden olduğu keşfedilebilirdik. Yeni bir manyetik rezonans teknolojisi olan difüzyon tensör görüntüleme cihazı gerekli kanıtları bulmak için bilim insanlarına yardım etmekte ve önemli bir bilgiyi açığa çıkarmaktadır; zekâ ve akıl sendromlarının çeşitliliği sadece beyaz madde içeren beyin bölgelerinden etkilenmektedir.
Difüzyon tensör görüntüleme cihazı ile elde edilen sinir bağlantıları
Sinir hücresinin bölümleri
Bilim adamlarının, uzun süre beyindeki beyaz maddenin pasif bir alt yapı olduğunu sanmalarına rağmen, yeni çalışmalar bu maddenin öğrenmeyi ve akıl (mental) hastalıklarını aktif olarak etkilediklerini göstermektedir.
Gri madde ise zihin hesaplamalarının yapıldığı ve hafızanın depolandığı yerdir. Gri maddenin bulunduğu kabuk, beynin en üst tabakasında olup sıkıca paketlenmiş nöron gövdelerinden meydana gelmektedir. Bu kısımlar sinir hücrelerinin karar verme kısımlarıdır. Alt kısım ise beyaz maddenin bulunduğu yerdir ve insan beyninin neredeyse yarısını doldurur. İnsandaki beyaz madde oranı diğer hayvanların beyninden bulunandan daha fazladır.
Beyaz madde milyonlarca haberleşme kablosundan oluşmakta ve her biri akson denilen uzun ve diğerlerinden bağımsız uzun bir tel içermektedir. Miyelin denilen beyaz bir madde ile kaplı olan aksonlar beynin farklı bölgelerindeki nöronları birbirlerine bağlar.
Geçmiş yıllarda bilim adamları beyaz maddeye çok az ilgi göstermişler fakat çok daha sonraları beynin bölgeleri arasındaki bilgi iletiminin beyaz madde ile olduğunu anlamışlardır. Yeni çalışmalar sonucunda, beyaz maddenin genişliğinin insandan insana farklılaştığı ve bunun da farklı zihinsel deneyimlere ya da belli fonksiyon bozukluklarına yol açtığı fark edilmiştir. Bu durum da piyano çalma gibi çeşitli yetenekleri pratik etmeyi ve öğrenmeyi etkilemektedir.
Beyaz maddeye rengini veren miyelin büyük bir öneme sahiptir. Nöronlar akson denilen uzun fiberlere (tel) sahiptirler ve her akson kristal bir jel ile yani miyelinle kaplıdır. Bu da aksonları yalıtkan hale getirmektedir. Miyelinle kaplandığı zaman sinir uyarımları 100 kat daha hızlı iletilmektedir. Miyelin olmadığında ise sinyal kaybolmaktadır. Maksimum iletim hızı için ise yalıtkan kalınlığının içteki telin çapı ile orantılı olması gerekmektedir.
Almanya’daki Max Plank Enstitüsü’ndeki, deneysel tıp araştırmacıları Schwann hücreleri olarak adlandırılan hücrelerin aksonları kaplayan bir proteini tespit ettiğini keşfetmişlerdir. Bu proteinlerin miktarları artırıldığında veya azaltıldığında Schwann hücreleri aksonların etrafındaki miyelin hücrelerini sarmaktadır. Örneğin bazı insanlarda bu proteinin üretimi sağlayan gendeki bir kusur şizofreniye neden olmaktadır.
Miyelin doğumda sadece beynin birkaç bölgesinde yaygınken, daha sonra hızla genişler. 25-30 yaşlarında ise belirli bölgelere yayılmış olur. Yetişkin olana kadar miyelinleşme genellikle dalgasal olarak cerebral corteksin (beyin korteksi, beynin yarımkürelerinin dış yüzeyini kaplayan 1 ila 4 mm. kalınlığındaki gri madde) arka tarafından ön tarafına ilerler. Miyelinleşmenin oluştuğu en son yer ise ön (alın: alın lobu kendi kendinin farkında olma, gözlem, fikirlerin oluşumu ve planların yapımı gibi en fazla bir araya gelmiş beyin fonksiyonlarını barındırır. Yoğun duygulara ait tecrübelerde buralarda yer alır) loptur. Bu bölgeler daha yüksek seviyede mantıklı düşünme, planlama ve karar verme yeteneklerinden sorumludur ve bunlar da sadece deneyimlerden elde edilmektedir. Tüm bu gözlemler miyelinin zekâ için önemli olduğunu göstermektedir. Miyelinleşme muhtemelen erken ergenliğe kadar beyin aksonlarını sarmalamayı bitirmez. Çünkü aksonlar büyümeye devam eder ve yeni dallar oluştururlar. Akla şu soru gelebilir; miyelinin oluşumu tamamen programlı mı yoksa hayat deneyimleri miyelinlenme derecesini değiştirir mi?
Yapılan araştırmalar, beyaz madde bölgelerinin profesyonel piyanistlerde müzisyen olmayanlara göre çok daha yüksek olduğunu göstermektedir. Bu bölgeler cerebral corteks bölgelerini birbirlerine bağlamakta ve bu da parmakları koordineli bir şekilde hareket ettirmeyi sağlamaktadır.
Hayvanlar üzerinde yapılan incelemeler, miyelinin, zihinsel deneyimlere olan cevabı ve canlının gelişim sürecini değiştirdiğini göstermiştir. Ayrıca, sosyal etkileşimlerin ve oyuncakların da corpus collesum’da daha fazla miyelinli fiberlere neden olduğu saptanmıştır. Miyelinin fazlalığı nasıl biliş düzeyini artırıyorsa, kusurları da zihinsel yetenekleri bozabilir.
Merkezî sinir sisteminde miyelinin yokluğu veya eksikliği mültipl skleroz, serebral plasi (duruş ve hareket bozukluğu), Alexander hastalığı (merkezî sinir sisteminin tahribatı) gibi hastalıklara; miyelinin anormal oluşumu ise şizofreniye, otizme ve disleksiye neden olmaktadır.
Hatalı bilgi iletiminin zihinsel hastalıklara neden olabileceğini anlamak zor değildir. Zihinsel yetersizliklere neden olduğu düşünülen gri madde ile ilgili araştırmalardan yıllar sonra uzmanlar, beyaz maddenin bu durumla ilgili önemli bir role sahip olduğunu gösterir deliller bulmuşlardır. Örneğin disleksi, okuma için gerekli olan devredeki bilgi iletiminin kesilmesiyle oluşmaktadır. Beyin görüntüleme çalışmaları sonucunda bu alanlardaki beyaz maddenin azaldığı, bu durumun da iletimin kesilmesine neden olduğu gösterilmiştir. Beyaz madde anormalliklerinin, nöronlarındaki anormal gelişmeleri ve miyelinleşmedeki kusurları yansıttığı düşünülmektedir.
Sağırlık, seslerin analiz edildiği cerebral cortex’deki daha yüksek seviyedeki işlemlerdeki kusurlardan meydana gelmektedir. McGill Üniversitesi’nden bir araştırmacı, bu durumda beyaz maddenin sağ ön beyindeki özel bir fiber yığıntı kısmında azaldığını bulmuştur. Yale Üniversitesi’ndeki araştırmalarda bu yığıntı kısmında miyelinleşmenin yüksek seviyelere oluştuğu zamanlar olan ceninin son gelişim zamanları veya ergenlikte sigara dumanına maruz kalmanın da, beyaz maddeyi bozup dağıttığını göstermiştir.
Eğer miyelinleşmenin büyük bir kısmı yirmili yaşlarda sona eriyorsa, orta yaşta ve yaşlılıkta beyin yeniden nasıl biçimlenebiliyor ve kendini nasıl onarabiliyor sorusu akla gelebilir. Örneğin 60, 70 ve 80’li yaşlarda zihinsel egzersizlerin Alzheimer’ın gecikmesine yardım ettiği bilinmektedir. Ayrıca bilgelik neden ileri yaşlarda artmakta sorusu da bu noktada akla gelen önemli sorulardan biridir.
Deneyler, miyelinleşmenin 50’li yaşların ortalarına doğru daha gizli ve ustaca devam ettiğini ileri sürmektedir. Beyaz madde öğrenme çeşitleri için anahtar bir rol oynamakta, bunun için de uzun süren pratikler ve tekrarlar gerekmektedir. Beyinleri geniş bir şekilde miyelinleşen çocuklara bu nedenle ebeveynlerine kıyasla yeni yetenekler kazandırmak çok daha kolaydır. Başka bir deyişle dünya çapında büyük zihinsel ve fiziksel yetenekler yetiştirmek için çocuklara çok küçük yaşlardan itibaren yönlendirici bilgileri vermek gerektiği anlaşılmaktadır.
Prof. Dr. Özden Aslan Çataltepe
Kaynaklar:
Scientific American, White Matter Matters, Mart 2008, Syf 42-49
http://www.kavramsitesi.org/admin/uploads/%7B0CB0D6BB-27EA-4543-8573-80C622B0B4F1%7D.doc
http://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion_tensor_imaging