Beyinle beden arasında yeni bağlantılar ortaya çıktı

Russell Poldrack  isimli psikiyatr şimdiye kadarki en ayrıntılı beyin bağlantı haritasını elde edebilmek amacıyla kendi beyninde bir dizi tarama yaptı.

Süreç boyunca, takım arkadaşlarıyla birlikte beyin fonksiyonları ile gen ifadeleri arasında güçlü bir korelasyon olduğu ve kafein oranın düşmesi durumunda beynin kendini nasıl adapte ettiği ortaya çıktı.

Russell Poldrack 1,5 yıl boyunca her Salı ve Perşembe sabahı MRI cihazının içine girip 10 dakika boyunca beynini tarayarak güne başlıyordu. Kendi üzerinde yaptığı bu çalışmayla Stanford’lı psikolog beyni dünyada üzerinde en çok çalışılan beyin unvanını da kazanmış oldu.

Çalışmalarına Teksas Üniversite’sinde başlayan Poldrack Stanford’a geçince de kaldığı yerden devam etti.  “Connectome” denilen beynin farklı bölgeleri arasındaki iletişim sistemini ve bununla beraber davranışların zaman içerisinde nasıl değiştiğini anlayabilmek için çabalıyordu. Sonuçları dağa da geliştirmek adına, Salı günleri aç kalarak beyin fonksiyonları ve gen ifadeleri arasındaki bağlantıyı kurmada incelenmek üzere kan örneği veriyordu. Bu aşama aynı zamanda kesin bir o kadar da şaşırtıcı bir şekilde beynin kafein oranı düşük olduğunda kendinin nasıl adapte ettiğini de göstermiş oldu. Sonuçlar Nature Communications dergisinde yayınlandı.

Beynin iletişim haritası

İnsanın yaptığı her davranışta beynin farklı bölgeleri birbirleriyle iletişim kurar. Bu aslında  herhangi bir durumda doğru hareket edildiğinden emin olunmasını sağlayan bir çeşit kontrol mekanizmasıdır.

“Connectome” denilen sistem bir kaç görme duyusu, bir adet somatosensori/motor ve dikkat ya da görev yönetimiyle ilişkili ağlardan oluşuyor. Güç ve verimleri insan davranışını etkileyebildiği için bu ağlar son yıllarda araştırmacılarda daha çok ilgi uyarmaya başladı.

Bu ağlar arasındaki bağlantıları ayrıştırabilmek için çalışmada Poldrack da dahil hastaların hareketsizken alınan MRI verilerini incelendi.

Poldrack tecrübelerini şu şekilde anlattı: “MRI cihazının içine girip, gözlerimi kapatıp etrafla bütün bağlantımı kesiyordum. Bu arada da cihaz 10 dakika boyunca her saniyede bir beynimin fotoğrafını çekiyordu. Aldığımız veriden de bu süre boyunca aralarındaki korelasyona bakarak beynin hangi bölgelerinin birbiriyle iletişim kurduğu konusunda fikir edindik. Bu bize her ağın kendi içinde ne kadar bağlantı olduğunu gösterdi.”

Daha önceki connectome haritaları beynin farklı işlevsel bölgeleri arasındaki genel bağlantıları belirleyen ortalamaları alınmış  ayrı beyin resimlerinden oluşuyor. Poldrack ise bu bağlantıların aynı insan beyninde aylar geçse de değişip değişmediğini öğrenmek istiyordu. “Ruh haline ya da çevresel faktörlere göre değişiklik gösteriyorlar mı? Eğer gösteriyorsa, bir insanın connectome yapısı başka birininkine benziyor mu? Üzüntülü olduğu bir gündeki beyin faaliyeti depresif başka bir insanınkine benziyor mu?” benzeri sorulara cevap arıyordu.

Poldrack’ın bulduğu bağlantılar şaşırtıcı derecede tutarlıydı. Sonuçlar yeni sorular ortaya çıkarsa da, bu net tutarlılık uzun soluklu araştırma yaklaşımının sağlıklı bir beyinle şizofreni ya da bipolar gibi bağlantı bozukluklarından kaynaklanan rahatsızlıkları olan nörolojik hastaların beyinleri arasındaki farklılıkları açığa çıkarma konusunda ümit vadettiğini gösterdi.

Kahve etkisi

Çalışma boyunca Poldrack her Salı aç kalıp taramadan sonra kan örneği veriyordu. Akyuvarlarındaki RNA’dan da gen ifadesini belirlenip beyin işleyişiyle karşılaştırılıyordu.

Araştırmacılar beyin faaliyeti ve bir çok farklı gen ailesinin ifadelerinde güçlü korelasyon gözlemledi. Ayrıca, ağrı ve bağışıklıkla bağlantılı gen ifadelerinin Poldrack’ın psoriasis (sedef) hastalığının şiddetlendiği dönemle de eşleştiği görüldü. Veriler oldukça fazla olduğu için hala cevap bekleyen bir çok soru var. Poldrack’ın bütün veriyi herkesin erişime açık hale getirmesinin sebebi de bu.

Poldrack’ın kan vermek için aç kalması da beklenmedik bir sonuç açığa çıkarmış oldu. “Beyin bağlantılarımı etkileyen en büyük faktörün sürpriz ve çok kolay bir şekilde o gün kahvaltı yapıp yapmadığım ve kafein alıp almadığım olduğunu öğrenmiş olduk.”

Salı günleri taramadan önce kahve içmediyse beynindeki bağlantılar içtiği günlerden çok farklı görünüyordu. Bu mantıklı. Ama böyle bir etki daha önce hiç gözlemlenmemişti. Özellikle, somatosensori motor ağı ve görmeden sorumlu sistem arasındaki bağlantı kafein almadığı zamanlarda önemli derecede yoğunlaşıyordu.

Psikolog sonuçları, “Bu tamamen beklenmedik bir şeydi. Kafein almış olmanın  beyin bağlantılarını çok ciddi şekilde etkilediğini gösteriyor. İyi mi yoksa kötü bir şey mi bilmiyoruz ama ilginç olarak bu bölgeler kısmen alt-seviye olanlar. Sebebi o günlerde yorgun olmam olabilir. Ve bu da beynimi daha çok temel işlemleri entegre etmeye odaklandırıyor olabilir” şeklinde yorumladı.