Beynimizde yeni sinir devreleri oluşturulup, tekrar bağlanabilir mi? Nöral plastisite, çevresel değişikliklere ya da lezyonlara (hasarlar) yanıt olarak merkezi sinir sisteminin (MSS) adapte olabilme yeteneğini tanımlar. Diğer bir deyişle, sinir sisteminin, deneyim ve hasarlanmaya yanıt olarak, işlevsel ve yapısal olarak kendini değiştirebilme kapasitesidir.
PROF. DR. GÜLAY MİLLİ LOĞOĞLU
Nöral plastisite, çevresel değişikliklere ya da lezyonlara (hasarlar) yanıt olarak merkezi sinir sisteminin (MSS) adapte olabilme yeteneğini tanımlar. Diğer bir deyişle, sinir sisteminin, deneyim ve hasarlanmaya yanıt olarak, işlevsel ve yapısal olarak kendini değiştirebilme kapasitesidir.
Beyin kabuğunun (korteks) dinamik bir süreçle organize olabileceği fikri ilk kez 1912’de, Brown ve Sherrington tarafından öne sürülür; bu araştırıcıların bu fikre yönlenmesi, şempanze motor korteksine uyguladıkları bir uyarının ilgili eklemde gerilmeye neden olurken, aynı bölgenin daha sonraki seri uyarılmalarının aynı eklemde bu kez bükülmeye neden olduğunu gözlemlemeleri sonucunda gelişir. Yine 1900’lerin başlarında, modern sinirbilimin babası olarak kabul edilen Santiago Ramon y Cajal, nöral plastisiteden bahsetmiştir. Nöronlarda (sinir hücresi) yaptığı çalışmaların sonucunda belleğin, ‘’sinir hücreleri arasındaki işlevsel bağlantıların’’ anatomik değişimi sonucunda ortaya çıktığı görüşünü öne süren Cajal, sinir sistemi üzerindeki bu çalışmalarından ötürü 1906’da Nobel Fizyoloji/Tıp ödülünü de alır. Cajal’ın ‘’sinir hücreleri arasındaki işlevsel bağlantılar’’ olarak tanımladığı bu yapılar, daha sonra Fizyolog Sir Charles Sherrington tarafından ‘’sinaps’’ olarak tanımlanır. ‘’Sinaptik plastisite’’ ve ‘’nöroplastisite’’ terimleri ise ilk kez 1948’de sinirbilimci Jerzy Konorski tarafından, nöron yapılarında gözlemlenen değişiklikleri tanımlamak için kullanılır. 1960’larda, bir travma sonrasında nöronların tekrar organize olabildiği gösterilir. Daha sonraki araştırmalarla ise, stres sonucunda sadece beyin işlevlerinin değil, beynin yapısının da değişebildiği gösterilir. Yani, sonuç olarak; beynin yenilenemez bir organ olmadığı anlaşılır(1).
MSS’nin bu özelliği, karşılaşılan yeni durumların başarıyla karşılanabilmesi (dikkat tepkimesi, davranışsal değişiklikler gibi) için tüm bilişsel stratejilerde geliştirilen değişiklikleri, yeni/farklı sinir devrelerinin kurulmasını, ya da belirli bir işlevi yerine getirebilmek için (hareket, dil, görme, işitme gibi..) bu sinir bağlantılarının gücündeki veya özgün beyin alanlarındaki değişiklikleri içerebilir. Hücre zarı uyarılabilirliğindeki değişiklikler, işlevsel sinirsel bağlantılarda (sinaps) gelişen sinaptik plastisite ve sinir hücresi (nöron) yapısında gelişen hücresel düzeydeki değişiklikler (akson ve dendrit değişiklikleri), insanlarda ve çeşitli hayvan modellerinde gösterilmiştir. (Sinir hücresi, yani nöron; akson, dendritler ve hücre gövdesinden oluşur.)
NÖRAL PLASTİSİTE YAŞAM BOYUNCA SÜRER
Sinir devreleri, aksonlar ve dendritler arasındaki sinaptik bağlantıları içerir. Beyin yapısına yayılan bu devreler, geniş bir işlev esnekliğine izin vermek üzere, birbiriyle etkileşebilen çok sayıda bağlantı kurabilme potansiyeline sahiptirler. Bir duysal girdinin (uyarı) değişmesi, önceden sakin olan beyindeki ilgili temsil alanında, çeşitli mekanizmalar aracılığıyla, hızlı değişikliklere neden olabilir (örneğin bazı baskılayıcı nöronlar nedeniyle önceki durumda sakin olan bağlantıların, uyarıcı nöronların devreye girmesi ile işlev kazanması gibi..)
Ek olarak daha yavaş, ancak ilerleyici plastik değişiklikler öğrenme, istenilen daha iyi işlevsel sonuç alabilmek için diğer çevresel girdilerle rekabet (competition with other inputs) ve etkin kas kullanımı gibi koşullarda gelişebilir.
Plastisite mekanizmaları, öğrenme ve bellek gibi çeşitli bilişsel işlevlerde ve MSS’deki hasarlanmalara (lezyon) bağlı gelişen durumlardaki (örneğin inme)fonksiyonel iyileşmede çok önemlidir.
Nöral plastisite yaşam boyunca süregelen bir süreçtir. İleri yaşlarda ve inmeden sonraki dönemde daha geniş beyin alanlarının kullanılması, bireyin belirli özgün edimleri uygulayabilmesi ve dahası, tekrar öğrenmeyi kolaylaştırması açısından klinik öneme sahiptir(2,5). Bilişsel plastisite sadece çocukluk döneminde değil, ileri yaşlarda da söz konusudur; dahası, sadece sağlıklı bireylerde değil, gelişme bozukluğu olan hastalarda, intellektüel yetersizliği olanlarda, travmaya bağlı gelişen kronik beyin hasarlarında da gerçekleşebilmektedir (4).
Beynimizin sürekli bir değişime uğrama potansiyeli vardır; beyin, içsel ve dışsal gereksinimlere/uyaranlara yapısal ve işlevsel değişikliklerle yanıt verir ve böylece adaptasyon sağlar. Söz gelimi el becerisi gerektiren bir eylemin öğretildiği deneysel hayvan modellerinde, bu eylemin sürekli tekrarlanması ile korteksteki ilgili temsil alanı genişler; ayrıca akson, dendritler ve sinaptik bağlantılarda gelişme, yeni sinaptik bağlantıların oluşması gibi hızlı yapısal değişiklikler meydana gelir. Bu yeniden organize olma durumu, çeşitli nedenlerle yapılan rehabilitasyon uygulamaları sonucunda gelişen motor işlevdeki iyileşme sürecinden de sorumludur(3).
YENİ ŞEYLER ÖĞRENDİĞİMİZDE…
Çevremizden gelen girdilerle etkileşim sonucunda beyinde gelişen fizyolojik süreçler, beynimizde değişime neden olur. Ana rahminde başlayan bu beyin gelişim süreci, yaşam boyunca, ölene dek devam eder ve beyin hücreleri arasındaki bağlantılar değişen gereksinimlerimize göre yeniden şekillendirilir. Bu dinamik nörofizyolojik süreç, deneyimlerimiz sonucunda öğrenmemize ve farklı koşullara uyum sağlamamıza izin verir (Dr. Campbell). İnanılmaz kapasitesi ve değişim potansiyeli olan beyin, bilgisayarlardan farklı olarak, yazılım güncellemesine ek olarak donanım güncellemelerini de alabilir/oluşturabilir ve gelen bilgiyi işler. Bu süreç boyunca, deneyimlerimize göre, bazı sinir bağlantıları güçlendirilirken bazıları zayıflar; yeni bağlantılar oluşturulurken, bazı bağlantıların yok edilmesi de söz konusudur. Yeni bir şey öğrendiğimizde yeni nöron devreleri oluşturulur ve farklı koşullara uyum sağlamak üzere, beyindeki nöron devreleri yeniden düzenlenir. Kısaca söylemek gerekirse, yeni bir şeyler öğrendiğimizde, beyinde yeni sinir yolakları oluşturulur; öğrenme deneyimi, beynimizin mevcut işleyişini değiştirebilme potansiyeline sahiptir. Her öğrenme beynin nöroplastik özelliğinden yararlanmasa da, özellikle yeni bir dil ya da bir müzik aleti çalmayı öğrenmek bu özellikten yararlanır.
Herhangi bir duyusal kayıp gelişmesi durumunda, MSS ve özellikle de beyin kabuğu tekrar organize olarak, sağlıklı duyularla ilgili beyindeki temsil alanları genişlemekte ve bu sağlıklı duyularla ilgili uyaranlardan gelen bilgiler çok daha incelikli ve işlevsel olarak işlenebilmektedir. Beynimiz dinamik bir yapıdır ve muhteşem kapasitesi ile, işlevsel adaptasyonlara izin veren değişiklikleri geliştirme potansiyeline sahiptir(6).
Beyinde gelişen adaptasyon süreci sonunda sağlanan kazanımlar kısaca; inme gibi olgularda iyileşme, travma sonrası gelişen beyin hasarlarında iyileşme, beyin işlevlerini yeniden şekillendirme (söz gelimi bir duyuyu kontrol eden bir bölge hasarlandığında, diğer bölgeler işlevi toparlayabilirler), bir bölgedeki işlev kaybı sonucunda başka bölgelerdeki işlevlerin güçlenmesi (söz gelimi bir duyu yitiminden sonra diğer duyular keskinleşebilir), belleğin güçlenmesi, çeşitli bilişsel yeteneklerin güçlenmesi, daha etkili öğrenme…şeklinde özetlenebilir. Öğrenme ile çevre/dünya ile ilgili bilgi edinirken, bellek süreçleri ile edinilen bu bilgiyi kodlarız, ve daha sonra tekrar çağırmak üzere de depolarız. Sinir sistemimizin bu önemli işlevlerinin herhangi bir nedenle bozulması ve/veya yitirilmesi sonucunda yaşamın ne kadar anlamsızlaşacağı açıktır.
YETİŞKİN BEYNİ DE YİTİRİLMİŞ BAĞLANTILARI ONARABİLİR
Nöroplastisiteden ve özelde de öğrenme/bellek işlevlerinden sorumlu olan moleküler biyolojik/fizyolojik işlergeler kompleks ve akademik bilgiyi ilgilendirdiğinden, beynimizin kapasitesi/değişim potansiyeli hakkında herkesin anlayabileceği bir genel bakış vermesi amaçlanmış olan bu yazının konusu dışındadır. Beynimizin bu inanılmaz yeteneğinden, potansiyelinden yararlanabilmek için çevresel girdilerin ne kadar önemli olduğu açıktır. Çocuklar ve gençler kadar büyük bir potansiyele sahip olmasa da, yetişkin beyni de olağanüstü değişiklikleri gerçekleştirme yeteneğine sahiptir. Yetişkin beyni de, uzun zamandır kullanılmayan eski, yitirilmiş bağlantıları onarabilir, işlevleri geri getirebilir, bellek ve bilişsel becerileri güçlendirebilir.
Bu açılardan bakıldığında; çevresel girdilerin yalan, propaganda, çarpıtma haber/yorum, dedikodu/evlilik/gelin, kaynana yemek programlarından ibaret olarak, çoğunluk medya tarafından toplumun üzerine boca edildiği, örgütlü cehalet/yoksulluk/kötülük sarmalındaki toplum çoğunluğunda da farklı okuma, öğrenme, bilgilenme olanak, istek ve potansiyelinin olmadığı ve sonuçta bu çoğunluğun diğer farklı, çeşitli çevresel girdilere kapalı olduğu, geleceğin mimarı olan çocukların ve gençlerin çok önemli bir kesiminin ise tarikat, cemaat yurtları, kursları, sıbyan mekteplerindeki organizasyonlarla tek tip, dogmatik çevresel girdi ile beyinlerinin ‘beslendiği’ mevcut ortamın, ülke geleceği açısından ne kadar tehlikeli olduğunu görmek gerekir.
YARATICI DÜŞÜNCENİN OLMADIĞI YERDE BİLİM DE OLMAZ
Son söz olarak; saldırı doğrudan beyinlere yapılarak akıl devre dışı bırakılmaktadır. Yitik nesillere ve toplumsal çürümeye yol açmakta olan bu döngünün ivedilikle kırılması, akıl/bilgi toplumuna ulaşılabilmesi için en önemli önceliklerdendir. Pırıl pırıl üniversite öğrencilerinin itilip kakılıp tartaklandığı; özgür, yaratıcı düşüncenin olmadığı yerde bilim de olamaz. Bilimin olmadığı yerde teknoloji de üretilemez.
İnanılmaz bir yapısal/işlevsel potansiyel taşıyan bir bilgi işlem merkezi olarak çalışan beyinlerimizin bilimsel bilgi, sanat, kültür,… gibi çeşitli çevresel girdilerle beslenebildiği bir anlayışa/toplumsal ortama ve sonuçta akıl, bilgi toplumuna erişilebilmesi dileğiyle…
İşlevsel sinapslarımız bol olsun!
Kaynaklar:
1–Fuchs E, et al: Adult neuroplasticity: More than 40 years of research. Neural Plasticity 2014:1-10.
doi:10.1155/2014/541870.
2–Nikhil Sharma, Joseph Classen, Leonardo G. Cohen: Neural plasticity and its contribution to functional recovery. Handbook of Clinical Neurology, 2013. (Source PubMed)
3–Wilkins KB, Owen M, Ingo C, Carmona C, Dewald J P.A., Yao J: Neural plasticity in moderate to severe chronic stroke following a device-assisted task-specific arm/hand intervention. Front Neurol, 2017. (https://doi.org/10.3389/fneur.2017.00284)
4–Karbach J, Schubert T: Training-induced cognitive and neural plasticity. Front Hum Neurosci, 2013. (https://doi.org/10.3389/fnhum.2013.00048)
5–von Bernhardi Rommy et al: What is neural plasticity? Adv Exp Med Biol, 2017.
6–Silva PR, Farias T, et al: Neuroplasticity in visual impairments. Neurology International, 2018.
7–Ganong’s Review of Medical Physiology (eds: Kim E. Barrett, Susan M. Barman, Heddwen L. Brooks, Jason X-J Yuan). McGraw-Hill Education, 26th Edition (2019).