Beyin Dalgaları Bilgiyi Nasıl İşliyor?

0
1588

Biz göremesek de beyin, elektriksel aktiviteyle harıl harıl işliyor. Beyin dalgaları, beyin çevresindeki devasa sinir hücresi topluluklarının düzenli ateşlenmesi ile oluşuyor. Dalgalar, beynin ön kısmından arka kısmına veya derinliklerindeki yapılardan kafa derisine kadar sıçramalar şeklinde gidip geliyor.

Nöronal salınım olarak adlandırılan bu sinyallerin, belirli ruhsal durumlara eşlik ettiği bilinmektedir. Sessiz alfa dalgaları, meditasyon yapan keşişlerin beyinlerinde küçük dalgalar halinde yayılır. Beta dalgaları yoğun konuşmalar sırasında yükselir ve düşer. Hızlı gama dalgaları keskin bakışlara eşlik eder. Durgun delta ritimleri derin uyuyanları sararken, hayalperestler biraz daha hızlı teta ritimlerine geçerler.

Araştırmacılar, bu dalgaların herhangi bir amacı olup olmadığını ve bu amaçların ne olabileceğini uzun süredir tartışmakta. Bazı bilim adamları bu dalgaları kaçınılmaz fakat, gerçekten önemli olan bireysel sinir hücrelerinin gönderdikleri mesaj sinyallerinin işe yaramaz yan ürünleri olarak görürler. Bu görüşe göre dalgalar, kısaca, toplu nöral davranışların bir sonucundan başka bir şey değildir. Ancak gittikçe önemi artan bir kanıt, tam tersini öne sürmekte: Beyin dalgaları önemli sinyallerin yan ürünleri değil, beynin nasıl çalıştığını ve birlikte çalışılması gereken çok sayıda beyin bölgesi arasında bilgiyi yönlendirmenin anahtardır.

 

MIT’den Earl Miller, dalgaların beynin nasıl işlediğinin önemli bir parçası olduğunu kanıtlayan nörobilimcilerden biri. Son çalışmasında Miller, Beyin salınımlarının,  bilgiyi ustaca yönlendirerek, beynin dünyadaki hangi sinyalleri önemsemesi gerektiğini ve hangilerini göz ardı edeceğini seçmesini sağlayacak şekilde yönlendirdiğini savunuyor.

Diğer araştırmalar da bu görüşü desteklemektedir. Beyinlerine elektrot yerleştirilmiş insanlar üzerinde yapılan çalışmalar, beyin dalgalarının ve bunların etkileşimlerinin, insandaki duygu, dil, görme ve daha fazlasının sağlanmasına yardımcı olduğunu öne sürüyorlar.

Çalışmalar,bu dalgaların anormal olduğu durumlarda, beyin gücünün kötüleştiğini, değişime uğradığını gösteriyor. Beynin bu dalgaları nasıl kullandığı detaylı olarak incelendiğinde, hafıza problemlerini ve akıl hastalıklarını düzelten tedaviler ve müdahaleler aracılığıyla, sinyallerin elektriksel dalgalanmalarının düzeltilme olasılığı artar. Zaten, ilk denemeler insanların hafızalarında iyileşmelere sebep olmuştur.

Dev Saat

Beyin dalgaları hakkındaki bu içgörüler, beyni sadece sinir hücrelerinin veya nöronların davranışlarına indirgeyen bir görüşten öte, sinirbilimdeki bir değişim ile örtüşür. “Bu, beyni “dev bir saat” olarak düşünmek gibidir. Yani her bir teçhizatı anlarsak, ancak o zaman beyni anlayacağız. Ama bu dev saatte sadece bireysel nöronlar yok. Ağlar çok dinamik ve akıcı bir şekilde etkileşim halinde.” diyor Miller.

Miller ve meslektaşları, bu etkileşimlerin merkezinde beyin dalgalarının koordine edildiğini düşünüyorlar. Miller, “Salınımlar beyindeki en güçlü sinyaldir” diyor.

Son üç makalede Miller ve meslektaşları, beta ve gamanın, işleyen belleğe yönlendirmek için, bilgiyi titizlikle seçen ve birlikte çalışan iki farklı beyin dalgası tipi olduğunu iddia ediyorlar. Saniyede 30 ila 80 kez döngü yapan gama dalgaları, (30 ila 80 hertz) duyularımızdan akan bilgileri (duyduklarımız, gördüklerimiz ve kokladıklarımız) düzenlemede yardımcı olurlar. Buna karşılık, daha yavaş olan 12 ila 30 Hz’lik beta dalgaları, beynimizi dikkate değer duyusal sinyallere doğru yönlendirerek, yaşamımızı sürdürmemize yardımcı olan mesajlardır.

Bu iki tip beyin salınımı nöral bir ikileme yol açar: Beta dalgaları güçlü olduğunda,  gama dalgaları zayıflar, gama dalgaları güçlü olduğunda da beta dalgaları zayıflar. Miller ve meslektaşları bu itme-çekme işlemini maymunların beyinlerine yerleştirilen elektrotlar ile gördüler. Zira hayvanlar, akıllarında aynı anda birkaç bilgi tutmalarını gerektiren zor bir hafıza görevini tamamladılar. Sonuçlar Nature Communications‘da 26 Ocak’ta açıklandı. Miller, “Tüm bu karmaşık karar noktalarında, beta ve gamanın işleyen belleği kontrol edip etmediğini görebilirsiniz” diyor.

Araştırmacılar ayrıca, bu iki tip dalganın, beynin farklı bölümlerinde oluşturulduğu ve beynin kendini nasıl odakladığı hakkında ipuçları sundular. Gama dalgaları tarafından düzenlenen duyusal bilgiler, beynin yüzeysel katmanlarında görülür. Ancak daha yavaş, daha fazla hedefe yönelik dalgalar olan alfa ve beta dalgaları, beyinde daha derindir. Bu daha yavaş, daha derin dalgalar, aslında dış beyin boyunca dalgalanan gamanın gücünü azaltabilir.

Beyin Dalgaları ve Duyulardaki Bilginin İşlenmesi

7 Şubat’ta Neuron dergisinde yayınlanan üçüncü bir makalede, maymunlar bilgisayar ekranındaki noktaların desenlerini eşleştirirken, gamma ve beta dalgaları arasında benzer etkileşimler görüldüğü bildirildi. Desenlerin bazıları açıkça farklıydı ama yine de aynı kategoriye aitti. Hem köpeğin hem de kedinin hayvan türleri olduğunu bilmek gibi kolay bir görevdi. Diğer denemelerde, desenlerin sınıflandırılması görevi vardı ve nispeten daha zordu. Bu görev daha sofistike bir zihinsel işlev gerektiriyordu. Maymunlar kolay bir kategorideyken gamma dalgaları mevcuttu. Ancak daha yüksek seviyeli sınıflandırmalar gerektiğinde, beta dalgaları görülmeye başladı.Miller, gama ve beta dalgaları arasındaki bu etkileşimlerin, beynin bir problemi nasıl çözdüğü ile ilişkili olabileceğinden şüpheleniyor.

Orangeburg’daki Nathan S. Kline Psikiyatri Araştırmaları Enstitüsü’nde bir nörobilimci olan Charles Schroeder, Salınımların görsel bilgiyi beynin içinden geçerken de şekillendirebileceğini ifade etti.  Miller’ın son zamanlarda tanımladığından farklı olarak, Schroeder ve meslektaşları, yürüttükleri bir araştırmada, beyindeki salınımların gel-git hareketleri üzerinde çalışıyorlar. Bu çalışma muhtemelen teta dalgaları da dahil olmak üzere, bir dizi farklı dalga türünü içeriyor. Gözler bir noktada sabit dururken, görüntü, genellikle yaklaşık 200 milisaniye süren bir duraklama sonucu, ikinci saniyede gerçekleşiyor.

Schroeder, “Bir noktaya baktığınızda, göz atmak için gereken sürenin ilk yarısı, beyninize akan görsel bilgiye harcanır. Bu bilgi akışı tersine döndüğünde, gözü sabitleme zamanının sonuna doğru farklı nöronal salınımlar gerçekleşir. Bu salınımlar beynin komuta merkezinden gelen sinyalleri taşır ve gözleri bir sonraki noktaya yönlendirmeye hazırlar. Gözlerinizi hareket ettirmeden önce, saniyenin onda biri içinde tam anlamıyla, beynin ön kısmında inanılmaz bir ağ etkinliği oluşur ve daha sonra gözler hareket eder. Bu gerçekten dramatik bir şey.” diyor. Schroeder ve meslektaşları bu hareketi maymunların beyinlerinde ve daha yakın zamanlarda epilepsi tedavisinin bir parçası olarak beyinlerine elektrot yerleştirilen insanlarda tespit ettiler.

Gürültü Mü Değil mi?

Ancak, bazı görsel araştırmacıları hala bu salınımların bu aktiviteden kaynaklanan kolektif dalgaların değil de tekli nöronların faaliyetinden kaynaklanan gürültü olduğunu düşündükleri için görmezden geliyorlar. Schroeder, bu salınımların beynin anlaşılmasında anahtar rolü olduğuna inanıyor ve insanları beyin salınımlarının işlevsel olduğunu ikna etmenin halen zor olduğunu ifade ediyor.

Berkeley’deki California Üniversitesi’nden nörobilim uzmanı ve nörolog Robert Knight, araştırmacıların, gelecek yıllar boyunca beyin dalgalarının işlevini tartışabileceklerini düşünüyor. Öz bilginin nöronlar tarafından sıkıştırılan sinyallerde tutulduğuna inanıyor. Ancak laboratuarındaki çalışma, salınımların bu sinyallerin doğru noktalara ulaşmasına ve beyin alanlarını önemli yollarla birleştirmesine yardımcı olduğuna Knight’ı ikna etmiş. “Beyin alanlarının arasında iletişim kurmanın bir yolu olması gerekiyor. Salınımların yaptığı iş bir yönlendirme mekanizması sağlıyor. Ve salınımlar bunu çabucak yapabilir. İnsan beyni inanılmaz derecede hızlıdır. Saniyeden daha az zaman aralıklarında çok miktarda bilgiye maruz kalıyoruz ve onu şekillendirmenin, kontrol etmenin bir yolunun olması gerekiyor. Dalgalar, gereksiz iletişim hatlarını geçici olarak kapatarak, beyindeki gereksiz bilgileri duymazdan gelmenin bir yolunu buluyor.” diyor.

Sinirsel Geri Bildirim (Neurofeedback)

Knight ve meslektaşları kısa bir süre önce, kelimeleri tekrarlamak, kişisel soruları yanıtlamak ve erkek yüzlerini dişilerden ayırmak gibi, insanlar çok çeşitli görevleri yerine getirirken, iş başında olan hızlı gama dalgalarını tespit ettiler. Ekibin, Aralık 2017’de sunduğu bildiride, insanların, bu görevlerin doğru cevabını ne zaman bulacağını, belirli bir gama dalgasının tahmin ediyor gibi göründüğünü ifade edildi. Ekibin şüphelendiği gama dalgaları, hedefleri eyleme dönüştürmek için ihtiyaç duyulan beyin bölgeleriyle bağlantılıydı.

Eğer bu salınımlar beyindeki önemli bilginin yönlendiricileri ise, bilgi bozulduğunda veya kaybolduğunda bu salınımları değiştirmek yararlı olabilir. Değişen salınımlar otizm, Parkinson hastalığı, depresyon ve anksiyete gibi bozukluklarda ve hatta normal yaşlanmada da gözlenmiştir.

Nature Communications’da 6 Şubat’ta yayımlanan bir araştırma, bu ritimleri değiştirme potansiyeline işaret ediyor. Pennsylvania Üniversitesi’nde bir nörobilimci olan Youssef Ezzyat ve meslektaşları, epilepsi tedavisinin bir parçası olarak, beyinlerine elektrot yerleştirilmiş 25 bireyde hafıza yeteneklerini incelediler.

Araştırmacılar insanlara hatırlamaları için bir kelime listesi verdiler ve elektrotlar aracılığıyla nöral salınımları izlediler. Daha sonra bir bilgisayar algoritması, bir insanın kelimeyi hatırlayacağı zaman beyin dalgalarının nasıl bir çeşitlilik gösterdiğini, ve bu çeşitliliğin kişiden kişiye biraz farklılık gösteren bir çeşitlilik olduğunu anladılar.

Bu iyi performans sinyalleri kaybolduğunda, araştırmacılar beyne kısa süreli bir elektrik şoku verdiler – “ düzeltmek için küçük bir dürtme,” dedi Ezzyat. Ve bu küçük dürtmeler performansı artırdı.

Ezzyat, Beyni tedavi etmek için özel olarak beyin dalgalarını değiştirmenin uzun bir yol olduğuna dikkati çekiyor. Fakat yine de Ezzyat ve meslektaşları, çalışmalarında epey ilerleme kaydettiler. Bu arada, sözü edilen bilim insanlarının elde ettikleri sonuçlar, beyin dalgalarının sadece boş bir gürültü olmadığını gösteren güçlü işaretlerdir.

Kaynak: Science News

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here