Beyin, omurgalılarda ve omurgasızların çoğunda sinir sisteminin işlevini koordine eden bir organdır. Beyin tipik olarak başın içinde, dış iskeletle veya kafatası gibi koruyan bir çeşit örtü içinde bulunur. İnsanlarda, beyin yaklaşık üç kilo ağırlığındadır ve tüm vücut enerjisinin %20-25’ini tüketir. Beyin öncelikle sinir uyarılarını gönderen ve bilgi depolayan nöronlardan ve nöronları besleyen, izole eden ve koruyan çeşitli destek hücrelerinden oluşur, böylece işlerini güvenilir bir şekilde yapabilirler. Nöronlar, onları canlı tutmak için büyük miktarda oksijen ve yakıt gerektiren bir hücre tipidir. Beyin oksijen yoksunluğuna karşı çok savunmasızdır. Bir insan için, beyin hücreleri oksijen yoksunluğundan birkaç dakika sonra patlamaya ve ölmeye başlayabilir. Vücudun işlevleri için çok hayati olması sebebiyle beynin dokuları kan dolaşımından yalnızca belirli maddelerin geçebileceği bir “kan-beyin bariyeri” ile ayrılır. Kan-beyin bariyeri bakterileri, bazı virüsleri ve bazı kimyasalları filtrelerken, besinlerin ve oksijenin beyin dokularına ulaşmasına izin verir.
Beynin İşlevleri
Beyin, deneyimlerin her yönüyle ilgilenir. İnsan deneyiminin biyolojiyle buluştuğu büyüleyici bir alandır. Deneyimler ve duygular beyindeki fiziksel ve kimyasal süreçlerle işlenir, depolanır ve bazen yaratılır. Düşünceler ve duygular aksiyon potansiyelleri olarak ölçülebilir; anılarımız ve kişiliklerimiz, sinir hücrelerini birbirine bağlayan ve nasıl etkileşimde bulunduklarını belirleyen dallar olan sinapslar gibi fiziksel forma sahiptir. Beyin renkleri, sesleri ve hisleri algılar, duygusal durumları algılar ve yaratır. Motor beceriler ve dil merkezini içerir. Ayrıca vücudun bilinçsiz işlevlerinin düzenlenmesini sağlayan hormonlar salgılar. Beynin beyin sapı adı verilen bir bölümü, nefesi kontrol eden ve sürdüren sinir uyarıları (impulsları) bile gönderir. Beyin fonksiyonlarının bazı genel kategorileri şunlardır:
-Duyusal bilgilerin alınması ve işlenmesi
-Sinir impulsları ile hareketin yönlendirilmesi
-Beyin sapından nefes almanın yönlendirilmesi
-Vücudun homeostazını korumaya yardımcı olması
-Vücudun üreme döngüsünü yönlendirmeye yardımcı olması
-Anıların oluşturulması ve depolanması
-Becerin ve kavramsal bilgilerin depolanması
-Duygusal durumların oluşturulması, işlenmesi ve düzenlenmesi
Beynin belirli bir kısmının, tüm bu işlevleri tek bir matriste birleştirerek bilinç yaratabileceği düşünülmektedir. Bu nispeten yeni bir bulgudur ve daha fazla çalışma gerektirmektedir.
Beynin işlevleri çok olduğu için, bunları beyindeki birçok yapının her birinin işlevine bakarak daha ayrıntılı tartışmak en kolayıdır.
Beynin Yapısı
Beyin, çok sayıda işlevi olan karmaşık bir organdır. İşlevlerin nasıl gerçekleştiğinin anlaşılabilmesi için onları yerine getiren makine olan beynin yapısını hakkında bilgiler ortaya koyulmalıdır.
Nöronlar
Sinir sistemindeki nöron denilen hücreler ya da işlevsel birimlerin yapısını anlamak beynin işlevinin anlaşılmasına yardımcı olur. Diğer hücreler gibi, nöronlar da bir çekirdeğe, sitoplazmaya ve bir hücre zarına sahiptir. Diğer hücre tiplerinden farklı olarak nöronlar ayrıca “aksonlar” olarak adlandırılan uzun kollara sahiptir ve sürekli olarak “dendritler ” olarak adlandırılan küçük hücreler arası bağlantılar oluşturur ve yok ederler.
Dendritler nöronun alıcılarıdır. Hücre gövdesinde işlenmek üzere diğer sinir hücrelerinden girdi alırlar. Bu girdi ya bir sinir impulsu şeklinde yani doğrudan bir elektrokimyasal impuls ya da alıcı hücre üzerindeki reseptörlerle etkileşime giren kimyasal haberciler olan nörotransmiterler şeklinde alınabilir. Nöronlar, bir aksiyon potansiyeline veya başka bir hücreden alınan nörotransmitterlere yanıt olarak bir aksiyon potansiyelini ateşleyip ateşlemeyeceğine karar verebilir. Dendritik girdilerin hücre tarafından işlendiği araçlar iyi anlaşılmamıştır. Bazı sinir hücreleri basit bir etkileşme biçimi kullanıyor gibi görünmektedir yani uyarıcı ve engelleyici girdi miktarı, tetiklememeye karar verirken hücre tarafından eklenir. Diğer hücreler, hangi dendritlerin uyarıldığına bağlı olarak farklı aksiyon potansiyelleri kalıplarını tetikleyebilir ve bu da ilave dâhili işlem olabileceğini düşündürür.
Nöronun aksonu, hücrenin bunu yapmaya karar vermesi durumunda, nöronun kendi aksiyon potansiyelini ateşleyen kısmıdır. Aksonlar, tüm beyin boyunca veya hatta bir kolun veya bacağın uzunluğunu kapsayacak kadar uzun olabilir. Sinir impulsu akson boyunca ilerledikçe sinir sinyalini taşıyan iyonların sızmasını önleyen “miyelin kılıf” adı verilen özel bir lipit tabakası ile izole edilirler. Bu demektir ki nöronlar diğer nöronlardan girdi alabilir ve ne çeşit bir eylemin gerçekleştirileceği konusunda kararlar alabilir. Bu karmaşık girdi, işleme ve ateşleme ağı, beynin basit renkleri ve çizgileri, diğer harikaların yanı sıra tanınan yüzlerin görüntülerine dönüştürmesini sağlayan şeydir.
Beynin içinde, benzersiz görevleri yerine getiren çok sayıda farklı yapı vardır. Kısa tutulması açısından burada her biri hakkında detaylı bilgi verilmeyecek, beynin ana bölgelerine ve bu bölgelerin gerçekleştirdiği işlevlere odaklanılacaktır.
Frontal Lob
Frontal lob serebral korteksin bir parçasıdır. Bu serebral korteks veya serebrum insan beyninin en büyük kısmıdır ve en son evrimleşmiş olduğu düşünülmektedir. Diğer hayvanların çoğunda insanlardan çok daha küçük bir beyin korteksi vardır. İnsanlarda beyin lobları düşünce, dil, eylem ve dürtü kontrolü gibi daha ileri görevlerden sorumludur. Frontal lob, başın önünde, gözlerin ve alnın hemen arkasında bulunan beyin bölgesidir. Beynin konuşma ve matematik bölgelerinden başka planlama, problem çözebilme, duyguları düzenleme ve bilinçli kararlar vermekten sorumlu olanları içerir. Yaralanmalardan kaynaklanan frontal lob hasarı olan insanlar, değişken duygular, özdenetim eksikliği ve sosyal olarak uygun davranış eksikliği gibi özellikler gösterebilir. Bunlardan başka sorunları çözme, plan yapma ve bunlara bağlı kalma konusunda zorlanabilirler. Bazı nörologlar, dil, matematik, problem çözme, duygusal düzenleme ve bilinçli karar verme ile olan bağlantısı nedeniyle, insanı benzersiz bir canlı yapan beynin frontal lobu olduğunu iddia edecek kadar ileri gitmişlerdir. Diğer nörologlar durumun bundan çok daha karmaşık olduğunu söylemektedir.
Temporal Lob
Temporal lob, beynin konuşma sesi de dahil olmak üzere sesleri işlediği yerdir. Beynin her iki tarafında, serebral korteksin altında ve arkasında bulunur. Temporal lobun yeri için iyi bir referans noktası, çenenin oynak yerinin kafatasının beyin tabanı ile buluştuğu yerdir. Temporal lob, duyulan sesleri perde, ton ve anlam açısından analiz etmek için karışık bir devre içerir. Hatta bir sesin duygusal içeriğini belirlemek için limbik sisteme ve sözel içeriğini belirlemek için dil merkezine işitsel verileri gönderir. Temporal lob, kulakların birinden diğerine ulaşma zamanına göre, kıyaslama yoluyla bir sesin geldiği yönü kabaca belirleyebilir. Bu lob ayrıca işitsel hafızayı geçici olacak şekilde depolayabilir ve hipokampus ile bağlantısı yoluyla uzun süreli hatıraların oluşumunda rol oynayabilir.
Parietal Lob
Parietal lob, beynin üst kısmında arkaya doğru bulunur. Kabaca başın üstünden kafatasının arka kısmının yarısına kadar uzanır. Bu lob, vücuttan gelen duyusal girdiyi işler, hareketle ilgili devreleri içerir. Parietal lob ayrıca, yüzleri ve nesneleri tanımaya yardımcı olmak için oksipital korteksten gelen görsel girdiyi işleyebilen devre içerir.
Oksipital Lob
Oksipital lob, serebral kortekste en küçük olanıdır. Kafanın en arkasında, kafatasının tabanına yakın bir yerde bulunur. Görsel bilgiler oksipital lobda işlenir. Gözlerden gelen optik sinirler, bir işlem merkezi aracılığıyla beynin derinliklerine geçer ve sonunda bilgilerini, görsel bilgileri renklere, şekillere ve nesnelere dönüştüren oksipital loba iletir. İnsanda aynı yöne bakan iki göz (binoküler görme adı verilen bir özellik) olduğu için oksipital lob, iki gözden beyine gelen biraz farklı olan görüntü verilerini karşılaştırarak dünyanın üç boyutlu bir görüntüsünü oluşturabilir. Oksipital lob, birçok işleme adımında görsel bilgi gönderir ve sonuçta çevredeki nesneleri, insanları ve yerleri tanımaya izin vermek için bellek devreleriyle bağlantı kurar.
Beyincik
Buraya kadar açıklanan bilgilerde beynin en son evrimleşmiş kısmı olan serebrumdan bahsedilmiştir. Bu aşamadan sonra daha eski yapılara değinilecektir. Serebellum (beyincik) beynin tabanında, parietal ve oksipital lobların hemen altında bulunan bir yapıdır. Herhangi bir organizmanın sahip olması gereken çok önemli işlevler hareket, duruş ve dengenin düzenlenmesinden sorumludur. Beyincik hasarı olan kişiler yürümekte, karmaşık hareketler yapmakta ve hatta ayakta kalmakta zorluk çekebilirler. Beynin bu küçük bölümü sık sık hafife alınır ancak iki ayak üzerinde yürümek kolay bir iş değildir.
Limbik Sistem
Limbik sistem bazen “duygusal beyin ” olarak adlandırılır. Beynin merkezinde, etrafına sarılmış serebral korteks ve arkasında sıkışmış serebellum bulunur. Evrimsel olarak eski bir yapıdır, aynı zamanda son derece hayatidir. Limbik sistem şunları içerir:
Hipokampus
Beynin merkezinde yer alan bu yapı, diğer beyin bölgelerinin çoğunu uyarabilen bağlantılara sahiptir ve geçmişteki olayları, sesleri, duyguları ve diğer olayları hatırlamaya izin verir. Hipokampusun anıları nasıl yarattığı ya da gerçekten anıların depolandığı yer olup olmadığı tam olarak bilinmemektedir. Bazı çalışmalar, hipokampal hasarı olan kişilerde yeni anıların oluşamayacağını ancak yine de hasardan önceki anılara erişebileceklerini göstermiştir. Amigdala’nın hipokampusun anıları saklama şeklini etkileyebileceği ve korku, travma veya diğer güçlü duyguları içeren anıların daha güçlü ve daha canlı kodlanmasına neden olabileceği düşünülmektedir.
Amigdala
Duygusal durumların izlenmesine ve oluşturulmasına yardımcı olur. Amigdala aktivitesi, kalp atış hızı, duruş ve adrenalin gibi vücuttaki ipuçlarından etkilenir. Ancak amigdala, tehlikeli veya acı veren bir anı ile ilişkili tehdit edici bir görüntü, ses veya diğer uyaran algılandığında korku tepkilerini tetikleyerek bedeni de etkiler. Amigdala ayrıca hipokampusa sinyaller göndererek akut korku veya acı koşullarında yapılmışsa anıların daha canlı bir şekilde kodlanmasına neden olabilir. Bunun, gelecekte korku ve acıdan daha etkili bir şekilde kaçınılmasına izin veren bir hayatta kalma adaptasyonu olduğu düşünülmektedir. Amigdala’nın çoğu kez korku ve acı ile ilişkili olduğu söylenir çünkü bunlar tanımlanması en kolay duygusal durumlardan bazılarıdır ve genellikle insanların travmadan iyileşmesine yardımcı olmak isteyen psikiyatrist ve nörologlar tarafından incelenir. Amigdalanın henüz tam olarak anlaşılamayan olumlu duygularda da rol oynaması mümkündür.
Talamus
Koku dışındaki tüm duyusal bilgiler, serebral korteks (beyin kabuğu) işleme merkezlerine gitmeden önce talamustan geçer. Talamusun beynin hangi duyusal uyaranlara dikkat etmesi gerektiği konusunda karar vermesine yardımcı olduğu düşünülmektedir. Bu, çevrenin o anda kişiyi etkilemeyen kısımlarının görmezden gelinmesini, çevredeki ilgili şeylere öncelik verilmesini sağlayarak hayatta kalınmasına yardımcı olabilir.
Hipotalamus
Hipotalamus, talamusun altında yer alan küçük bir yapıdır. Vücudun istemsiz işlevlerinin çoğunu düzenleyen beyinden vücuda kimyasal mesajların salınmasında hayati bir rol oynar. Talamus tarafından yayınlanan kimyasal mesajlar kişiyi aç, susuz ve uykulu yapan; böbreklere suyu ne zaman koruması gerektiğini söyleyen duygusal durumları etkileyebilecek mesajlardır. Hipotalamus ile ilgili bozukluklar, organın kendisi sağlıklı ve hasarsız olsa bile, organların gerektiği gibi çalışmadığı çok çeşitli hastalıklara neden olabilir. Düzgün çalışması için hipotalamustan gönderilen sinyallere ihtiyaç duyan organlar arasında adrenal bezler, tiroid bezleri, böbrekler ve üreme organları bulunur.
Beyin sapı, en temel yaşam işlevlerinden sorumludur. Diyaframın genişlemesine ve daralmasına sağlar, böylece nefes alınabilir; kalp atışı ve kan basıncı düzenlenir. Beyin sapının parçaları şunları içerir:
*Orta beyin: Bu ilginç yapı, birçok amaca yardımcı olur. Görme, işitme, göz hareketi ve vücut hareketinde rol oynar. En önemli işlevleri şunlardır:
-Orta beyin ya da mezensefalon, motor sistem tarafından harekete izin vermek için kullanılan tüm dopamini üreten substantia nigra’yı içerir. Parkinson hastalığı genel olarak substantia nigranın bozulmasından ve bunun sonucunda motor kortekste dopamin eksikliğinden kaynaklanır.
-Orta beyin aynı zamanda olağanüstü bir yeteneği olan superior kollikulus içerir. Oksipital lobdaki hasar nedeniyle göremeyen kişilerin bazıları, superior kollikulusu kullanarak temel görsel işlevleri yerine getirebilir. Superior kollikulus bilinçli olarak görsel verileri kaydetmese de vücut onu uygun şekilde hareket etmek için kullanabiliyor gibi görünmektedir.
*Pons: İşitsel işleme, motor kontrol ve duyusal analizde yer alır. Belki de en benzersiz işlevi uykudaki rolüdür. Uykuda iken pons beynin geriye kalanına rüyalardan başka öğrenme ve hafızanın konsolidasyonunu mümkün hale getiren REM uykusu süreçlerini aktive eden sinyaller gönderir.
*Medulla oblongata:
Omurilik soğanı da denilen Medulla oblongata solunumu korumaktan ve kalbin atış hızını düzenlemekten sorumludur. Ayrıca kan dolaşımındaki zehirleri tespit edebilen ve cevap olarak kusmayı tetikleyebilen hücreler içerir. Beyindeki hasarı nedeniyle ölüm meydana geldiğinde, bunun nedeni genellikle beynin, diğer beyin yapılarının altında yatan beyin sapını ezme noktasına kadar şişmesidir. Medulla aktivitesindeki aksaklıklar solunumun durmasına ve sonuçta ölüme neden olabilir. Bu nedenle doktorlar, ciddi kafa travması olan hastaların uyurken birkaç saatte bir uyandırılmasını önermektedir. Beyin şişmesi ve iç kanama durumlarında, genellikle solunum durmadan önce bilinç kaybı meydana gelir. Beyin hasarı olan bir kişinin bilinçsiz olduğunu ve uyandırılamayacağını keşfetmek bazen doktorların medulla kompresyonundan ölümü önlemek için harekete geçmesine izin verebilir.
Claustrum
Claustrum, beynin yakın zamanda keşfedilen ve şu anda hakkında çok az şey bilinen bir parçasıdır. Claustrum’un varlığı çok küçük olduğundan uzun yıllar boyunca kaçırılmıştır. İlgi çekicidir çünkü bazı bilim insanları, yukarıdaki tüm işlevlerden gelen girdilerin bilinç deneyimiyle birleştirildiği beynin bir parçası olabileceğine inanmaktadır. Yıllardır, bilincin nasıl oluştuğu ile ilgili soruların henüz net bir cevabı bulunmamaktadır. Bilim insanları claustrum’un tam olarak nasıl bilinç üretebileceğini henüz bilmemektedir ancak claustrum’un keşfiyle bulmacanın en az bir küçük parçası çözülmüştür. Daha önce, beynin hasar gördüğünde bilince müdahale eden tek bir alanının olmaması doktorlar için bir muamma olmuştur. Beynin farklı alanlarının hasar görmesi birçok farklı belirtiye neden olabilir ancak insanlar beynin çoğu veya tamamı çalışmayı durdurmadıkça uyanık ve farkında görünmeye devam edeceklerdir.
Claustrum, beynin her yarıküresini kaplayan ince doku tabakasıdır, beynin neredeyse her bölümüne girdi alır ve çıktılar gönderir. Epilepsili bir hastayı tedavi etmeye çalışırken, klaustrumunun aktivitesini kesintiye uğratmanın bilincin durmasına neden olduğu oldukça kazara keşfedilmiştir. Hasta, Claustrum’unun bozulduğu dönemlerde hiçbir şey tepki vermemiş, deneyimlememiş veya hatırlamamıştır. Tüm bu keşifler sadece birkaç yıldır yapılmıştır, bu sebeple daha çok araştırılmalıdır.
Beyinle ilgili en dikkat çekici ve az değer verilen şeylerden biri, beynin iki yarım küreye sahip olmasıdır. Serebral korteks veya diğer adıyla beyin kabuğu iki yarıya ayrılmıştır. Beyin kabuğunun iki yarısı birbirleriyle yalnızca korpus kallozum (iki taraf arasında ileri geri bilgi gönderen bir lif şeridi) aracılığıyla doğrudan iletişim kurabilir. Duygu ve hayatta kalma gibi çok temel bilgileri, her iki yarım küreden girdi alan limbik sistem ve beyin sapı aracılığıyla dolaylı olarak iletebilirler. Yıllarca bunun biyolojik bir tuhaflık olduğu düşünülmüş olsa da yakın zamanlarda bilim insanları bunun çok önemli olduğunu düşünmeye başlamıştır.
Beyin yarıküreleri genellikle biraz farklı hatlara sahiptir ve bu da her birine biraz farklı yetenekler verir. İnsanların çoğunda örneğin, konuşma merkezi yalnızca sol hemisferde (yarımkürede) bulunur; sağ beynin dil yeteneği az olabilir veya hiç olmayabilir ancak duyusal uyaranların duygusal içeriğine karşı daha duyarlıdır. Bu, matematik ve bilimin sol, sanat ve müziğin sağ yarım kürelerle ilgili olduğunu söyleyen popüler kültür efsanesi kadar basit değildir. Ancak, beynin farklı yarıkürelerinin bazı farklı yeteneklere sahiptir, problemleri çözerken farklı çözümlere ulaşır.
Şiddetli nöbetleri kontrol altına almak için korpus kallozumu kesilen bir hastayla bilim insanları görüşmüştür. Hem sol hem de sağ beyin yarıkürelerinde, her iki tarafın birbirinden ayrı sözlü olarak görüşülmesine izin verebilen bir dil işlevine sahip olduğu bulunmuştur. Bu, yalnızca bir yarımkürenin soruları “görmesine” veya “duymasına” izin verilerek yapılmıştır çünkü her göz ve her kulak duyusal girdilerini beynin yalnızca bir yarım küresine göndermektedir. Sonuçlar şaşırtıcıdır. Bu hastanın sağ beyin yarıküresi hırsları, politik duyguları ve dini inançları sorulduğunda sol beyinden farklı cevaplar vermiştir. Daha sonraki deneyler beyin hemisferleri arasında benzer görüş farklılıkları sergilenebileceğini göstermiştir. Beynin ve yarıkürelerin etkileri hala araştırılmaktadır.
Kaynakça:
https://biologydictionary.net/brain/
https://mayfieldclinic.com/pe-anatbrain.htm#:~:text=The%20brain%20has%20three%20main,and%20fine%20control%20of%20movement.
https://hipokampusakademi.com/beynin-yapisi-ve-islevleri-nelerdir/
Yazar: Müşerref Özdaş