Omurgaların beyin işlevleri ile ilgili bilgilerimizin çoğu sıçanlar, kediler, maymunlar ve şempanzeler üzerinde yapılan çalışmalardan elde edilmiştir. İnsan beyni hakkında bile önemli miktarda bilgi toplanmıştır; bu bilgilerin çoğu beyin ameliyatları sırasındaki elektriksel uyarılardan, tümörlerin ve tesadüfi beyin hasarlarının etkilerinin gözlemlenmesinden elde edilmiştir. Daha önce görmüş olduğumuz gibi, memelilerin ön beyni talamus, hipotalamus ve serebral korteksten meydana gelmiştir.
Talamus
Talamus aşağı omurgalılarda duyu-tamamlayıcı ana merkezdir. Daha yüksek (ileri) omurgalılarda, serebruma giden yol üzerindeki duyu geçiş istasyonunda büyük bir kısmı kaplamıştır ve bu kısımda oldukça kompleks duyu tamamlama olayları gerçekleşir. İnsanda bile talamus duyu-bütünleyici işlevine devam etmesine karşın, hafızanın oluşmasıyla çok yakından ilişkisi vardır. Talamus aynı zamanda, reticular sistem (ağ sistemi) olarak bilinen son derece önemli sinirsel oluşumun kısımlarını içerir. Bu yapı, birbirleriyle çok yoğun bir şekilde bağlantı kuran nöronların oluşturduğu bir ağ olup, omuriliğin beyin kökünden orta beyin ve talamusa kadar uzanır. Beynin daha yukarıdaki merkezlerine giden her duyu hattı, retikular sisteme yan dallar gönderir. Aynı şey aşağıya doğru inen duyu yolları için de geçerlidir. Böylece, retikular sistem, beyine giren ya da beyni terk eden her bilgiyi “dinleyebilmektedir.”
Retikular sistem, aynı zamanda, kendi bünyesinden çıkan birçok büyük sinir telini korteksteki, beyin kökündeki ve omurilikteki alanlara gönderir. Retikular hücrelerden elde edilen birçok mikroelektrot kayıtları sistemin nöronlarının çoğunun, nispeten özelleşmemiş olduğunu ortaya koymaktadır: Yani tek bir nöron, ayaktaki ağrı duyusu almaçlarının uyarısına, el üzerindeki dokunma almaçlarına, kulaktaki işitme almaçlarına ve retinadaki ışık almaçlarına yanıt verebilir. Beynin diğer kısımlarının temel işlevinin hassaslaşma ile ilgili olduğu görülmektedir. Yani, beynin diğer kısımlarının işlevleri, ya da yerleşim yeri ne olursa olsun duyu almaçlarından gelen uygun uyarıları üzerinde özelleşmiştir. Retikular sistem, beynin harekete geçirici sistemi olarak, uykudan uyandırıcı sistem olarak ve çevredeki bazı değişiklikler üzerine hayvanın dikkatinin yoğunlaşmasını sağlayıcı sistem olarak iş görür. Bu uyumsal yanıt, çevredeki bir predatöre karşı, olası bir eşe karşı ya da yiyeceğe karşı her an hayvanın hazır olmasını garanti altına alır. Karanlık, oldukça sessiz bir odada uykuya dalındığında duyu almaçlarından retikular sisteme çok az sayıda uyarı gideceği ve böylece beyin daha az canlı (uyanık) tutulacağı doğaldır. Uyku haplarının içinde bir zamanlar kullanılan barbituratlar, retikular aktive edici sistemi engellerler ve böylece derin uykuya dalmayı kolaylaştırırlar. Retikular sistemin harap edilmesi, beynin duyusal uyarılara karşı yanıt verme yeteneğini askıya alır ve daimi korna durumu ortaya çıkar.
Bununla birlikte, retikular sistem hayvanları gelişi-güzel canlı (uyanık) tutmaz. Bu sistem dışarıdan gelip kortekste işlenecek bilgileri kortekse uzanan yol üzerinde seçerek çoğaltır ya da engeller. Çok gerçek anlamda, retikular sistem hayvanın daha çok neyin farkında olabileceğine “karar verir”. Yani o, dikkatin daha çok sese mi, hayvanın kendi dokunma almaçlarına mı ya da bunun tersine mi, verileceğine karar verir. Böyle bir ayıklama gereklidir. Çünkü, çoğu hayvanın beynine yüz milyonlarca duyu almacından sürekli olarak bilgi akmaktadır ve bu bilgilerin bir kısmı konu dışı bilgidir. Beyin, herhangi bir zamanda, bu materyalin küçük bir bölümü ile bile ilgilenecek kapasiteye sahip değildir. Ayıklama olayının bir kısmı gerçekte çevresel olarak yapılır, bu olayda retikular sistem, inhibe edici impulslar gönderek, dışarıdan gelen uyarılar merkezi sinir sistemine ulaşmadan önce engellenir. Retikular sistem aynı zamanda korteks tarafından yaratılan motorik emirlerin bazılarının şiddetini artırarak, diğerlerinin şiddetini zayıflatmak suretiyle bu emirleri değiştirebilme yeteneğine sahip olduğu görülmektedir.
Hipotalamus
Hipotalamus, beyin kökünün bir kısmı olup talamusun hemen alt tarafında yer alır. Temel işlevi, arka hipofizde depolanan hormonların sentezi ve ön hipofizi düzenlemeye yardım eden salıcı hormonların (releasing hormon) salgılanmasıdır. Böylece hipotalamus, nöral ve endokrin sistemler arasında çok önemli bir bağlantı hattıdır.
Hipotalamus aynı zamandan, vücudun iç organlarıyla ilgili yanıtlarını ve bireyin kendisini güçlü hissetmesine neden olan yanıtları kontrol eden çok önemli kontrol merkezidir. Hipotalamusun çeşitli kısımlarının mikroelektrotlar ile uyarılmasıyla araştırmacılar, hipotalamusta açlığı, susuzluğu, vücut sıcaklığını, su dengesini, kan basıncını, eşeysel arzuları, zevk almayı, ağrıyı, kin duygusunu vs. kontrol eden merkezleri belirleyebilmişlerdir. Deney hayvanlarının kontrol merkezlerine, ameliyatla mikro elektrot yerleştirdikten sonra bu merkezleri elektrikle uyarıp yukarıdaki uygun davranışların meydana gelmesini sağlamak mümkündür. Zevk alma merkezlerine elektrot yerleştirilmiş sıçanlar, açılık ve susuzluk bakımından neredeyse ölüm noktasına gelmiş olmalarını önemsemeyerek hemen hemen tüm zamanlarını, çok küçük bir akıntı sağlayan pedale basmakla geçirmektedirler.
Hipotalamusun uygun kısımlarında elektrot bulunan hayvanlar bir anda doygun ya da aç, daha sonra soğuk ya da sıcak, kızgın ya da sakin hissediyor durumuna getirilebilir. Bu şekilde donatılmış kediler bir anda dostça davranırken ardından tüylerini dikleştirip, gözlerini büyütüp pençe atarak çok kızgın olabilmektedir. Bu kedilerin bir fareye saldırısı bir anda durdurulabilir ve sadece bir dakika önce saldırı davranışı gösteriyorlarken, şimdi fareden korkup, birçok hayvanın korkma davranışlarında gözlendiği gibi, bir köşeye çömelip saklanma davranışına sokulabilirler. Böyle zıt cevapları kontrol eden merkezler hipotalamus içerisinde milimetrenin sadece birkaç alt birimlik bir mesafesi ile birbirinden ayrılabilirler.
Bu tip çalışmalar, hipotalamusun hem iç organlarla ilgili (visseral) ve hem de bireyin kendisini güçlü hissetmesine neden olan yanıtlardan sorumlu ana bütünleyici merkez olduğunu ortaya çıkarmıştır.
Hipotalamus, bireyin kendisini güçlü hissetmesini sağlayan yanıtları kontrol eden tek bölge değildir. Bundan başka limbik sistem olarak bilinen işlevsel olarak birbiriyle ilişkili bir yapı grubu daha vardır. Beyin kökünün ön ucunu halka şeklinde çevrien bu alanların bazıları orta beyin kökenli olmasına karşın çoğu ön beyinden gelişir.
Cerebral Cortex (Beyinkabuğu = Büyükbeyin)
Yüksek omurgalılarda korteks, hipotalamus tarafından analizi yapılıp kullanıldıktan sonra gönderilen duyusal bilgileri işleyen karmaşık işlemlerin çoğunu gerçekleştirir. Kortikal hücreler, beyin yüzeyinde yer aldığından elektrikle uyarma ve kayıt yapma nispeten kolaydır. Sonuç olarak, biz beyinde, duyusal bilgilerin nerede ve nasıl işlendiği konusunda epeyce bilgi sahibiyiz.
Nispeten özelleşmemiş nöronları n yer aldığı retikular sistemin aksine, nörobiyologlar korteksin, farklı duyu sistemleri tarafından aktiviteye sevk edilen farklı alanlar içerdiğini çabuk fark ettiler. Ayrıca bu alanlar, mantıklı bir iç organizasyon göstermektedir. Örneğin, somatosensorik alan içerisinde vücudun herbir parçası kendisi için ayrılmış alana sahiptir. Bu harita orantısız bir haritadır dudak yüzeyinin 4 cm2’lik kısmı, boyun, gövde, kalçalar ve bacakların (elbette bu bölgelerdeki almaçların nispi yoğunluğunu yansıtmaktadır) 6000 cm2’lik kısmına göre kortekste daha büyük bir alanla temsil edilir. Fakat elemanlar anatomik olarak mantıksal bir sıra içinde dizilmişlerdir; yani vücut yüzeyinde artarda gelen yapılar korteks üzerinde de genellikle artarda dizilmişlerdir. Korteksin bu şeridi içerisinde, ayrıntı en yüksek düzeydedir: bir farenin yüzü üzerindeki kılların dizilimi, korteks üzerinde yer alan dizilmiş bir grup hücre ile eşleşir. Sornatosensorik alanın yanında uzanan motorik alan, hemen hemen onunla tamı tamına paralel olarak haritalanmıştır.
Mantıklı bir iç organizasyon, görme sisteminde de görülmektedir. Bir retinayı terk eden optik sinir, diğer gözün buna karşılık gelen kısmından çıkan sinirle “optik kiyazma”da karşılaşır. Binokuler görüşe sahip hayvanlarda (iki gözün görüş alanı birbirinin üzerine biner) her bir optik sinirin aksonları, burada, iki kısma ayrılır. Her bir gözün retinasının sol yarısında yer alan hücrelerden çıkan sinirler (görme alanının aynı sağ yarısını kontrol ederler) birlikte uzanarak talamusun sol tarafına bağlanırlar. Bu nedenle, her iki retinanın sol yarılarından gelen sinirler, talamusun sol lateral geniculat nukleusunda (LGN) sinaps yaparken her iki retinanın sağ yarı ından gelenler sağ LGN’de sinaps yapar ve iki gözden gelen sinir telleri böylece bir arada tutulur. Sinir telleri LGN’yi terk ettikten sonra sol ya da sağ primary visual cortex içerisinde sinaps yaparlar. Yani, sol göz retinasının sol tarafının en yukarı kısmından gelen sinir telleri, sağ göz retinasında sol tarafının en yukarı kısmından gelen sinir tellerininkine yakın olmak üzere sol primary visual cortexte (sol taraftaki görme korteksi) haritalanır. Retinanın foveasında (sarı benek) görme alanının merkezi için ayrılmış olan alan, visual kortekste büyük ölçüde genişletilmiştir. Kuşlarda ve daha düşük organizasyonlu birçok omurgalıda görme ile ilgili bilgiler optik tectum olarak bilinen orta beyindeki analog alanda haritalanır.
Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com
Yazar: Taner Tunç