Geleceğin Elektrikle Çalışan Beyinleri: Nöral İmplantların Bugünü ve Geleceği

Dünya’da 100,000’den fazla hasta hayatını beyin uyarım implantlarıyla sürdürüyor ve bu sayı her geçen gün artmakta. Peki bu cihazlar ya hastalığı tedavi etmekten fazlasını yapabiliyorsa? Bilim insanlarının beyin implantlarının yapabileceğini düşündüğü ihtimaller arasında süper hafızadan, hızlı okumaya kadar birçok özel kabiliyet yer alıyor.

2007’de New York Presbyterian Hastanesinde çalışan hemşire Rebecca Serdans, bir gece hastane nöbetindeyken ters giden bir şeyler olduğunu fark etti. Serdans’ın distoni adlı nörolojik kökenli bir kas rahatsızlığı vardı. Bu hastalık, tedavi edilmediği takdirde onu zayıf düşürecek kas ağrısı ve hareket sorunlarına yol açıyordu. Serdans hastalığı sebebiyle sürekli olarak derin beyin uyarımı (deep brain stimulation) adlı bir cihazla yaşamak zorundaydı.

Bu cihaz, Serdans’ın beyninde globus pallidus adlı bölgeye düzenli olarak elektriksel sinyaller göndererek çalışıyordu. Cihaz düzenli olarak çalıştırıldığında Serdans yürümesinde hiçbir sorun yaşamıyor ve herhangi bir ağrı hissetmiyordu. Ancak cihaz yıllar sonra bir gün aniden çalışmamaya başladı ve Serdans, hemen o gün değişikliği hissetmişti. Serdans, ağrıları tekrar başlayınca eskisinden farklı yeni bir çözüm arayışına girdi ve bu sefer karşısına nöral implant çıktı.

İmplantı aldıktan sonra ona manyetik alan, mikrodalga fırınları gibi cihazı etkisiz hale getirebilecek veya zarar verebilecek şeylerle ilgili ufak bir kitapçık verildi. Hatta bazı hastaların bildirilerine göre melez arabaların aküleri bile bu cihazları etkileyebiliyormuş. Serdans cihazı kullanmaya başlamıştı ama hala bacaklarında ağrı hissediyordu. Bu da gösteriyor ki sorun onun bile fark edemediği farklı bir şeyden kaynaklanıyordu.

Serdans’ın aklına ilk olarak hastanedeki yoğun bakım ünitesi geldi. Çalıştığı odanın hemen yan odasında güçlü bir manyetik alan yaratabilecek MRI makinesi vardı ve bu muhtemelen onun implantının çalışmamasına sebep olmuştu. Serdans nöbetini acılar içinde bitirdikten sonra hemen doktoruna koştu ve cihaza gerekli müdahaleler yapıldıktan sonra ortaya çıkan ağrı ve diğer belirtiler hemen kaybolmuştu. Serdans, doktorunun söylediklerine uyarak artık yoğun bakım ünitesinden uzak durmaya başladı; ancak ilk 2 ay içinde cihaz üç kere daha durmuştu. Cihazın dördüncü defa çalışmamasında Serdans kendini evde baygın halde bulmuştu.

Bir hemşire olarak geçirdiği 20 yıldan sonra Serdans için hastaneler artık güvenli değildi. Değişik cihazlardan kaynaklanan çok fazla manyetik alan vardı ve hastanede Serdans’ın amirleri MRI sorununu ve onun neden yoğun bakım ünitesinde çalışmak istemediğini anlamamışlardı. Serdans amirleriyle ilgili olarak “Onlar bu yeni tip biyonik insanlarla nasıl yaşamaları gerektiğini öğrenmek zorundalar. Elimizden gelen bir şey yok” diyordu.

Dünya üzerinde 100,000’in üzerinde insan derin beyin uyarımı implantlarıyla yaşamını sürdürüyor ve bunların çoğu Parkinson hastalığına sahip kişiler. Cihaz basit bir yapıya sahip, sadece derinin altına yerleştirilen bir pile bağlı bir çift kablodan ibaret. Cihaz hastalar için bir tedavi özelliği taşımak yerine beynin yaptığı işlevi taklit ediyor. Hastanın ilgili beyin bölgesine küçük elektriksel şoklar göndererek beynin yerine getirmekte zorluk çektiği işlevi telafi ediyor. Dahası sadece bir çift kabloyla 5 yıllık motor kontrol sapması tersine döndürülebiliyor.

Her hasta ameliyata giriş anını hatırlar ve o anda uyanıktır, öyle değil mi? Hasta o anda uyuması gerektiğini bildiği halde uyanık olma ihtiyacı hisseder. İnsan beyni o kadar çok yönlüdür ki cerrahların yönlerini bulabilmelerinin tek yolu, beynin değişik bölgelerine uygulanan elektrik dalgalarının etkisini test etmektir. Örneğin, bir merkezin hasar görmesi vücudun sol kısmını felç edebilirken, bir diğeri konuşma bozukluklarına yol açabiliyor. Cerrahlar beyin ameliyatlarında kendilerine yardımcı olması amacıyla beynin farklı bölgeleri arasında bir çeşit yol haritası oluşturmaya çalışıyor.

Elde edilen sonuçlar oldukça umut vaat edici olmasına rağmen onlarca yıllık çalışmalara rağmen kimse tam olarak beynin nasıl çalıştığını keşfedebilmiş değil. Rebecca Serdans’ın beynine implantı yerleştiren doktor olan Dr. Kaplitt konuyu açıklarken beyni bir elektriksel devre ağına benzetiyor. Distoni adlı rahatsızlık da bu devre ağında oluşan bir sorundan kaynaklanıyor. Dr. Kapplit konuyu şöyle açıklıyor: 

Beyne bir uyarım cihazı yerleştirdiğinizde muhtemelen cihaz anormal bilgi akışını engelleyecek ve bu anormalliği de düzelterek hastanın beyninde normal bir sinyal iletimi olmasını sağlayacak. Ancak öngördüğümüz bu sistem henüz bir teori ve bu mekanizmanın çalışma ilkeleri henüz çok açık ve net değil.

Araştırmacılar konuyu detaylıca incelemek için sürekli yeni sorular sorup bunların cevaplarını arıyorlar ancak bunlar nöral implantların önünü kapamıyor. Hafızayı geliştirmek, kekemeliği ve iştahsızlığı önlemek gibi pek çok konuda alınmış patentler bile var. Günümüzde yapılan bazı araştırmalar ise nöral implantları kullanarak Alzheimer hastalığını ve ilaç bağımlılığını tedavi etme üzerine yoğunlaşmış durumda. Alzheimer, Parkinson, bağımlılıklardan sorumlu nöral ağlar hareket bozukluklarında görev alan ağlar kadar iyi anlaşılabilmiş değiller. Nöral implantların uygulama alanları içinde psikiyatri de önemli bir yere sahip. Beyin uyarımı teknolojisiyle sinirsel rahatsızlıklar tedavi edilmeye başlandığında bu gelişme son 50 yıl içinde gerçekleşen bir devrim niteliği kazanabilir.

Almanya’da Bonn Üniversitesi’nde Dr. Thomas Schlaepfer implantları hastaların depresyon tedavisinde kullandıklarını açıkladı. Schlaepfer’in tedavisi hareket mekanizmaları yerine ödül mekanizmalarını hedef alarak depresyonu bu mekanizmada ki bir işlev bozukluğu olarak ele alıyor. Schlaepfer konuyla ilgili şunları söylüyor: 

İmplantlardaki umut verici gelişmelere baktığımızda beyin uyarımının psikiyatri biliminin son 50 yıldaki en büyük devrimi diyebilirim. Çünkü bu teknoloji çok az umudu kalmış hatta hayata tutunmak için hiç umudu kalmamış insanlara bile umut vaat ediyor.

Şimdi konunun bilimsel, tıbbi kısmından çıkalım ve implantlara farklı bir gözle yaklaşalım. İmplantlar daha önce bahsettiğimiz gibi sadece bir adet pil ve bir çift kablodan oluşuyor yani çok ucuz bir maliyete sahipler. İmplantların tıp dünyasına getireceği ekonomik tasarruflar kesinlikle göz ardı edilemez. Dünya’nın en büyük beyin uyarım cihaz üreticisi Medtronic, geçen yıl implantlardan 1.7 milyar dolar kazandı. Bu derece yüksek bir miktar elbette üretici firma için acaba cihazı çeşitli amaçlar için de kullandırabilir miyiz sorusunu akıllara getiriyor. Örneğin, şu an epilepsi hastalarında hasta nöbet geçirmeden önce ilgili elektrik sinyallerini algılayıp hastanın nöbet geçirmesini engelleyebilecek bir model üstünde çalışılıyor.

Schlaepfer’in asıl odaklandığı nokta beyni tekrar normal işlevlerine kavuşturmak ancak onun çalışmalarının tümü bundan ibaret değil. Zaten kendisi de itiraf ediyor, etik konuları çok önemsemeyen bir bilim insanı cihazı beyinde devamlı bir ödül, mükâfat durumu yaratmak için kullanabilir. Schlaepfer buna elektriksel formda eroin almak diyor. Kulağa oldukça ilginç –belki güzel- geliyor, uyuşturucu hali yaşayacaksınız ama bağımlı olmayacaksınız.

Neden sadece hastalıkları tedavi ediyoruz? İnsan beynine yaptığımız müdahaleyi şimdi bir adım ileri götürelim. Eğer bir Alzheimer hastasının hafızasını tekrar yapılandırabiliyorsak, bu şekilde sağlıklı insanları da süper insan seviyelerine çıkartabilir miyiz? Araştırmacılar beyinde hafızayı ve algılamayı süper seviyelere çıkarmak için beyinde hangi merkezlerin rol oynadığını bulabiliyorlardı. Bunlar dikkat dağınıklığı, konuşma sorunları gibi rahatsızlıkları tedavi etmede yıllardır kullanılan metotlar. Son zamanlarda ortaya çıkan ‘sinirsel gelişim’ alanı (neuroenhancement) düşünmeye dayalı deneylerin ortak bir çatı altında toplandığı bir bilim dalı olmuştur.

Hafızayı yapılandırmak için tasarlanan implantlar insanlar üzerinde test edilmeden önce biraz daha geliştirilmesi gerekiyor. Hafıza mekanizmasını araştıran bilim insanları fareler ve maymunlar üzerinde başarılı sonuçlar elde ettiler ve insan deneylerine başlamadan önceki ilk aşamaları atlattılar. İnsan deneyleri de başarıyla sonuçlanırsa hafıza alanında yeni bir çağ açılabilir.

Geliştirilmeye çalışılan hafıza implantı beyinde hafızayla ilgili hasarlı kısımları onararak beyinde gerekli nöral bağlantıları oluşturuyor. Cihaz hastalarda hatırlama becerisinin zarar gördüğü hipokampüste kullanılmak üzere tasarlanıyor. Hafıza implantının ilerde kullanılabileceği diğer bir alan ise kısa dönem hafızayı uzun dönem hafızaya dönüştürmek.

Beynimiz hafıza sistemi üç aşamalı olarak işliyor. Birincisi beynin algıladığı tüm şeyleri sadece 2 saniyeliğine tutan duyusal hafıza. Her gün yüzlerce insan yüzü görüyoruz, onlarca gereksiz konuşma duyuyoruz. Tüm bunların kaydedilip 2 saniye içinde bir süzgeçten geçtikten sonra silindiği zaman dilimi duyusal hafıza olarak adlandırılıyor. İkinci aşama kısa dönem hafıza. Bu adından da anlaşılacağı üzere aldığımız tüm bilgilerin 10 dakika boyunca tutulduğu hafıza birimidir. Buradaki bilgiler zaman içinde tekrar edilmezse beyin tarafından önemsiz olarak etiketlenir ve unutulurlar.

Unutulur diyoruz ama unutma eylemi beynin o bilgileri silmesi anlamına gelmiyor. Unutmak o bilgiye olan erişimin kesilmesi anlamına gelir. Beyin ilgili nöronlar arasındaki bağı güçlendirerek çok kullandığı bilgileri ön plana alıyor. Sonuncu hafıza türü uzun dönem hafızadır. Buradaki bilgiler genellikle ömür boyu hatırladığımız kalıcı bilgilerdir. Bisiklete binmeyi öğrenen biri onu bir daha unutmaz öyle değil mi?

Hafıza implantı sadece istenen zamanda kısa dönem hafızayı uzun döneme dönüştürerek bizim hayatımızı kolaylaştırabilir. Bu cihaz sayesinde hangi bilginin önemli hangisinin önemsiz olduğuna beynimiz değil biz karar verebiliriz.

Beyin uyarımının sağlıklı insanlarda da kullanılabileceği fikri ilk olarak fizyolog José Delgado’nun 1960’larda bu teknolojinin ilk versiyonlarını tanıttığında ortaya çıktı. Yıllarca yaptığı deja vu, cinsel uyarı ve bunun benzeri çeşitli düşünce deneyleriyle tanınan Delgado 1969’da yazdığı Aklın Fiziksel Kontrolü adlı kitabında beyin uyarımının içerdiği potansiyeli topluma da açıklayarak çok sayıda insanın bu alanla ilgilenmesini sağlamıştır.

Delgado’nun asıl amacı beyin uyarım teknolojisini kullanarak daha mutlu, daha üretken ve çevreye daha az zarar veren bireylerden oluşan bir toplum oluşturmaktı. Araştırmalar ilerledikçe metotlar daha kesin ve bilimsel olmaya başladı ve Delgado’nun elde ettiği sonuçların çoğu bilim otoriteleri tarafından reddedildi. Zamanla Delgado beyin uyarım araştırmalarının utanç kaynağı olarak tanında ve bilim dünyasında sözüne güvenilmez biri olarak hatırlanmaya başlandı.

Delgado’nun çalışmaları çok çelişkili görünüp kabul edilmezken, sinirsel gelişim üzerine olan fikirleri günümüz bilim insanları için bir esin kaynağı olmuştur. Dr. Schlaepfer derin beyin uyarımının sadece tıp dünyasıyla sınır kalacağını düşünmüyor. Uygulama prosedürleri kişinin rızasıyla olduğu sürece etik açıdan beyin uyarımı herhangi bir soruna yol açmayacaktır. Eğer depresyon 12 aylık bir ilaç tedavisiyle değil de 12 saatlik bir implant kullanımıyla tedavi edilirse, hiçbir sağlık otoritesi buna karşı çıkmayacaktır, ilaç şirketleri için aynı şeyi söyleyemeyiz tabii ki. Hastalar memnun kalmadığı sonuçlarla karşılaştığında anında implantı kapatma imkânına sahipler. İmplantlar son şeklini aldığında onlara karşı çıkmak için bir neden bulunmayacak gibi görünüyor.

Beyin uyarım teknolojisinin kullanımında en büyük sorun cihazı beyne yerleştirmek için gereken ameliyat. Uygulanacak cerrahi işlem pahalı ve göz önüne alınması gereken bir beyin ameliyatı riski mevcut. Ancak beyin uyarımı her zaman bu şekilde gerçekleşmiyor. Schlaepfer derin beyin uyarımının hala geliştirilmekte olan bir teknoloji olduğunu belirtiyor. Zaman içinde teknoloji ilerledikçe riskler elbette azalacak. Şu an geliştirilmekte olan ultrason ve elektrot tedavisi de implantların yarattığı sonucu verebiliyor.

Kronik hastalığa sahip hastalar için beyin kontrolü, süper hafıza gibi konular ilk sırada gelmiyor. Onlar daha çok rutin tedaviler, hastalık belirtilerinin takibi ve iyileşme süreçleriyle ilgileniyor. Beyin uyarımını kullanmış olan hastaların neredeyse hepsi hastalık belirtilerinin nasıl kaybolduğunu ve beyin uyarımının onlara ne kadar çok yardım ettiğini anlatıyorlar.

44 yaşında olan Joe Narciso implant kullanmadan önce günde 19 hap alarak yaşıyordu. Asıl hastalığı olan Parkinson haplarının yanında bir de vücudunda ki titremeler için haplar alıyordu. Parkinson hapları onu gergin yapmıştı ve uyumasını engelliyordu. Narciso bunun üzerne uyku hapları da almaya başladı. Hapların vücutta yarattığı kimyasal karışım onu durgun ve sürekli uykulu bir halde kalmasına neden olmuştu. Hapların dozajına bakıldığında başlarda beyin uyarımının etkisi biraz hafif kalmıştı. Narciso ayrıca implantları ilaç kullanmadığı çeşitli belirtiler için de kullanıyordu. Zaman içinde Narciso implantın etkilerini daha fazla hissetmeye başladı ve sonunda hastalığından kurtulmayı başardı.

İsmini vermek istemeyen bir Parkinson hastası ise Mirapex adlı Parkinson ilacının ağır yan etkilerini tecrübe ettikten sonra implant kullanmaya karar vermiş. Mirapex’in en büyük yan etkisi beyinde impuls kontrol bozukluğuna yol açıyor olmasıdır. Bu durumda hasta dürtülerine yenik düşerek kendine ve başkalarına zarar verebilecek duruma gelebiliyordu. Hasta beyin uyarımının bazı yan etkilerini yaşamasına rağmen hiçbiri Mirapex’in verdiği zararların yanından bile geçemezdi. Bir beyin implantı kullanma düşüncesi Mirapex gibi ilaçları kullanmaktan çok daha güvenliydi.

Dee Linde yere düştüğünde kendini kaldıramayacak kadar bir distoni hastasıydı. İmplant ona hareket yeteneğini geri kazandırdı ama aynı zamanda Linde’nin aklını kurcalayan birçok soru bıraktı. İmplant beyin ve vücut arasındaki ilişkiyi nasıl kurabiliyordu? Linde şöyle diyor:

Derinin altına implant yerleştirileceğini duyduğunuzda biraz ürkmeniz normal ama doktorlar bu konuda psikolojik olmasa bile fizyolojik olarak sizi hazırlamada çok iyiler. Doktorların beynime ne yaptığıyla ilgilenmiyorum. Eğer eski hayatımı geri kazanacaksam beynime istedikleri kadar kablo yerleştirebilirler. Yeter ki tekrar sağlığıma kavuşayım.

Rebecca Serdans’ın aklında da benzer sorular var. Serdans ev temizliklerine giderek hayatını sürdürüyor ve artık tamamen hastanelerden uzak duruyor. Serdans yeni hayatını şu sözlerle açıklıyor:

Derin beyin uyarımı size bazı vücut işlevlerinizi geri kazandırıyor ama her şeyi geri vermiyor. Bu aletin bazen insanları benden uzaklaştırdığından endişe ediyorum.

Serdans hala vücudunu sağa döndürürken biraz zorluk çekiyor, özellikle araba sürerken. Her şeye rağmen beyin uyarımı onun hayatında büyük bir öneme sahip. Serdans beyin uyarımının hayatında önemli yer ettiği bir günü şöyle anlatıyor:

O zamanlar hemşirelik diplomamı almak için sınavlara hazırlanıyordum. Bir süre sonra ağrılarım o kadar kötüleşti ki sınava hiç çalışamıyordum. Ağrılarımı dindirmek için hemen tek çarem olan beyin uyarımı aldım ve böylece ertesi gün finallerimi başarıyla geçip diplomama kavuştum. O günden bu yana derin beyin uyarımı Serdans’ın hayatına çok fazla şey kattı.

Tuhaf değil mi? İnsan şu soruyu kendine sormadan edemiyor. Kablolarla ve derinin altında bir pille yaşamak. O pil dolu mu yoksa bitiyor mu diye sürekli kontrol etmek. 2015 yılının insanı için bunlar pek normal olmayan şeyler ama gelecek neler getirir bilemeyiz. Serdans gülümseyerek şu sözlerle konuşmasını bitiriyor:

Normalin ne anlama geldiğini unuttum. Onu hatırlamıyorum bile.

Kim bilir ilerde hepimiz implantları çok sever belki onlarla yaşamaya başlarız. Kim süper hafızaya sahip olmak istemez ki?