Sinirbilim ve Beyin - 11: İnsan'ı ''İnsan'' Yapan Yegane Yapı - Serebrum ve Genel Özellikleri

Artık sinir sistemine ve beyne dair birçok şey öğrenmiş bulunmaktayız, yazı dizimizin bu yazısına ulaştığınıza göre... Ancak şunu söyleyelim ki buraya kadar öğrendikleriniz, bu sistemle ilgili öğrenebileceklerinizin trilyonda biri dahi olamaz. Bu da, sinir bilimin büyüleyici dünyasını, derinliklerini, önemini ve gücünü bize gösteriyor. Bu karmaşık yapının tek açıklamasının Evrimsel Biyoloji olması da ve daha önemlisi, Evrimsel Biyoloji'nin kademeli yaklaşımıyla istisnasız bu parçaların hepsinin açıklanabiliyor olması da, bu bilimin insanlık için neden vazgeçilmez olduğunu gösteriyor. Artık, bu noktadan sonra, işler çok daha heyecanlı, karmaşık, etkileyici, sıradışı ve sarsıcı olacak. Bunları diyoruz, çünkü insana dair bildiğiniz birçok şeyin yanlış olduğunu görmeye başlayacaksınız. Öyleyse başlayalım...

Serebrum, en genel tanımıyla, bir hayvanın istemli davranışlarının tamamını kontrol ve koordine eden, bilincini var eden, düşüncelerini yaratan, benliğinin farkında olmamızı sağlayan ve bu tip üst bilişsel (cognitive) fonksiyonların tümünün üretimini sağlayan beyin bölgesidir. Daha ilk cümleden dikkatinizi çekeriz ki, serebrum sadece insana bu özellikleri kazandırmaz, bu yapıya sahip tüm hayvanlara bu nitelikleri kazandırır. Daha doğru bir ifadeyle, bu niteliklere sahip olan tüm hayvanlarda, serebrum bulunmaktadır. Bu sebeple bu hayvanların beyinlerinde, bu işlevi gören beyin bölgelerini tespit ettiğimizde, serebruma ulaşmış oluruz (ki istisnasız omurgalıda ve bazı omurgasızlarda serebruma veya eşleniği yapılara ulaşılmıştır). Bu durumda insan türünün hayvanlardan beyin parçaları bakımından hiçbir farkı olmadığını söyleyebiliriz (tabii bu parçaların boyutları ve karmaşıklıkları konusunda farklar vardır, buna geleceğiz). 

Serebrumun bir diğer adı telensefalon olarak geçmektedir. Bu kelimenin tam karşılığı "uzak beyin" anlamına gelir. Bundan da anlaşılabileceği gibi, beynin vücudun geri kalanından en uzak, en önde, en uçta bulunan yapısıdır. Bu uç yapıya genellikle diensefalon (ara beyin) de dahil edilerek bu iki yapıya toplamda ön beyin denir, çünkü daha önce de gördüğümüz gibi ara beyin de bilişsel işlevlere çok büyük katkı sağlar. "Ön beyin" tabirinden de anlaşılabileceği gibi bu iki yapı, beynin en önde bulunan kısımlarıdır. Ancak unutmamak gerekir ki bu konumlar, beyin bakımından en ileri düzey hayvan türü olan insan için geçerlidir. Serebrum yapısı daha küçük kalan birçok diğer hayvanda ise bu yapı genellikle beynin ön bölümünde yer alır ve diğer yapıların üzerini insanda olduğu gibi kaplamaz. Şimdi bu yapıyı inceleyelim:

İlk olarak, gerçek bir insan beyninin yan kesitine bakacak olursak:

Burada, üst kısımda gördüğünüz, en arkadan en öne kadar uzanan, kıvrımlı ve büyük yapının tamamı serebrumdur. Serebrum, insan beyninin en büyük parçasıdır ve diğer bütün parçaları sarmalar. Biraz daha net olması açısından, aşağıdaki çizime bakabilirsiniz:

Bu çizimdeki pembe kısmın tamamı serebrumdur. Daha önceki yazılardan gördüğümüz kısımları da inceleyebilirsiniz. Ancak bunun insan beyni için bu şekilde olduğunu unutmayalım. İnsana, bildiğimiz tüm farklı niteliklerini kazandıran bu bölge, diğer hayvanlarda bu kadar büyük ve gelişkin değildir ve bu sebeple insan kadar karmaşık ve üst düzey bilişsel niteliklere sahip değildirler. 

Diğer hayvanların serebrumunu bizimkiyle kıyaslayacak olursak:

Yukarıdaki görselde, mavi renkle gösterilen kısımlar serebrumu temsil etmektedir. Sol üst köşede gördüğünüz kurbağa veya semenderi gibi bir amfibinin beynidir. Amfibiler, balıklardan sonra evrimleşen ve karaya çıkan ilk omurgalılardır. Sağ üst köşede, amfibilerden evrimleşen sürüngenlerin tipik bir beyin yapısını görmektesiniz. Serebrumdaki kademeli büyümeye dikkat ediniz. Sol alt köşede sürüngenlerden evrimleşen bir sınıf olan kuşların beynini, sağ alt köşede ise yine sürüngenlerden evrimleşen bir sınıf olan memelilerden insanın beynini görmektesiniz. Görseli anlattığımız sırayla, yani evrimsel sürece paralel olarak takip ederseniz, neden bu canlılardaki davranışların kademeli olarak karmaşıklaştığını anlayabilirsiniz. Çünkü serebrum, bir hayvana karmaşık bilişsel (bilince/algıya dayalı) yetenekleri kazandıran beyin bölgesidir. Dolayısıyla bir türün serebrumu ne kadar büyük ve karmaşıksa, o kadar fazla sinir ve sinaps içerir, bu yüzden de bilişsel süreçleri sağlayan sinir bağlantıları o kadar gelişmiştir. Buna bağlı olarak da canlı, o kadar karmaşık, öngörülemez ve "otomatik-dışı" davranışlar sergileyecektir. Bunun detaylarına önümüzdeki yazılarda zaten gireceğiz.

Burada da bir şempanze ile insan serebrumu kıyaslanmaktadır:

Bundan sonra, insan serebrumundan yola çıkarak, diğer hayvanların da özelliklerini inceleyeceğiz. Bu sebeple, biliniz ki bu noktadan sonra bahsedeceğimiz özellikler insan türü için geçerlidir ve diğer hayvanlarda farklılık gösterebilir.

Serebruma ilgili en ilgi çekici bilgilerden biri, tahmin edilebileceği gibi on milyarlarca nörondan oluşuyor olmasıdır. Bu on milyarlarca nöron farklı şekillerde bir araya gelerek, 1 milyar civarı sinir lifini oluştururlar. Bu sinir lifleri, çevreden gelen verileri sürekli değerlendirilerek, bizim "bilinçli olarak yaptığımızı sandığımız" davranışları üretirler. Bu sebeple bu sinir ağı ne kadar karmaşıksa, ürünleri de o kadar karmaşık olacaktır. Bir diğer bilgi olarak, sadece serebrumdaki sinir hücrelerini uç uca eklediğimizde 18.000 kilometre uzunluğunda bir çizgi elde ederiz. Bu da, davranışlarımızın diğer hayvanlardan bu kadar farklı ve karmaşık olmasını rahatlıkla açıklamaktadır.

Serebrumun en önemli özelliklerinden bir diğeri, sağ yarıküre (hemisfer) ve sol yarıküre şeklinde iki büyük lobdan oluşmuş olmasıdır. Bu lobların varlığı, evrimsel süreçte insan beyninin büyümesi açısından çok büyük önem taşır. Ancak bu ikiye ayrılma konusuna ileride tekrar döneceğiz. Şimdi, bu lobların nasıl gözüktüğüne bakalım:

Burada, insan beynini ön üstten görmekteyiz. Aşağıda ise yan üstten göreceğiz:

Aşağıdaki ise gerçek bir fare beyninin üstten görünümüdür. Yine, serebrumun kıyaslanması açısından faydalı olduğunu düşünüyoruz:

Serebral (serebruma ait) yarıkürelerin en dış kısmı korteks adı verilen, gri madde ile kaplıdır. Hatırlayacak olursanız gri madde, miyelinsiz ve daha yavaş iletime sahip nöronların görüntüsüne verilen isimdi. Bu korteksin alt kısmında ise beyaz madde, yani miyelinli (yağlı kılıfa sahip), yüksek hızlı nöronlar bulunmaktadı. Ancak serebrumun derinliklerinde, bu beyaz madde içerisine gömülmüş gri madde (miyelinsiz nöron) kümeleri de bulunmaktadır. Bu kümelere bazal gangliyonlar diyoruz.

Aşağıdaki görselde, koyu mor renkte korteksi, yani en dış kabuğu görebilirsiniz:

Bu ince korteks, hayvanlarda hafıza, dikkat, algısal farkındalık, düşünce, dil ve bilinç gibi en önemli algısal fonksiyonlarının var edildiği bölgedir. Dolayısıyla bu bölge, bu açılardan beynin en önemli kısmıdır.

Beyaz maddeyi oluşturan lifler, yani yüksek hızlı nöronlar, serebrum içerisindeki sayısız bölgeyi birbirine bağlayarak yüksek hızda iletişim kurmayı sağlayan yapılardır. Bu yüksek hızlı sinir lifleri beynin komşu girintilerindeki kortikal (kortekse ait) bölgeleri birbirine bağlar ki bu bağlantılara kısa ilişkilendirme (asosiyasyon) diyoruz. Benzer şekilde bu lifller, aynı yarıkürede olup da birbirinden uzakta kalan kortikal alanları birbirine bağlarlar. Buna da uzun ilişkilendirme diyoruz. Yine bu lifler, farklı yarıkürelerde kalıp da aynı işlevleri gören merkezleri (bunları ileride göreceğiz) birbirine bağlar. Bu liflere komissüral lifler adını veriyoruz. Son olarak bu beyaz madde, yani yüksek hızlı lifler korteks ile omurilik gibi alt merkezleri birbirine bağlar ve birlikte görev almalarını sağlarlar ki bu liflere de projeksiyon lifler adını veriyoruz.

Serebrum, birçok farklı kategorizasyona göre farklı alt birimlere bölünebilecek olsa da, biz bu yazılarımızda şöyle bir kategorizasyon yapacağız:

1) Serebral Korteks

2) Bazal Gangliyonlar

3) Limbik Sistem

Tabii bunların her biri birçok detaya sahip olduğu için, bunlar içerisinde de gelecek yazılarda kategorizasyon yapacağız.

Serebruma dair genel anlamda söyleyebileceğimiz son nokta ise, birbirinden ayrı kalan bu iki yarıküreyi birbirine bağlayan corpus callosum isimli beyin bölgesidir. Bu yapı, iki hemisfer arasında köprü görevi görür ve sürekli veri akışı sağlar. Aşağıda bu yapı güzel bir şekilde gösterilmektedir:

Adından sıkça bahsedeceğimiz corpus callosum haricinde, ön komissür adını verdiğimiz bağlantı lifleri, beynimizin ön kısmında yer alan koku alanlarını birbirine bağlamaktadır. "Komissür", genel olarak "bağlayıcı lifler" olarak düşünülebilir. Örnek olarak hippokampal komissür, belleğin merkezi olarak düşünülebilecek olan hipokampüsten gelen bilgileri serebruma taşır.

Sadece bu bağlantıları sağlayan 250 milyon civarı sinir lifi bulunur. Yapılan biyofiziksel analizler, bu bağlantıları sayesinde beynin iki yarısı arasında saniyede 1 Megabit veri akışı olduğunu göstermektedir. Bu, günümüzdeki internet teknolojileri yanında sıradan bir hız olmakla beraber, 4 milyar yıldır süren evrim açısından büyük bir zaferdir.

Bu yazımızı burada noktalayarak size serebrumunuza hayran kalma ve bunun üzerinde düşünme fırsatı tanıyacağız. Önümüzdeki yazılarda ise daha da detaya inerek, bu büyüleyici yapının derinliklerine gireceğiz.