Sinirbilim ve Beyin - 13: Nasıl ''İnsan'' Olduk? Serebral Korteksin Alt Birimleri ve Görevleri...

Geçtiğimiz yazılarda beynin algılar açısından en önemli bölümünün serebrum, serebrumun da insanı ''insan'' yapan kısmının serebral korteks (kabuk) olduğunu söylemiştik. Şimdi ise, bu korteksin içerisine girerek farklı alanları tanımaya başlayacağız. Bu süreç içerisinde, vücudunuzdaki neredeyse her bilinçli olay için özelleşmiş bir yapı olduğunu ve bunlar olmaksızın hiçbir bilinçli işlevinizi sürdüremeyeceğinizi göreceksiniz. Böylece beyninizin aslında sizden bağımsız olarak çalıştığını, daha doğrusu sizi "siz" yapanın zaten beyninizdeki otomatik biyokimyasal aktiviteler olduğunu göreceksiniz. Lafı daha fazla uzatmadan konuya girelim.

Serebral korteksi bölgelerinin görevlerine göre 3 ana kategoriye ayırabildiğimizi söylemiştik:

1) Birincil Alanlar: Bilinçli aktivitelerimizin temellerinin aslen üretildiği bölgeler.

2) İkincil Alanlar: Birincil alanlara veri desteği sağlayan yardımcı ve bir o kadar önemli alanlar.

3) Asosiyasyon (İlişkilendirme) Alanları: Farklı alanlardan gelen algısal fonksiyonları "bilinç" adı altında bütünleştiren ve bireyin (insan olmak zorunda değil) bu süreçlerin sonuçlarını algılamasını sağlayan birleştirici alanlar.

Bu tanımlardan da görebileceğiniz üzere, canlıların bilinçleri büyük oranda ilişkilendirme alanlarından kaynaklanmaktadır ve bu alanlar olmaksızın bilinçten söz edilemez. Tam tersi şekilde, serebral korteksinde ilişkilendirme alanı bulunan her hayvanın belli oranlarda bilinci vardır. Dolayısıyla insan, bilinçli tek hayvan olmaktan çok uzaktır. İnsan kadar olmasa da, serebral korteksinde bu alanlar bulunan her hayvanda bilinç bulunmaktadır.

Şimdi sizlerle bu alanları ve bu alanların altındaki önemli alt-alanları tanıyacağız: 

Serebral korteksi en detaylı tanımlayan bilim insanı, 20. yüzyılda yaşan Alman sinirbilimci Korbinian Brodmann'dır. Brodmann, korteks üzerinde çok detaylı araştırmalar yapmış ve beynin bu bölümünün farklı alt birimlerini detaylıca tanımlamıştır. Brodmann, sadece serebral kortekse ait tam 52 bölge tanımlamış ve bunların görevlerini belirlemiştir. Ondan sonraki bilim insanlarının modern tekniklerle yaptıkları araştırmalar, Brodmann'ın tespitlerinin %95'ten fazlasının doğru ve isabetli olduğunu göstermiş, o dönemlerde tanımlanan beyin bölgeleri günümüzde pek az değişmiştir. Aşağıda, günümüzde Brodmann Bölgeleri olarak tanımlanan serebral korteks bölgelerini görmektesiniz:

Buradaki her farklı renk, farklı bir göreve işaret etmektedir. Dolayısıyla serebral korteksin evrimsel süreçte ne kadar özelleştiğini ve görev bakımından farklılaştığını anlayabilirsiniz. Daha net bir görsel, aşağıdaki numaralandırılmış Brodmann alanlarını gösteren görseldir:

Yukarıda beynin yanal yüzeyine baktığımızda görünen Brodmann alanları görülmektedir. Aşağıda ise, beynin ortadan alınmış bir kesitinde görülen Brodmann alanları gösterilmektedir:

Unutmayınız ki serebral korteks, dolayısıyla serebrum, beynin her tarafını saran, dış bir zırh gibidir (ama koruyucu görevi yoktur elbette). Dolayısıyla serebral korteksin farklı alanlarını görmek için, beyni farklı noktalardan kesitler alarak incelemek gerekir. Yukarıda da yapılan budur. Buradaki alanların hepsini incelemeyeceğiz ve sadece önemlileri hakkında genel bilgiler vereceğiz. Böylece, yukarıda da dediğimiz gibi bizi "biz" yapan birçok beyin bölgesini öğreneceğiz. Daha sonraki yazılarımızda ise Brodmann Alanları'nı bir arada toplayacağız, böylece serebral korteksin tam detaylı bir haritasını elimizin altında bulunduracağız.

A) BİRİNCİL ALANLAR:

Birincil alanlar genel olarak iki parçadan oluşur: Birincil Duyusal Alanlar duyu organlarından gelen verileri işlerler ve çevre ile bireyin ilişkisini kurarlar. Birincil Motor Alanlar ise değerlendirilip farklı bölgelerce işlenen veriyi kaslara ileterek canlının bilinçli hareketlerini sağlarlar.

1) Birincil Motor Alan: Beynin ön (frontal) lobunda, serebral korteks üzerindedir. Merkezi sulkusun (girintinin) hemen önünde bulunan bir çıkıntı olan presantral girusta yer alır ve 2 santimetre genişliktedir. Buradan çıkan sinir lifleri iç kapsül denen bir yapıdan geçerek vücudun ters tarafına gitmek üzere omuriliğe ulaşırlar. Bu kapsülden ötürü beynin sol tarafından gelen sinyaller vücudun sağ tarafına, sağ tarafından gelen sinyaller ise vücudun sol tarafına gönderilirler. Ve bu sebeple, bu şekilde istemli hareketlerimizi kontrol eden serebral korteks alanları beynin iki tarafında da bulunmaktadır. Söylediğimiz gibi birincil motor alan bireyin istemli hareketlerini kontrol eder. En ayrıntılı olaraksa el, parmak, dudak ve ağız hareketlerini oluşturur. Bacak ve ayakların hareketlerine de büyük oranda destek olur. Eğer birincil motor alan hasar görecek olursa, hasar gören tarafın karşı tarafındaki vücut bölgelerinde kuvvet kaybı (hemiparezi) veya tam felç (hemipleji) meydana gelir. Dolayısıyla hiçbir vücut parçası gibi bilincin en önemli noktalarından biri olan birincil motor alan da mükemmel ya da kusursuz değildir. Bu alanın beynin dış ve orta kesitlerindeki görüntüleri sırasıyla aşağıdaki gibidir (4. Brodmann Alanı):

2) Broca'nın Alanı: Birincil motor korteksin alt bölümünün önünde yer almaktadır. Sözel bilgi ve konuşabilme yetisi için gerekli bilgiyi sağlar. Bildiğimiz kadarıyla sadece insanın yapabildiği, detaylı ve çok anlamlı sözcüklere ve gelişmiş ses dizilerine sahip seslerin çıkarılması için gerekli olan beyin bölgesidir. Neandertaller'de bu bölgenin var olduğu düşünülmektedir. Şempanze ve bonobolar gibi yakın akrabalarımızda ise tam gelişmemiş, Broca Alanı benzeri yapılar bulunmaktadır. Broca Alanı, kısa cümleleri ve kelimeleri oluşturmak için gerekli larenks (ses kutusu) ve ağız hareketlerini, sahip olduğu motor kalıplar yoluyla kontrol eder. Yani konuşmayı öğrendikten sonra öğrenilmiş bu sesleri, uygun durumlarda ortaya çıkararak konuşmamızı sağlar. Konuşma merkezi, insanların çoğunda beynin sol tarafında özelleşmiştir. Kimi insanda sağ tarafta da özelleşmiş olabilir; az bir grupta ise iki tarafta da eşit miktarda özelleşmiştir. Bu bölgenin hasar görmesi sonucunda bir bireyin konuşma yetisi tamamen yok olur ve konuşabilmeyi biliyor olsa bile, sesler çıkaramaz, ağzını sesleri oluşturacak şekilde oynatamaz. Buna Broca afazisi ya da ekspresif afazi denmektedir. Broca alanı iki farklı Brodmann alanı ile tanımlanmaktadır (44 ve 45):

3) Birincil Somatik Duyusal Alan: Serebrumun üstel (pariyetal) lobunda, serebral kortekste bulunur. Merkezi (santral) sulkusun (girintinin) hemen arkasındaki postsantral çıkıntıda (girus) yer alır. Vücudun karşı yarısındaki farklı duyusal reseptörlerden gelen bilgileri doğrudan alır ve değerlendirir. Bu alan dokunma, basınç, ısı, ağrı gibi özel duyu tiplerini ayırt eder. 3 farklı Brodmann Alanı'ndan oluşur (1, 2 ve 3):

4) Birincil Görme Alanı: Serebrumun arka (oksipital) lobunda, serebral korteksin iç yüzeyinde, kalkarin sulkus denen bir girinti boyunca yer almaktadır. Bu alanın daha küçük bir kısmı ise oksipital lobun dış yüzeyinde yer alır. Beynin bu bölgesinde renklerin algılanmasını sağlayan renk sütunları, etraftaki cisimlerin çizgi ve kenarlarının algılanmasını sağlayan oryantasyon sütunları ve 3 boyutta derinliğin saptanmasını sağlayan göz tercihli sütunlar yer almaktadır. Beynin bu bölgesinin alt kısımlarının hasar görmesi, ileride değineceğimiz çok ilginç sonuçlar doğurmaktadır. Bunlardan en iyi bilineni, gözün tamamen sağlıklı ve işlevsel olmasına rağmen bireyin hiçbir görüntü görememesidir. Birincil Görme Alanı, 17. Brodmann Alanı ile tanımlanmıştır:

5) Birincil İşitme Alanı: Serebrumun yanal (temporal) lobunun ortasındaki üçte birlik alanda, süperior temporal girusun (çıkıntının) üst kısmında ve üst kenarlarında yer alır. Bu bölgede seslerin kalitesi, tonları, etraftan gelen gürültüler ve benzeri ses nitelikleri tanımlanır ve ayırt edilir. İki farklı Brodmann Alanı ile tanımlanır (41 ve 42):

6) Frontal Göz Alanı: Ön motor alanın üst bölümünün önünde bulunur. Gözlerimizi istemli olarak hareket ettirmemizi sağlar. Bu bölgenin hasarında hasta, gözlerini hareket ettiremez. Ayrıca etrafımızdaki cisimlere istemli olarak odaklanmamızı da sağlar. 8. Brodmann Alanı ile tanımlanır:

7) Koku Merkezi: Evrimsel açıdan en eski beyin bölgelerinden biridir. Evrimsel Biyoloji sayesinde yapılan keşiflerin sonucunda 3 alt birimden oluştuğu keşfedilmiştir: Çok Eski Alan (Medial Olfaktör Alan) frontal lobun tabanında yer alır, hipotalamusun ön ve üst kesimlerine komşudur. Tat ile ilişkili temel beslenme reflekslerinden ve temel duygusal reflekslerden sorumludur. Eski Alan (Lateral Olfaktör Alan) beynin birden fazla parçasının bir araya gelmesinden oluşur. Besinlerden duyduğumuz hazzın ve hoşnutsuzlukların oluşumundan sorumludur. Bu bölge, evrimsel açıdan bir canlının değişimini etkileyen en önemli kısımlardan biridir. Yeni Alan ise orbitofrontal korteksin arka yan kesimindedir ve kokuların bilinçli olarak analiz edilmesi ve tanımlanmasından sorumludur. Evrimsel açıdan en yakın zamanlarda evrimleşen bu özellik sayesinde insanlar, havadaki kokulardan istediklerine, istedikleri gibi odaklanabilirler. Bu üç minik alandan oluşan Koku Merkezi, 12. Brodmann Alanı ile temsil edilir:

8) Tat Merkezi: Üstel (pariyetal) lobda, postsantral girusun (çıkıntının) alt kısmında, komşusu olan Sylvian sulkusun (girintinin) içerisinde uzanmaktadır. Bu alan bir önce bahsettiğimiz koku merkezi ile ortak olarak çalışır. İstenmeyen veya yaşamı tehdit edebilecek besinlerin öğrenilmesi ve ayırt edilmesi bu bölge tarafından sağlanır. Tat ve koku, ilkel davranışlarımızın belirlenmesinde de büyük göreve sahiptir. 

B) İKİNCİL ALANLAR

Bu alanlar genel olarak birincil alanlarla ilişkilidirler ve onların işlerini tamamlamak konusunda özelleşmişlerdir. İkincil Motor Alanlar birincil alanlara karmaşık davranış kalıplarını sunmakla yükümlüdür. İkincil Duyusal Alanlar ise duyu organlarından gelen verilerin daha ileri düzey anlamlandırılmasını ve analizini yapmaktadır.

1) Ön Motor (Premotor) Alan: Yukarıda ilk sırada tanımladığımız motor korteksin önünde yer alır. Farklı kasların birbiriyle uyum içerisinde hareketini sağlayarak karmaşık hareketlerini kontrol eder. Atletik sporculardaki motor beceriler gibi hareket kalıpları burada depolanır ve gerektiğinde otomatik olarak uygulanır. 6. Brodmann Alanı ile tanımlanmıştır:

2) Yardımcı (Suplementer) Motor Alan: Ön motor alanın önünde yer almaktadır. Büyük kısmı beyin yarıkürelerinin iç kısmında yer alır. Birincil motor alanlardaki nöron aktivitelerini düzenler ve öğrenilmiş motor yanıtları programlar. Böylece bireyin öğrenmesini kontrol eder. Yukarıda verdiğimiz 6. Brodmann Alanı içerisinde yer almaktadır.

3) İkincil Somatik Duyusal Alan: Birincil somatik alanda veya derin beyin yapılarında kısmen işlenen sinyaller buraya iletilir. Tutulan cismin metal bir para olduğunu ona bakmadan anlamamızı sağlayan bölge burasıdır. Kısaca, "duyu sinyallerinin anlamlarının yorumlanması"nı sağlamakta ve bilince büyük miktarda katkı sağlamaktadır. 5. Brodmann Alanı ile tanımlanmıştır:

4) İkincil Görme Alanı: Serebrumun arka (oksipital) lobun birincil görsel alan dışındaki tüm bölgelerini kapsar. Görülen cisimlerin şekillerinin analizi, hareketli cisimlerin algılanması, renk tonlarının ayırt edilmesi gibi üst düzey görsel işlevleri bu bölge yapar. Bu bölgenin hasarında, yine ileride işleyeceğimiz çok ilginç algısal hastalıklar ve sorunlar doğmakta, bilincimizin bize ait olmadığını ve kendi doğal süreci içerisinde ilerleyen, tamamen biyokimyasal tepkimelere bağlı bir süreç olduğunu göstermektedir. 18. Brodmann Alanı ile tanımlanmıştır:

C) Asosiyasyon (İlişkilendirme) Alanları

Bu alanlar birden fazla duyusal ve motor alanla bağlantılı olan ve onlardan gelen sinyallerin bir araya getirilerek değerlendirilmesini sağlayan alanlardır. Duyusal uyaranların entegrasyonunu, bellekteki bilgilerle karşılaştırılmasını ve uygun motor yanıtların planlanmasını sağlar. Kısaca, bilincin kendisini oluşturmaktadır. İnsanda, bu bölgeler diğer hayvanlara göre çok daha fazla gelişmiş ve büyümüşyür. Bu sayede farkındalık, düşünme, sonuç çıkarma, planlama, bellek, dikkat ve duyusal davranışlar gibi üst düzey algısal süreçler buralarda oluşabilmektedir. Üç ana ilişkilendirme alanı bulunur:

1) Pariyetooksipitotemporal İlişkilendirme Alanı: 3 büyük serebral lobun (pariyetal lob, oksipital lob, temporal lob) birbirine temas ettiği bölgede yer alır. Duyusal entegrasyon alanı ya da genel yorumlayıcı alan olarak da bilinmektedir. Çevreden gelen somatik (dokunma duyusu), işitsel ve görsel veriler burada birleştirilir ve anlamlandırılır. Bu alan, uzaysal koordinatları çözümler, dili kavrar, okumayı kontrol eder ve nesneleri adlandırabilmemizi sağlar. Kısaca, bilinçli aktivitemizin çoğu burada oluşturulur. Okunan, duyulan, hissedilen veya beyinde oluşturulan düşünce ve cümlelerin anlamlarını ve bunların farklı tiplerinin yorumlanmasını bu bölge sağlar. Bu alanın en önemli kısımlarından biri Wernicke Alanı olarak bilinen alandır. Bu alanın hasarında düşünme yeteneği ciddi anlamda kaybolur, konuşulanlar birey tarafından anlaşılamaz ve yazılı metinler görülmesine rağmen okunamaz. Eğer Broca Alanı (dille ilişkili birincil alan) sağlıklı iken Wernicke Alanı bozuksa kişi konuşabilir; ancak konuştuklarını kendisi anlayamadığı için sıklıkla hatalar yapar. Dolayısıyla Wernicke Alanı, insanı "insan" yapan en önemli alanlardan biridir.

2) Prefrontal İlişkilendirme Alanı: Frontal lobun ön yarısında, motor alanların en önüne yerleşmiştir. İnsanın evriminde en son evrimleştiği bilinen beyin bölgesidir. Yani bu bölgeden sonra, Homo sapiens türünde başka bir beyin bölgesinin özelleştiği bilinmemektedir. Bu ilişkilendirme alanı insanlarda beynin %29'unu, şempanzelerde %17'sini, kedilerde ise %3.5'ini kaplar. Buradan da insanı "insan" yapan bir diğer yapıdan bahsettiğimizi anlayabiliriz. Bu alanın çalışması bozulduğunda kişi düşünceler üretemez veya olgunlaştıramaz, duygusal hareketler gerçekleştirilemez, mantıklı düşünülemez ve olaylar hakkında yorumlar üretilemez. 3 alt kısmı vardır; ancak burada detaylarına girmeye gerek görmüyoruz.

3) Limbik İlişkilendirme Alanı: Beynimizin serebrum açısından en eski ortaya çıkan ilişkilendirme alanlarından biridir. Karmaşık davranış kalıplarını oluşturur ve duygularımız ile içgüdülerimizin bir araya getirilerek davranışlarımızın oluşturulmasını sağlar. Henüz hakkında çok fazla bilgi bulunmamaktadır; ancak insanın hayvani özelliklerinin tamamının burada üretildiği düşünülmektedir. Bu alana, limbik sistemden bahsederken daha da detaylı bir şekilde gireceğiz.

Görüldüğü üzere beynin baş döndürücü birçok yapısı vardır ve tüm bunlar, sadece birkaç milimetre kalınlığındak serebral kortekste bulunan milyonlarca nöron ağının birbiriyle iletişiminden doğan alanlardır. Bu alanların evrimleşmemiş olması veya hasar görmüş olması durumunda, canlı istediği kadar insan olsun, hiçbir şekilde normal bir insan gibi davranamaz. Bu alanların kimi hasarında, ileride de göreceğimiz gibi insanın hayvani özelliklerinin daha da ortaya çıktığı ve atasal davranışlarını sergilediği görülmektedir. Dolayısıyla insanı anlamanın en önemli yolu, sinirbilimi öğrenmekten ve beynin insanı nasıl "insan" ve "birey" yaptığını öğrenmekten geçmektedir.