Sinirbilim ve Beyin - 6: Beyin Sapı

Artık beynin yapılarına girecek kadar ön bilgi edindik. Beyni, bu noktadan sonra 4 ana parçaya bölerek inceleyeceğiz:

1) Beyin Sapı

2) Serebellum (Beyincik)

3) Diensefalon (Ara Beyin)

4) Serebrum

Bu sıra, evrimsel süreci birebir yansıtmaktadır. Evrimsel süreçte ilk önce beyin sapı özelleşerek en ilkin beyinleri oluşturmuştur. Sonrasında, özellikle memelilerde, kuşlarda ve sürüngenlerde göreceli olarak ufak olan diğer bölgeler evrimleşmeye başlamıştır. Bu süreçte ilk olarak serebellum ve diensefalon büyümüştür. Serebrum, en son evrimleşen ve büyüyen yapılardan biridir. En büyük olarak memelilerde bulunur; bunlar arasında tartışmasız olarak en büyük hacme ise insanlarda ulaşır. Hatırlayacak olursanız insanı "insan" yapanın beyin, özellikle de "serebrum" yapısının olduğunu söylemiştik.

Ancak bunların bazıları gerçekten kapsamlı ve uzun yer ayırmayı gerektirecek bölgelerdir. Dolayısıyla kimi zaman bunları da alt parçalara böleceğiz ve daha derinlemesine inceleyeceğiz. Bunları yeri geldikçe sizlere açıklayacağız, şimdilik, evrimsel süreçte ilk olarak oluşan beyin bölgesi olan beyin sapına bakalım:

Yukarıdaki fotoğrafta beyin sapı turuncu ile gösterilmiştir. Görülebileceği üzere beynin en alt katmanıdır ve eğer beynin geri kalanını bir çiçek olarak düşünecek olursak, bu çiçeği tutan sap gibi gözükmektedir. İsmini biraz da buradan almaktadır. Ancak beyin sapını bu şekilde görmek zordur, zira dış katmanlar bu yapının tamamının görülmesine engel olmaktadır. Halbuki beyin 3 boyutlu olarak düşünülmeli, dolayısıyla beyin sapının bu 3 boyutlu yapının içerisine gömülü olarak bulunduğu bilinmelidir. Eğer beyin sapını izole edecek olursak, şu şekilde detaylı çizimlerine ve görsellerine ulaşabiliriz:

Bu, Gray's Anatomy isimli meşhur tıp kitabından (gerçi dizisi, kitabın kendisinden daha meşhurdur) alınmıştır. Aşağıda ise beyin sapının biraz daha yakından, daha teknolojik bir görseli bulunmaktadır. Ancak burada beyin sapının bağlı olarak bulunduğu yapılar da gösterilmiştir. Yani bu görselde sadece beyin sapı görülmez:

 Bizim en çok işimize yarayacak görsel ise şu şekilde verilebilir:

Görüldüğü gibi beyin sapı aslen 3 ana alt birimden oluşmaktadır:

• Medulla Oblangata (Soğanilik)
• Pons
• Mezensefalon (Orta Beyin)

Bunlara tek tek değineceğiz. Ancak kuşkusuz, beyin sapı ile ilgili olarak söylenmesi gereken ilk şey, filogenetik olarak, yani evrimsel açıdan en erken evrimleşmiş yapı olduğudur. İstisnasız olarak, beyni bulunan her canlıda belli bir büyüklükte bulunur ve en temel canlılık işlevlerini yürütmekten sorumludur. En ilkin olarak evrimleşme sebebinin, beyin benzeri tomurcuk yapısını, vücuda bağlayan ara birim olduğu düşünülmektedir. Yani beyni evrimleştiren ilkin canlılarda beyin sapı omurilik veya sinir kordonunu, sinir sisteminin gerisine bağlamakla görevliydi ve muhtemelen yavaş yavaş ana canlılık işlevlerinin kontrolünü ele almaya başlamıştı. 

Beyin sapı incelenecek olursa, yapısal olarak adeta omuriliğin beyin içerisine girmiş bir uzantısı gibi gözükmektedir. Baş ve boyun bölgesine ait, beyin ile doğrudan ilgisi olmayan sinirlere sahiptir. Üstelik bunların omurilikteki motor ve duyusal nöronlar ile benzerlik gösterir. Dolayısıyla beyin sapı, genel olarak bakıldığında, bir beyin yapısından çok omurilik yapısına benzemektedir. Ancak yine de işlevsel olarak beyin içerisinde kabul edilmektedir.

Retiküler Formasyon: Beyin sapının anatomisi incelenirse, bu yapı boyunca uzanan, belli belirsiz ayırt edilebilen, dağınık bir ağ yapısında olduğu görülmektedir. Açıkçası bu ağ yapısı, ilkin sinir sistemlerini birebir andırmaktadır. Bu da, tam da beyin sapının en eski yapı olduğu gerçeğiyle uyuşmaktadır. Bu ağsı nöronlar beyin sapının en önemli işevlerini yerine getirirler. Omurilikten beyne giden sinyallerin bir kısmını filtre ederler ve diğer bir kısmını da beynin çeşitli yerlerine iletirler. Ayrıca bu sinirlerin bazı diğer görevleri bulunur. Bunları şöyle sıralayabiliriz:

• Beynin Aktif Tutulması ve Uyanıklık Hali
• Davranışların ve Dikkatin Kontrolü
• Uyku/Uyanıklık Döngüsünün Takibi

Beyin sapının uyku/uyanıklığa yönelik hormonal bir bildirimi olsa da, evrimsel süreçte daha karmaşık beyinlere sahip türlerde doğrudan kontrole sahip değildir. Zaten beyin sapının evrimsel süreçteki gelişimi, çok net bir basitten karmaşığa geçiş gösterir. Daha ilkin beyinlerde, beyin sapı çok önemli işlevleri, neredeyse %100 kontrol ederken, daha karmaşık beyinler evrimleştikçe bu görevlerinin bir kısmını ya da tamamını başka bölümlerin devraldığı, beyin sapının ise bu bölgelere destekte bulunduğu görülür. Bu süreç, Evrim Ağacı'ndaki gelişim ile birebir uyuşur. Yeri geldikçe bunlara da değineceğiz.

Normalde anatomi kitapları genellikle beyni en dıştan en içe doğru aktarırlar. Bizse, Evrim Ağacı olarak bunun tam tersini takip etmeyi tercih ettik. Zira Biyoloji, dolayısıyla tıp ve dolayısıyla bilimin birçok alanı, Evrimsel Biyoloji açısından incelenmediği sürece ucu açık ve havada kalacağı için, evrimsel süreci takip etmek de daha yerinde bir hareket olacaktır. Bu sebeple kararımızın, siz okurlarımızın konuyu anlaması açısından da faydalı olacağını düşünüyoruz.

Beyin sapının birincil görevi sinyal iletimidir. Vücuttan beyne giden ve beyinden vücuda giden her sinyal, beyin sapından geçmek zorundadır. Bu süreçte kimi zaman sinyallere bilgi eklenebilir veya çıkarılabilir. Bu da beyin sapının düzenleyici görevi olduğunu da göstermektedir. Beyin sapının bir diğer görevi, beyinden çıkan 12 sinirden 9'unu vücuda dağıtmaktır. Yani 9 ana sinirin çıkış noktası beyin sapıdır. Son olarak beyin sapının diğer görevleri, bilgileri entegre etmek ve yönetmektir. Bunları, aşağıda beyin sapı parçalarını tanıtırken açıklayacağız.

Medulla Oblangata (Soğanilik)

Medulla Oblangata, beyinde aşağıdaki gibi gözükmektedir:

Dediğimiz gibi beyin sapı en ilkin canlılık işlevlerini kontrol etmektedir. Beyin sapının alt birimlerinden biri olan Medulla Oblangata'nın kontrol ettiği ana canlılık işlevlerini şu şekilde sıralayabiliriz:

• Nefes Alıp Verme Merkezi
• Kalp Ritmi Merkezi
• Kan Basıncı Merkezi
• Kusma, Öksürme, Hapşurma ve Yutma Refleksleri Merkezi

Görüldüğü ve herkesin kolaylıkla anlayabileceği gibi, beyin sapı sadece beyin, algı, zeka, vs. için değil, canlılığın ta kendisi için aşırı kritik bir öneme sahiptir. Yukarıdaki görsellerden de görülebileceği gibi beyin sapı boynun arka kısmında yer almaktadır. Bu sebeple boyundan alınan hasarlar aşırı yüksek riske sahiptir. Zira beynin farklı bir bölgesi hasar görürse en kötü ihtimalle komaya girilir ve en azından müdahale edilme şansı olabilir. Ancak beyinsapı hasar alacak olursa, birey en iyi ihtimalle ölecektir. 

Bu bize, belki de sinir sistemiyle ilgili yazılarımız arasında, insanın hayata bakışıyla ilgili en önemli değişim fikirlerinden birini vermektedir. Hayvanların (ve dolayısıyla insanın) hayatı tam anlamıyla bir pamuk ipliğine bağlıdır. Bizi hayatta tutan tüm temel fonksiyonlarımız, beyin sapından kontrol edilmektedir. Bu yapı, sıradan bir sinirler ağından oluşmaktadır. Bu sinir ağına alınacak bir darbe, solunumu durdurabilecek veya kalp ritmini darmadağın edebilecektir. Bunlar, tartışmasız şekilde ölüm demektir. Beyin sapı hasar almış bir bireyin, en zeki canlı olsa dahi, solunumunu kontrol etmesi mümkün değildir! Çünkü bilince sebep olan serebrumun bu yapılar üzerindeki söz hakkı yok denecek kadar azdır. Örneğin beyin sapı belli oranda hasar almış biri, bilinçli olarak soluk alıp vermeyi belli sınırlar dahilinde sürdürebilir. Ancak soluk alıp vermeyi unuttuğu anda beyni otomatik olarak devam etmeyecektir. Dolayısıyla bu birey asla uyuyamayacak veya soluk almayı sürdürmek haricinde bir şeyi düşünemeyecektir. Eğer hasar büyürse, kalp ritmi de bozulacak, bilincimiz vücudun geri kalanından geribildirim almadığı için, ayarı tutturamayacak ve muhtemelen ölecektir. Dolayısıyla beyin sapı, bizi hayata bağlayan en kritik beyin bölgelerinden biridir. Burada hayata bakışımızı değiştirecek nokta, o kadar zeki, o kadar "üstün" olduğumuzu sanan türler olmamıza karşın, birkaç sinirimiz hasar gördüğünde nefes alamayacak, kalbinin atımını kontrol edemeyecek kadar aciz konuma düşmemizdir. Bu, bireyin üzerinde kafa yorması gereken bir konudur.

Bir diğer açıdan bakacak olursak, Medulla Oblangata yapısı hasar gören bir birey, öksüremeyecek, kusamayacak, hapşuramayacak ve yutkunamayacaktır. Bunun ne demek olduğunu tartışmaya dahi açmıyoruz. Ağızdan ve burundan giren yabancı maddeler vücuttan atılamayacak ve birikecektir. Birey, yutkunma refleksini gerçekleştiremeyecek, dolayısıyla yemek yiyemeyecek, su içemeyecektir. Bunlar, canlılığın birincil şartlarını iptal etmek demektir.

Evrimsel süreçte Medulla Oblangata'nın ilkin balıklarda evrimleştiğini görmekteyiz. Dolayısıyla evrimsel geçmişinin 505 milyon yıl öncesine kadar gittiği bilinmektedir. Bu, beyin sapının ne kadar eski kökenleri olduğunu anlamamıza yetecektir. Bu yapının en büyük haline ulaştığı canlı grubu sürüngenlerdir. Bu yüzden kimi zaman beyin sapına sürüngen beyni adı verilir. İnsanda da bu sürüngen beyni bulunmaktadır ve sürüngenlerinkiyle neredeyse birebir aynı yapıya sahiptir.

Pons

Latincede "köprü" anlamına gelmektedir ve 16. yüzyılda anatomist ve cerrah olan İtalyan Costanzo Varolio tarafından isimlendirilmiştir. Gerçek bir beyinde aşağıdaki gibi gözükmektedir:

Bir önceki yazılarımızdan birkaç terimi kullanarak yerini tanımlayacak olursak: Pons, medulla oblangata'ya süperiordur (üstünde bulunmaktadır), mezensefalona (orta beyne) inferiordur (altında bulunmaktadır), serebelluma (beyinciğe) ise ventraldir (karın bölgesi düzlemindedir, öndedir). 

Daha önce de bahsettiğimiz üzere ve adından da anlaşılabileceği gibi, beynin köprü görevini görür. Yani beyinden çıkan ve beyne giren sinyalleri alır ve dağıtır. Aynı zamanda, çok önemli birkaç görevi daha bulunmaktadır:

• Uyku/Uyanıklık Döngüsünü Sağlama
• Yutkunmaya Katkı Sağlama
• İdrar Kesesi Kontrolü
• İşitmeye Katkı Sağlama
• Tatmaya Katkı Sağlama
• Göz Hareketlerini Destekleme
• Yüz İfadelerine Katkı Sağlama
• Yüzdeki Hisleri Kontrol Etme
• Duruşu Kontrol Etme

Bu görevlere bakılacak olursa, beyin sapının en ilkin hayvanlarda evrimleştiğini bir kere daha anlayabiliriz. Zira bütün hayvanlardaki temel duyuların bazılarının ilkin gelişimini (aslen duyular serebrumda kontrol edilir) ve idrar kesesi veya uyku döngüsü gibi önemli işlevlerin kontrolünün buradan gerçekleştirildiğini görmekteyiz. Aynı zamanda daha gelişkin canlılarda ve özellikle memelilerde yüz ifadelerinin kontrolünde görev aldığını ve canlıların duruşunu belirlediğini görmekteyiz. Bunlar, bir canlının en temel özellikleri ve işlevleri arasında gelmektedir. Bu açıdan beyin sapının önemi anlaşılabilir.

Ponsun evrimsel kökeni de Medulla Oblangata kadar eskilere gitmektedir. İlk olarak çenesiz balıklarda (Agnatha), 500 milyon yıl kadar önce evrimleştiği düşünülmektedir. Bu canlılarda temel duyu organlarını kontrol ettiği görülmektedir. Ancak evrimsel süreçte ilerledikçe, buradaki duyu kontrolünün ikincil plana düştüğü ve serebrumun ana duyu kontrolünü ele aldığı görülmektedir. Elbette bu durumun miktarı, türden türe, sınıftan sınıfa değişmektedir.

Mezensefalon (Orta Beyin)

Orta beyin, beynin en önemli bölgelerinden biridir. Yer olarak serebrumun, yani beynin en dış bölgesinin altında, arka beyin dediğimiz medulla, pons ve serebellumdan oluşan yapının ise önünde bulunur. Burada, farklı bölge gruplarının farklı şekilde isimlendirildiğini görmekteyiz. Bu da anatomiyi biraz karıştıran bir durumdur, ancak çok da önemli değil. Bu şekilde aklınızda bulundurmanız yeterli. 

Orta beyin şu şekilde görülmektedir:

Aşağıda ise orta beynin, insan beyninde kapladığı hacmi görebilirsiniz:

Aslında orta beynin de alt birimleri bilinmektedir (tectum, tegmentum, substantia nigra, crus cerebri, bazı diğer çekirdekler ve fasiküller) ancak bunların detayları bu yazının içeriğini fazlasıyla aşacaktır. Dolayısıyla biz hepsinden, genel olarak "orta beyin" olarak bahsedeceğiz.

Orta beynin görevlerini şöyle sıralayabiliriz:

• Motor Hareketlere Katkı Sağlama
• Görsel ve İşitsel Duyulara Katkı Sağlama
• Dikkat ve Konsantrasyona Destek Olma
• Kas Tonusunun Sağlanması
• Dengenin Sağlanmasına Katkı Sağlama
• Segmental Refleksler
• Göz Hareketlerinin Kontrolü ve Düzenlenmesi

Bu görevleri okuyan biri, beyin sapının ne kadar önemli olduğunu bir kere daha anlayacaktır. 

Orta beyin, canlılığın evrimsel gelişimine de ışık tutmaktadır. Beyni olan bütün hayvanlarda ortak olarak bulunan dopamin isimli kimyasal, hepsinde orta beyinden salgılanmaktadır. Dopamin, türlerin ortamlarına alışmasında büyük rol oynar. Aynı zamanda zorlu koşullarda türleri motive edici hisleri uyandıran da bu hormondur. Bu sebeple, türlerin evrimsel gelişiminde ve çevresel streslere karşı mücadelelerinde büyük rol oynamaktadır.

Beyin Sapının Kusurları, Hataları, Hastalıkları ve Sorunları

Her sistem gibi, her organ gibi, her yapı gibi, beyin sapı da "mükemmel" değildir ve hataya oldukça açıktır. Zira evrimsel süreç, hiçbir zaman %100 kusursuz bir yapı var edemez ve doğada kusursuz tek bir yapıya dahi şimdiye kadar rastlamadık. 

Beyin sapı, evrimsel süreçte daha ilkin bir sinir sistemini temsil ettiği için; ancak buna karşın çok önemli işlevler edindiği için, ciddi derecede hataya açıktır. Beyin sapındaki hücrelerin çoğalma döngülerinin doğuştan veya sonradan, tamamen doğal süreçlerle bozulması tümörlere ve kanserli hücrelere neden olabilmektedir. Ayrıca dışarıdan alınan darbeler, anne karnındaki pozisyon bozuklukları, lezyonlar, oto-immün hastalıklar (vücudun savunma sisteminin, vücudun kendisine saldırması) ve daha nice sorunlar, beyin sapında hasara neden olabilmektedir. Vücut, bunlardan korunacak bir yapıya sahip değildir; zira hiçbir canlı, dediğimiz gibi, mükemmel değildir.

Beyin sapında meydana gelen hasarlar kendisini görme sorunlarıyla, göz bebeği hareketlerindeki anormalliklerle, çevreyi hissetmede sıkıntılarla, kaslarda güçsüzlük ile, duyma sorunları ile, his kayıpları ile (vertigo), yutkunma ve konuşma problemleri ile, ses değişimleriyle ve vücut koordinasyonunun yitirilmesiyle göstermektedir. Bu sorunlar, sonradan edinilebildiği gibi, doğuştan da gelebilmektedir. Bu, insan içi mekanizmaların oldukça kusurlu olduğuna çok güzel bir örnektir, zira vücut, kendisinin kontrolünde en kritik role sahip olan beyin bölgelerinden birini doğru yapılandıramayacak kadar aksak olabilmektedir.

Yukarıdaki semptomları gösteren birinin çok acil bir şekilde doktora gitmesi gerekmektedir. Zira erken bir şekilde müdahale edilmezse, beyin sapı hasarları geri döndürülemez sorunlara ve nihayetinde ölüme sebep olabilecektir.

Sizi daha fazla yorup sıkmamak adına, beyin sapına dair açıklamalarımızı burada sonlandırmak istiyoruz. Ancak umuyoruz ki bu yazımızda size beynin ne kadar önemli bir organ olduğunu ve evrimsel süreçteki gelişiminin bilime ne kadar ciddi derecede ışık tuttuğunu gösterebilmişizdir. Daha da önemlisi, beynimizin işevleri karşısında küçük ve tehlikede kaldığınızı hissettirebilmişizdir. Sizi temin ederiz, bu sadece başlangıç. İlerideki yazılarımız, kendinizden şüphe etmenize neden olacaktır.