Beynin Karanlık Enerjisi
Zihinlerimiz dalıp gittiğinde, aktif beyin bölgeleri nörolojik hastalıkların ve hatta bilincin kendisini anlamaya anahtar tutabilir.

Anahtar Kavramlar:

■ ■ Bilimadamları uzun zamandır bir kişi dinlenirken beynin devrelerinin kapalı olduğunu düşünüyorlardı.
■ ■ Her nasılsa, imajlama deneyleri arka plandaki aktivitenin sürekli bir seviyesi olduğunu gösterdi.
■ ■ Bu Varsayılan Mod olarak adlandırılan, gelecekteki hareketleri planlamada kritik olabilir.
■ ■ Varsayılan Mod’daki ilgili beyin bölgelerinin yanlış tellenmesi, Alzheimer’dan Şizofreni’ye uzanan hastalıklara neden olabilir.

Dışarıda şezlongta dergi kucağınızda neredeyse dalmak üzere olduğunuzu hayal edin. Ansızın, bir sinek kolunuza konar. Dergiyi kapar, haşereye vurur, ezersiniz. Sinek konduktan sonra beyninizden ne geçmekteydi? Ve ondan biraz önce ne geçiyordu? Pek çok nörobilimadamı uzun zamandır dinlenirkenki kafanızın içindeki nöral aktivitenin çoğunun hafif uykulu ruh halinize uyduğunu varsayıyor.

Bu görünüşte dinlenen beyindeki aktivite; sıradan bir ‘’gürültü’’, bir istasyon yayın yapmadığı zaman televizyon ekranındaki karlı görüntüye benzeyenden daha fazlasını göstermez. Daha sonra sinek kolunuzun ön kısmına konunca, beyin haşereyi ezmenin bilinçli işine odaklanır. Fakat, nöroimajlama teknolojileri tarafından gösterilen yakın zamandaki analiz, hakikaten dikkat çekici bir şeyi gözler önüne sermiştir:

Bir kişi dinlenirken ve hiçbirşey yapmazken beyinde pek çok anlamlı aktivite meydana gelmektedir. Zihniniz dinlenmedeyken, bir sandalyede sessizce dalıp giderken, diyelim ki bir yatakta uyurken veya ameliyat için anesteziliyken dağılmış beyin bölgelerinin birbirleriyle gevezelik ettikleri ortaya çıkmıştır. Ve beynin Varsayılan Mod’u olarak bilinen bu durmadan işleyen mesajlama tarafından tüketilen enerji, beynin rahatsız edici bir sineğe veya dışarıdaki bir başka uyarıcıya bilinçli cevap vermesindekinden 20 katı kadardır.

Doğrusu istenirse pek çok şeyi bilinçli yaparız, akşam yemeğini yemek için veya konuşma yapmak için beynin Varsayılan Modu’nun taban çizgisi aktivitesinden bir hareket işaretlenmektedir. Beynin Varsayılan Mod’unu anlamanın anahtarı, beynin Varsayılan Mod Ağı’nı (DMN) düzelten şimdiye kadar farkedilmemiş olan beyin sisteminin keşfi olmuştur.

DMN’nin nöral aktiviteyi organize etmedeki tam rolü üzerinde hâlâ çalışılmaktadır, fakat o beynin gelecek olaylar için hazırlığa ihtiyaç duyduğu hatıraları ve çeşitli sistemleri organize ettiği biçimi düzenleyebilir. Beynin motor sistemi bir sineğin kolunuzdaki gıdıklamasını hissettiğinizde hızını arttırmalı ve hazır olmalıdır. DMN, beynin bütün kısımlarını senkronize etmede kritik bir rol oynayabilir, böylelikle parkur yarışmasındaki koşucular gibi başlangıç silahı atıldığında hepsi uygun ‘’hal’’ modundadırlar.

Eğer DMN beyni bilinçli aktivite için hazırlarsa, onun bu davranışının incelemeleri bilinçli deneyimin doğasına ipuçlarını sağlayabilir. Dahası, nörobilimadamlarının şüphelenmek için nedenleri var, DMN’de olan bozulmalar basit zihinsel bozukluklar gibi Alzheimer hastalığından depresyona karmaşık beyin bozukluklarının da temelini oluşturabilir.

Karanlık Enerjiyi Araştırma

Beynin sürekli meşgul olabileceğinin fikri yeni değildir. Bu görüşün erken savunucusu beyindeki elektriksel aktiviteyi grafik üzerinde bir dizi dalgalı çizgilerle kaydeden tanıdık elektroensefalogram’ın mucidi Hans Berger’dir. 1929’da yayınlanan bulgularının taslak tezlerinde Berger, aygıt tarafından yakalanan ‘’merkezi sinir sisteminin yalnızca uyanıklıkta değil, her zaman hatırı sayılır derecede aktivite halinde olduğunu farzetmeliyiz’’i, sonu gelmeyen elektriksel dalgalanmalardan ortaya çıkarmıştır.

Fakat beynin nasıl fonksiyon gördüğü hakkındaki fikirleri nörobilim laboratuarlarında non-invazif imajlama metodları donatım haline geldikten sonra bile büyük ölçüde görmezden gelinmiştir. İlk olarak 1970’lerin sonlarında glukoz metabolizmasını, kan akışını ve oksijen alınımını nöronal aktivite uzantısı için proxy olarak ölçen Pozitron-Emisyon Tomografisi (PET) gelmiştir, 1992’de aynı neden için beyin oksijenasyonunu ölçümleyen Fonksiyonel Manyetik Rezonans İmajlama (fMRI) onu takip etmiştir.

Bu teknolojiler odaklanmış olsun veya olmasın, beyin aktivitesini analiz etmeden daha fazlasını yapabilirler, fakat pek çok çalışmanın dizaynı dikkatsiz bir şekilde pek çok beyin alanının belirli bir görevi yapmaya çağrılana kadar gayet sessiz olduğu izlenimine yol açmıştır.İmajlama deneylerini yürüten nörobilimadamları genel anlamda verilen algılamayı veya davranışı ortaya çıkaran beyin bölgelerinin yerini belirlemeye çalışıyorlar. Böyle bölgeleri belirleyen en iyi çalışma modelleri sadece çift bağlantılı durum esnasındaki beyin aktivitesini karşılaştırıyor.

Eğer araştırmacılar aynı kelimeleri sessiz bir şekilde (‘’kontrol’’ durumu) görüntülemenin aksine, kelimeleri sesli okuma esnasında (‘’test’’ durumu) hangi beyin alanlarının önemli olduğunu görmek isterlerse; örneğin, o iki durumun imajlarındaki farklılıklar için bakıyorlar. Ve bu farklılıkları açık bir şekilde görmek için, aslında sesli imajdakilerden pasif okuma imajlarındaki pikselleri çıkartıyorlar, ‘’aydınlanmış’’ kalan alanlardaki nöronların aktivitesi sesli okumak için gerekli olanlar olarak varsayılıyor. İçsel aktivite olarak adlandırılanın herhangi bir tanesi, daimi arka plan aktivitesi montaj odasında kalıyor.

Veriyi bu şekilde temsil etme, verilen bir davranış esnasında beynin ‘’iletime geçmiş’’ olan alanlarını belirli bir görev tarafından gerekene kadar onlar sanki aktif değilmiş gibi tasavvur etmeyi kolay hale getiriyor. Yıllar boyunca her nasılsa, bizim grup ve diğerleri, bir kişi tamamen dinlenirken ve basitçe zihnin dalıp gitmesine izin verirken ne olduğu hakkında merak ediyorlardı. Bu ilgiden, bu faaliyet alanlarının arkasındaki aktivitenin büyüklüğünü gösteren çeşitli çalışmalardan bir dizi işaret ortaya çıkmıştır.

Bir ipucu sırf imajların görsel incelemelerinden gelmiştir. Resimler beynin pek çok bölgesinde hem test hem de kontrol durumlarında gayet meşgul olduğunu göstermiştir. Bazı hususlarda bu paylaşılan arkadaki ‘’gürültü’’ yüzünden kontrol durumundan imkansız görünen bir görev ayırdedilmektedir ve yalnızca ileri bilgisayarlaşmış imaj analizi uygulanarak başarılabilir.İleri analizler belirli bir görevi yerine getirmenin beynin enerji tüketiminin taban çizgisi aktivitesinin altında yatanı yüzde 5’den az arttırdığına işaret etmiştir.

Bütün aktivitenin büyük bir bölümü, beyin tarafından kullanılan tüm enerjinin yüzde 60 ila 80’i, herhangi bir dış olayla bağlantısı olmayan devrelerde meydana gelmektedir.Astronom çalışma arkadaşlarımızı başlarımızla onayladıktan sonra bizim grup bu içsel aktiviteyi evrenin çoğu kütlesini de temsil eden görünmeyen enerjiye bir referans olarak, ‘’Beynin Karanlık Enerjisi’’ olarak adlandırdı.Nöral karanlık enerjinin varlığının sorusu da algılardan beynin içsel işlemden geçirme alanlarına ne kadar az bilgi eriştiğini gözlemlerken ortaya çıkmıştır. Örneğin görsel bilgi, gözden görsel korteks’e geçerken önemli ölçüde küçültülür.

Dünyada etrafımızda mevcut olan gerçekte limitsiz bilgiden saniyede 10 milyar bit’in eşdeğeri gözün arkasındaki retina’ya gelmektedir. Çünkü, retina’ya bağlı olan optik sinir yalnızca bir milyon çıktı bağlantısına sahiptir, sadece saniyede altı milyon bit retina’dan ayrılabilir ve yalnızca saniyede 10,000 bit görsel korteks’e gelir. Daha sonra daha ileri işlemden geçmeden sonra görsel bilgi, bilinçli algılamamızı biçimlendirmeden sorumlu beyin bölgelerinin içerisini besler. Sürpriz bir şekilde, o bilinçli algıyı oluşturan bilginin miktarı saniyede 100 bit’den daha azdır.

Eğer beynin hesaba kattığı o kadarsa böylesine zayıf bir veri tahminen algılamayı meydana getiremez, içsel aktivite bir rol oynamalıdır. Buna rağmen, beynin içsel işlemden geçirme gücünün diğer işareti nöronlar arasında kontakt noktaları olan snapsların önemli olmasından gelmektedir. Görsel kortekste, içeri gelen görsel bilgiye bağlı snapsların sayısı mevcut olandan yüzde 10 daha azdır. Bundan dolayı, büyük çoğunluk o beyin bölgesindeki nöronlar arasındaki iç bağlantıları temsil etmelidir.

Varsayılan Mod’u Keşfetme

Beynin içteki hayatının ipuçları çok iyi belirlendi. Fakat beynin asıl aktivitesinin fizyolojisine ve onun algılama ve davranışı nasıl etkileyebildiğine anlayış gerekmekteydi. Allah’tan, PET çalışmaları esnasında daha sonra fMRI ile doğrulayan, DMN’yi keşfetme yoluna bizi yönelten bir şans ve şaşırtıcı bir gözlem oldu. 1990’ların ortalarında tamamen sürpriz bir şekilde farkettik. Belirli beyin bölgeleri, taban çizgisi dinlenme halinden azalmış düzeydeki bir aktiviteyi denekler belirli bir görevi gerçekleştirdiklerinde deneyimledi.

Bu alanlar bilhassa Mediyal Paryetal Korteks (diğer şeyler arasında bir kişinin hayatındaki kişisel olayları hatırlamayla alakalı olan Orta Beyin’in yakınındaki bir bölge) diğer alanlar sesli okuma gibi belirli bir görevi gerçekleştirmeyle meşgulken azalmayı kaydetti. Şaşırmış olarak en depresyon MMPA’yı (Mediyal Bilinmeyen Paryetal Alanı’nı) gösteren alanı etiketledik.

PET deneyleri serisi daha sonra beyin bilinçli bir aktiviteyle meşgul olmadığında atıl durumdan uzak olduğunu teyit etti. Aslında, diğer pek çok alanlar gibi MMPA da iç aktivitenin azaldığı bazı alanlar zamanında beyin bazı alışılmışın dışında göreve odaklanıncaya kadar durmaksızın aktif kaldı. Çalışmalarımız ilk başta bazı şüpheci tavırlarla karşılaştı. 1998’de, böyle buluşların reddedildiği bir tez bile oldu çünkü bir bilirkişi aktivitede bildirilen azalmanın veride bir hatamız olduğunu ileri sürdü.

Eleştirmenin açıkladığı devreler aslında dinlenmede devreye sokuluyor ve görev esnasında da devreden çıkartılıyordu. Her nasılsa, diğer araştırmacılar hem Mediyal Paryetal Korteks, hem de Mediyal Prefrontal Korteks için (duygusal halimizin bakış açılarıyla hem de diğer insanların ne düşündüğünü hayal etmeyle alakalı) olan sonuçlarımızı çoğalttılar. İki alan da şimdi DMN’nin ana merkezleri olarak dikkate alındı.

DMN’nin keşfi, bize beynin içteki aktivitesini dikkate almada yeni bir yol sağladı. Bu yayınlara kadar nörofizyolojistler bir iş tamamlanana kadar bu bölgeleri birbirleriyle iletişim kuran bir dizi farklı alanlar olarak, görsel veya motor sisteminde düşündüğümüz şekilde bir sistem olarak hiç düşünmemişlerdi. Beynin böyle bir içsel aktiviteyi dinlenmekteyken birden çok bölge boyunca sergileyebileceği fikri nöroimajlama kuruluşunun gözünden kaçtı.

DMN yalnız başına bu özelliği sergiledi mi, yoksa beyin boyunca daha genel olarak mı varoldu? fMRI’yı anlama ve analiz etmedeki sürpriz verici buluş, böyle sorulara cevap vermemize ihtiyaç duyduğumuz açılışı sağladı. fMRI sinyali genellikle kan oksijen düzeyi-bağımlısı veya BOLD sinyali olarak adlandırılır, çünkü imajlama metodu kan akışındaki değişiklikler tarafından neden olunan insan beynindeki oksijen seviyelerindeki değişikliklere dayanmaktadır.

Beynin herhangi bir alanındaki BOLD sinyali, sessiz dinlenme halinde gözlemlendiği zaman yaklaşık olarak her 10 saniyede bir meydana gelen devirle yavaş bir şekilde dalgalanır. Bu kadar yavaş dalgalanma sadece gürültü olarak dikkate alınmıştır ve böylelikle tarayıcı tarafından yakalanan veri basit bir şekilde belirli bir görev için imajlanmış olan beyin aktivitesini daha iyi çözmek için ortadan kaldırılmıştır.