Skip to content
Nisan 2, 2011 / COBİD

HTML: Derleme: Elitlerin beyni

ELİTLERİN BEYNİ

THE BRAIN OF ÉLITES

İnt. Dr. Yasin Yılmaz; İstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, İngilizce Tıp Bölümü

ÖZET

Nörogörüntüleme yöntemlerinin gelişmesi ve nöroanatomi çalışmalarının hız kazanmasıyla beynin yapısal plastisitesi hakkında daha detaylı ve merak uyandırıcı  bilgiler edinilmektedir. Belirli yeteneklerin kazanılması süresince beynin çeşitli bölgelerinde nörogenezin ve sinaptogenezin gösterilmesi, beynin yapısının gelişmesinin genetik, epigenetik ve çevresel faktörlere bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Matematikçilerde sol inferior frontal ve bilateral inferior pariyetal loblarda gri cevher artışı; müzisyenlerde motor ve işitme korteksi ile serebellumda gri cevher artışı nörogörüntüleme yöntemleri ile tespit edilmiş olup, Albert Einstein’ın postmortem beyin incelenmesinde inferior pariyetal lobulün büyük olduğu saptanmıştır. Uzun süren görsel, uzaysal ve düşünsel uğraşılar sonucu beyinin belirli bölgelerinde yapısal değişiklikler olduğu yapılan çalışmalarla gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Nörogörüntüleme, Nöronal Plastisite, Motor Korteks

ABSTRACT

By the help of development of neuroimaging techniques and acceleration of neuroanatomy studies, the more detailed and intriguing informations about the structural plasticity of brain have been elicited.  Showing of neurogenesis and synaptogenesis at various brain regions during getting certain skills put forth that the development of brain structure depends upon genetic, epigenetic and also environmental factors. The increased gray matter density in left inferior frontal and bilateral inferior parietal lobules of the mathematicians; the increased gray matter density in the motor and auditory cortex and also the cerebellum have been revealed by neuroimaging techniques and the larger inferior parietal lobule was observed by the postmortem brain investigation of Albert Einstein. As a result of long lasting visual, spatial and intellectual occupation, the structural changes at certain regions of brain have been revealed by great numbers of studies.

Keywords: Neuroimaging, Neuronal Plasticity, Motor Cortex

Giriş

İnsan beyninin kompleks yapısını kazanmasında, modern nörobilim çalışmalarının sayesinde sadece genetiğin değil, epigenetik ve çevresel faktörlerin de büyük rol oynadığı gösterilmiştir (1,2). Özellikle bazı branşlarda hayat boyu süren uzaysal ve düşünsel uğraşılar ile çeşitli uyarılar barındıran çevreye kaşı uyum ve başa çıkabilme yeteneği karşısında beyin, genetik olarak kazandığı yapısını zaman içinde zarif ve müstesna bir yapıya dönüştürebilmektedir.

Beyin, gerek dış çevreden gerekse iç çevreden sürekli uyarı  almaktadır ve bu uyarılar sayesinde adaptasyona uğramaktadır. Adaptasyon süresince nörogenez, mikroglia proliferasyonu, sinaptogenez, anjiogenez ve sinaptik geçiş modülasyonu gibi değişiklikler oluşmaktadır (3-7). Adaptasyonel değişikliklerin gösterilmesine yönelik yapılan ilk çalışmalar olan deney hayvanları çalışmaları; öğrenmenin serebellar kortekste sinaptogenzisi sağladığını ve motor aktivitenin anjiogeneze neden olduğunu göstermiştir (8,9). Sosyal ilişkilerin, fiziksel aktivitenin artırılması ve çevrenin zenginleştirilmesi ile farelerde nörogenezin devam ettiği gösterilmiştir (3,10).

Deney hayvanlarında beyinin gelişiminin gösterilmesinden sonra incelemeler insan beynine yönelmiştir. Öğrenmeye bağlı insan beynindeki değişiklikler Voxel-Based Morphometry (VBM) çalışmaları ile gösterilmiştir (11,12,13). Tıp fakültesi öğrencilerinin yoğun çalışma temposu göz önünde bulundurularak yapılan çalışmada, öğrencilerin yoğun sınav dönemi sonrasında bilateral posterior ve lateral pariyetal kortekslerde gri madde artışı gösterilmiştir (14). Hipokampusun uzun süreli hafıza ve uzaysal yetenekle ilgili olduğunu belirten çalışmaları (11) destekler biçimde, bu çalışmada da posterior hipokampusta gri cevher artışı saptanmıştır. Nörogenez aktivitesinin yüksek olduğu gösterilen hipokampusun (15) dışında diğer kortikal yapılarda da gri cevher artışı gösterilmiştir.

Müzisyenlerin Beyni

Müzik yapmak, hem görsel hem işitsel ve hem de var olan yetenekleri en uygun ve ahenkli şekilde kullanmayı gerektirdiğinden nöroplastisite araştırmaları için müzisyenler adeta fenomen olmuştur (16). Özellikle zaman aralıkları (perde) (17), yenilik algısı (18) ve uzaysal yeteneklerle (19) ilgili olan hipokampusun profesyonel müzisyenler üzerinde yapılan çalışmasında, müzisyenlerin sol anterior hipokampus bölgesinde fonksiyonel plastisite artışı gösterilmiştir (20). Eğer sol hipokampusta lezyon olursa zaman aralıklarını (perde) ayırt etmede oldukça güçlük çekildiği saptanmıştır (21). Yine aynı çalışmada, görsel ve işitsel zaman modellemelerinde önemli olan sağ anterior insula (22) ile yenilik algısında önemli olan sağ precuneus bölgesinde (23) müzisyenlerin fonksiyonel farklılık gösterdiği açığa çıkarılmıştır.

Başka bir morfometrik MR çalışmasında, müzisyenlerin motor ve işitsel kortekslerinde ve serebellumunda gri cevher artışı saptanmıştır (24). Senfoni orkestrası müzisyenlerinde yürütülen çalışmada sol inferior frontal girusta (Broca alanı) gri cevher artışı gösterilmiştir (25). Piyanistler üzerinde yapılan çalışmada, müziğe erken başlamakla el yeteneklerini ilgilendiren motor kortekste hacim artışı arasında bağlantı kurulmuştur (26). Müzik eğitimine erken yaşta başlayan müzisyenlerin anterior korpus callosum bağlantıları daha geniş olmaktadır (27). Perde ayırt etme yetenekleri çok güçlü olan müzisyenlerin ise planum temporale bölgesi genişlemiştir (28). Başka bir çalışmada bazı ünlü müzisyenlerin supramarjinal giruslarının büyük olduğu saptanmıştır (29).

Şekil 1. Müzisyenlerde sol hipokampusta aktivite artışı (20).

Matematikçilerin Beyni

Matematikte de uzaysal, aritmetik, görsel ve uzun süreli düşünmeler, onların beyinlerinde de morfolojik değişiklikler olabileceği kanısını güçlendirmiştir. Özellikle soyun düşünme ve aritmetik hesaplamalar ile ilgili olan pariyetal korteks üzerine yönenilmiştir. Akademik hayatlarını süren matematikçiler üzerinde yapılan çalışmada sol inferior frontal girus ile bilateral inferior pariyetal lobüllerde gri cevher artışı gösterilmiştir (30). Aynı çalışmada akademik hayatta geçen süre arttıkça sağ inferior pariyetal lobülde gri cevher artışı devam etmektedir.

Matematiksel düşünmede inferior pariyetal lobülllerin özel değer taşıdığı  söylenmektedir. Matematikçilerin Prensi “Mathematicorum Principi” olarak adlandırılan ünlü matematikçi Johann Karl Friedrich Gauss’un postmortem beyin incelemesinde pariyetal lobların özel bir katlantılı hal aldığı gösterilmiştir (30).

Albert Einstein’ın Beyni

Ünlü kuramsal fizikçi Albert Einstein son yüzyılın yetiştirdiği en önemli bilim adamlarındandır. Uzaysal düşünmenin fazla görüldüğü fizikçilerde beynin yapısı merak konusu olmuştur. Albert Einstein’ın postmortem beyin incelemesinde görsel-uzaysal kavrama ve aritmetik düşünme yeteneğiyle ilgili olan inferior pariyetal lobülünde genişleme saptanmış ve müstesna bir pariyetal giruslara sahip olduğu görülmüştür (31). Postsentral sulkusun Silvian fissur ile nadir konverjensi Einstein’ın beyninde görülmüştür. Primer somatosensory ve motor korteks alanlarının da sıradışı olduğu saptanmıştır. Aynı zamanda pariyetal operkulum da görülememiştir (normal popülasyonda olmaması çok nadirdir). Pariyetal lobun oldukça geniş ve beynin morfolojik olarak sferik yapıda olduğu gözlemlenmiştir. Silvian fissurün morfolojisinin çok atipik olduğu da gözlemler arasındadır. Silvian fissurün arakasında bölünmemiş bir supramarjinal girusun olması kortikal fonksiyonel networkun oldukça gelişmiş olduğunu göstermektedir.

Şekil 2.Einstein’ın postmortem beyin incelenmesi. Pariyetal Opekulum’un olmaması dikkat çekmektedir (31).

Sonuç

Genetik olarak sahip olunan beyin yapısı, çevresel ve epigenetik faktörlerle sürekli değişim ve gelişim halindedir. Bu gelişim süresince, ilgili kortikal ve subkortikal yapılarda çeşitli değişiklikler olmaktadır. Bu değişiklikler bir adaptasyonun sonucudur ve bu adaptasyon, çevresel ve içsel uyarıları görsel, uzaysal ve aritmetik düşünce yoluyla yürüten akademisyen, profesyonel müzisyen ve daha araştırılmamış birçok insanların zihinsel karakteristikleridir.

Teşekkür

Yazımızı  gözden geçirerek katkılarını sunan Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Nöroşirurji Anabilim Dalı’ndan Dr. Hüseyin Biçeroğlu’na teşekkür ederiz.

Kaynaklar

1.Thompson PM, Cannon TD, Narrm KL, et al. Genetic influences on brain structure. Nat Neurosci 2001;4:1253–58

2.Draganski B, Gaser C, Busch V, et al. Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature 2004;427:311–12

3.Kempermann G, Kuhn HG, Gage FH. More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment. Nature 1997;386:493–95

4.Barinaga M. Developmental biology. Newborn neurons search for meaning. Science 2003;299:32–34

5.Ehninger D, Kempermann G. Regional effects of wheel running and environmental enrichment on cell genesis and microglia proliferation in the adult murine neocortex. Cereb Cortex 2003;13:845–51

6.Kempermann G, Wiskott L, Gage FH. Functional significance of adult neurogenesis. Curr Opin Neurobiol 2004;14:186–91

7.Kleim JA, Hogg TM, VandenBerg PM, et al. Cortical synaptogenesis and motor map reorganization occur during late, but not early, phase of motor skill learning. J Neurosci 2004;24:628–33

8.Black JE, Isaacs KR, Anderson BJ, et al. Learning causes synaptogenesis, whereas motor activity causes angiogenesis, in cerebellar cortex of adult rats. Proc Natl Acad Sci U S A 1990;87:5568–72

9.Isaacs KR, Anderson BJ, Alcantara AA, et al. Exercise and the brain: angiogenesis in the adult rat cerebellum after vigorous physical activity and motor skill learning. J Cereb Blood Flow Metab 1992;12:110–19

10.Kempermann G, Kuhn HG, Gage FH. Experience-induced neurogenesis in the senescent dentate gyrus. J Neurosci 1998;18:3206–12

11.Maguire EA, Gadian DG, Johnsrude IS, Good CD, Ashburner J, Frackowiak RS, Frith CD. Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proc Natl Acad Sci USA 2000;97:4398–4403

12.Golestani N, Paus T, Zatorre RJ.Anatomical correlates of learning novel speech sounds. Neuron  2002;35:997–1010

13.Draganski B, Gaser C, Busch V, Schuierer G, Bogdahn U, May A. Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature 2004;427:311–312

14.Draganski B, Gaser C, Kempermann G, Kuhn HG, Winkler J, Büchel C, May A.Temporal and spatial dynamics of brain structure changes during extensive learning. J Neurosci. 2006;26(23):6314-7

15.Eriksson PS, Perfilieva E, Bjork-Eriksson T, Alborn AM, Nordborg C, Peterson DA, Gage FH. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med 1998;4:1313–1317

16.Munte TF, Altenmuller E, Jancke L.The musician’s brain as a model of neuroplasticity. Nat Neurosci 2002;3:473–478

17.Knight DC, Cheng DT, Smith CN, Stein EA, Helmstetter FJ. Neural substrates mediating human delay and trace fear conditioning. J Neurosci 2004;24:218–228

18.Strange BA, Duggins A, Penny W, Dolan RJ, Friston KJ. Information theory, novelty and hippocampal responses: unpredicted or unpredictable? Neural Netw 2005; 18:225–230

19.Maguire EA. Neuroimaging, memory and the human hippocampus. Rev Neurol (Paris) 2001;157:791–794

20.Herdener M, Esposito F, di Salle F, Boller C, Hilti CC, Habermeyer B, Scheffler K, Wetzel S, Seifritz E, Cattapan-Ludewig K. Musical training induces functional plasticity in human hippocampus.J Neurosci. 2010;30(4):1377-84

21.Samson S, Ehrle N, BaulacM. Cerebral substrates for musical temporal processes. Ann N Y Acad Sci 2001;930:166–178

22.Herdener M, Lehmann C, Esposito F, di Salle F, Federspiel A, Bach DR, Scheffler K, Seifritz E. Brain responses to auditory and visual stimulus offset: shared representations of temporal edges. Hum Brain Mapp 2009;30:725–733

23.Gur RC, Turetsky BI, Loughead J, Waxman J, Snyder W, Ragland JD, Elliott MA, Bilker WB, Arnold SE, Gur RE.Hemodynamic responses in neural circuitries for detection of visual target and novelty: an eventrelated fMRI study. Hum Brain Mapp 2007;28:263–274

24.Gaser C, Schlaug G. Brain structures differ between musicians and non-musicians. J Neurosci 2003;23:9240–45

25.Sluming V, Barrick T, Howard M, et al. Voxel-based morphometry reveals increased gray matter density in Broca’s area in male symphony orchestra musicians. NeuroImage 2002;17:1613–22

26.Amunts K, Schlaug G, Jancke L, et al. Motor cortex and hand motor skills: structural compliance in the human brain. Hum Brain Mapp 1997;5:206–15

27.Schlaug G, Jancke L, Huang Y, et al. In vivo evidence of structural brain asymmetry in musicians. Science 1995;267:699–701

28.Keenan JP, Thangaraj V, Halpern AR, et al. Absolute pitch and planum temporale. NeuroImage 2001;1402–08

29.Meyer A. The search for a morphological substrate in the brains of eminent persons including musicians: a historical review. In: Critchley M, Henson RA. Music and the Brain. London: Heinemann; 1977:255–81

30.Aydin K, Ucar A, Oguz KK, Okur OO, Agayev A, Unal Z, Yilmaz S, Ozturk C.Increased gray matter density in the parietal cortex of mathematicians: a voxel-based morphometry study. AJNR Am J Neuroradiol. 2007;28(10):1859-64

31.Witelson SF, Kigar DL, Harvey T. The exceptional brain of Albert Einstein. Lancet 1999;353:2149–5


 

%d blogcu bunu beğendi: