BEYİN DAVRANIŞI NASIL OLUŞTURUYOR?

1. BEYİN DAVRANIŞI NASIL OLUŞTURUYOR? Prof.Dr.Süheyla Ünalİnönü Üniversitesi Tıp Fakültesi

2. İnsan • İnsanın üstünlüğünü farkındalığı ve çevre üzerindeki etkililiği sağlıyor • Duyu organlarından gelen enformasyon – beyinde algıya dönüştürülüyor – depolanıyor ve/veya uygun davranışsal yanıt oluşturuluyor

3. Açıklanmayı bekleyen alanlar • Bilincin biyolojik temelleri • Algı, öğrenme, hatırlama ve “davranma”ya ilişkin mental süreçler • Biyolojinin en “derin” bilmecesi: “bilinç” ve “kendinin farkında olmak” ile bunların sinirsel temsili arasındaki ilişkiyi bulabilmek

4. Temel sorular • Belli mental süreçler beynin belli bölgelerine lokalize midir? • Yoksa akıl tüm beynin ortaya çıkardığı bir olgu mudur? • Eğer lokalizasyon söz konusu ise, yapı-fonksiyon ilişkisi nasıldır? • Bu tür ilişkiler ilgili bölgenin tümünün araştırılmasıyla mı, yoksa tek nöronlar düzeyinde mi daha iyi anlaşılır?

5. İki görüş • Lokalizasyon- (frenoloji) • korteks fonksiyonel olarak özgül alanların oluşturduğu bir mozaiktir • Tüm alan- (aggregate field) • mental fonksiyonlar tüm serebral kortekse homojen dağılır

6. Franz Joseph Gall (18 yy) • Davranışın kaynağı beyin • Korteksin belli bölgeleri özgül fonksiyonları kontrol ediyor • korteks en az 35 farklı organ gibi çalışıyor; kaslar kullanıldıkça nasıl gelişiyorsa mental fonksiyonlar da ilgili beyin bölgesini geliştiriyor • kafatasına yansımaları-frenoloji

7. Pierre Flourens (1820) • Deney hayvanlarında Gall’ın bölgelerini çıkartıyor- sonuçlar Gall’I desteklemiyor. Tüm önbeyin mental fonksiyonlarda rol alıyor (aggregate-field view)

8. J. Hughlins Jackson(19.yy ortaları) • Fokal epilepsi- motor ve duysal fonksiyonlar serebral kortekste belli alanlara lokalize edilebilir • Karl Wernicke, Charles Sherrington, Ramon y Cajal: “cellular connectivism” – Nöronlar fonksiyonel gruplar oluşturur - nöral yollar • Gall’ın görüşü tekrar önem kazanıyor • Beyinde “parallel distributed processing”

9. Loblar • Lobların özgül fonksiyonları var • Frontal: İleriye yönelik planlama, hareket kontrolu • Paryetal: Somatik duyular, vücut görüntüsü (image), vücut görüntüsünün bireydışı (extrapersonal) ortamla ilişkilendirilmesi • Oksipital: Görme • Temporal: İşitme; öğrenme, bellek, duygu (hipokampus, amigdala)

10. Hemisferik yapı • Her hemisfer ağırlıklı olarak vücudun kontralateral tarafı ile ilgili • Hemisferler her ne kadar benzer iseler de, yapı ve fonksiyon tam simetrik değil

11. Beynin işleyişi- Lisan örneği • Dili ilgilendiren bilişsel süreçler sol hemisferde gerçekleşir • Duyusal ve motor modaliteleri farklı yollara sahiptir • Sol hemisfer dil kapasitesinin oluşması için konuşma ve duyma gerekli koşullar değildir. • Konuşma dili sol hemisferin gerçekleştirdiği bilişsel işlevlerden sadece bir tanesidir • Dil paralel ve seri süreçlerle işlemektedir

12. Lokalizasyon-Lisan Örneği-Afazi • Pierre Paul Broca (1864) • Frenoloji kafatası üzerindeki çıkıntılarla değil, klinik lezyonlarla araştırılmalı • Broca bölgesinde lezyon- motor sistemler normal olsa da hasta konuşamıyor (ekspresif) • Sol hemisferimizle konuşuyoruz • Gustav Fritch, Eduard Hitzig (1870) • Presentral girusun elektriksel uyarılması ile kontralateral ekstremitelerde hareket (köpekte) • Sol hemisfer-sağ el hareketi, konuşma – dominant hemisfer • Karl Wernicke (1876) • Reseptif afazi: Konuşma normal ama hasta konuşulanı anlamıyor. Lezyon Wernicke alanında

13. Broca afazisi • 1861’de Broca anlayabilen ancak konuşamayan bir hastasının ölümünden sonra beyninin sol yarısında frontal, parietal, ve temporal lobların birleştiği bölgede bölgede bir lezyon saptadı. • Broca afazisinde konuşma örneği: • “Evet... Pazartesi ...Baba ve baba ...hastane ve ... Çarşamba, Çarşamba, saat dokuz ... Perşembe saat on ...doktorlar, iki doktor ve ...dişler vah. Ve doktor ... kız, ve ciklet ve ben.." • “Ben... yapıyor... sandalye, hayır hayır sandalet...Biri gördü... Sonra kestim tahtayı..”

14. Wernicke afazisi • Wernicke ise 1873’de konuşabilen ancak konuşulanı anlamayan tipte bir afazi tanımladı. Bu tipteki afazi için lezyon sol hemisfer arka parietotemporal bölgeydi. • Wernicke afazisinde konuşma örneği • - Görüşmeci: Nasıl bir iş yapıyordunuz? • - Hasta: Biz, çocuklar, hepimiz, uzun bir zaman çalıştık... Bilirsiniz, bir tür... Demek istiyorum ki istasyonun arkasında bir yer... • - Görüşmeci: Özür dilerim, ne iş yaptığınızı öğrenmek istemiştim. • - Hasta: Bunu söylüyorsanız, şöyle söyleriz, şeyy, talihin yanında, salih,.. Kafam karıştı.

15. Dilin lokalizasyonu • Dilin motor programı Broca alanında, duyusal programı ise Wernicke alanında yer alır • İşitsel, görsel ve somatik duyumların bütünleştirilmesini gerektiren sözlü ve yazılı dil Wernicke’den Broca alanına nöral bağlantılar aracılığı ile gerçekleşir. Bu bağlantılar olmadığında dilin ifadesi bozulur (conduction afazisi)

16. Tüm alan • Wernicke, sadece basit motor ve duysal fonksiyonların kortekste belli alanlara lokalize olduğunu, kompleks bilişsel süreçlerin çeşitli fonksiyonel alanların birbiriyle bağlantısı ile oluştuğunu söylüyor • Bir davranışın farklı komponentleri beynin farklı bölgelerinde işleniyor: “distributed processing”- bugünkü anlayışla uyumlu

17. Dağılmış işlevler • Wernice alanının frontotemporal bölgesi sözcüklerin anlama yetisi ile ilgili iken, parietotemporal bölgesi sözcüklerin cümle içindeki bağlantısını anlama yetisi ile ilişkilidir • Sözcüğün ekrandan okunması sırasında görsel bilginin oksipital bölgeden Broca alanına gittiği, kulaklıktan duyulduğunda ise posttemporal korteksin uyarıldığı gösterilmiştir • Sözcüğün anlamı üzerinde düşünmek sol frontal kortekste farklı bir bölgeyi uyarmaktadır.

18. Korbinian Brodmann (20yy başı) • Yapısal farklılıklardan (sitoarkitektonik metod) yola çıkarak kortekste 52 anatomik ve fonksiyonel farklılığı olan alan tanımlıyor

19. Karl Lashley • Lashley korteks lezyonu yaptığı sıçanlara labirent deneyleri uyguluyor: defekt çıkartılan alandan şok, doku miktarı ile ilişkili bulunuyor: “Mass action”-nöronlar, bağlantılar, bölgeler önemsiz! • Daha sonra labirentte öğrenmenin yanlış model olduğu anlaşılıyor, çünkü çok değişik motor ve duysal komponentleri var. Biri olmasa diğeri ile kompanse edebiliyor

20. Edgar Adrian, Wade Marshall, Phillip Bard: (1930’ların başları) Duysal reprezantasyon- sitoarkitektonik özellikler ile uyumlu fizyolojik fonksiyon… • Wilder Penfield (1950 sonları), George Ojemann:Uyanık insalarda lisanın kortikal presentasyonunu daha kesin belirliyorlar. Bölümler daha da fazla…PET, MRI büyük destek

21. Duygunun lokalizasyonu • Hem insan hem deney hayvanlarında bazı bölgelerin elektriksel stimülasyonu ile bazı duygular oluşturulabiliyor • Affekt daha çok sağda lokalize. Sağ hemisfer lezyonlarında lisanın duygu boyutu anlaşılamıyor veya ifade edilemiyor (örn: aprozodi) • Sağ hemisfer metafor, alay, mizah gibi metailetişim için sağlam olmalıdır • Amigdala-duygular

22. Kişiliğin anatomik lokalizasyonu • Temporal lob epilepsili hastalar iktal dönemlerinde deja vu, gerçeklik duygusunun kaybı, depersonalizasyon, hallusinasyonlar, korku, öfke, paranoya, cinsel duygular yaşarlar. İnteriktal dönemde ise cinsel ilgi kaybı, sosyal saldırganlıkta artış, aşırı ahlak düşkünlüğü, mizah duygusu kaybı gösterirler.

23. Hangisi geçerli? • Tarihsel gelişim içinde lokalizasyon görüşü reddedilmiş, çünkü frenologların önerisi abartılı ve yeterli kanıtları yok • Bugün bilişsel işlevlerin beynin çeşitli bölgelerine dağılmış birçok basit mekanizmanın paralel ve seri işlemleriyle gerçekleştiğini biliyoruz • Farklı bölgeler, aklın farklı yetenekleri ile değil, temel ilgi işleme süreçleri ile ilgili. Birinin kaybı tümüyle fonksiyonu bozmuyor • Bilinç ve “ben” kavramı bile üniter değil (Roger Sperry ve Michael Gazzaniga: İki hemisfer iki akıl

24. Mental süreçler zincir gibi birbirine bağlı değil-bir halka tüm zinciri etkilemiyor. Aynı gara giden çeşitli demiryolları gibi… • Son yıllarda mental süreçlerin de farklı kısımlara ayrılabileceğini anladık. “Anneane” farklı şekillerde anımsanabilir…

25. Dünya hakkındaki bilgi tüm bir tasarım olarak değil, farklı kategoriler halinde depolanır. • Örn. canlı, cansız nesneler hakkındaki bilgiler farklı bölgelerde depolanır. Sol temporal bölge bağlantı alanındaki bir lezyon hastanın yaşayan şeyler hakkındaki bilgisini bozarken, cansız nesnelere ait bilgilere dokunmaz. • Sağ temporal bölgedeki küçük bir lezyon isimleri hatırlama yetisini bozarken, görüntüsünü hatırlamayı bozmaz.

26. PET ve fMRI çalışmaları gelen duyusal bilginin birden fazla yolakta işlem gördüğünü göstermektedir • Davranışı alt gruplara bölerek incelemek, bu süreçleri anlamayı kolaylaştırır

27. Davranışın oluşumu • Duyusal girdi----modulator nöronlar----motor program----geri bildirim (ödül) • (Dikkat, güdü, ödül gibi modulator sistemler davranışı şekillendirir. )

28. Davranışı anlamak için; • Davranışı bileşenlerine ayırmak, • Her bileşene katkıda bulunan beyin bölgelerini tanımlamak • Davranışa katılan bölgelerin birbirlerine nasıl bağlandıklarını analiz etmek gerekir.

29. Patella refleksi

30. Patella refleksindeki sinir ağı • Beden yüzeyinden duyusal bilginin santral sinir sistemine taşınması • SSS’den motor emirin diz refleksini oluşturan kasa iletilmesi • Karşıt kasları innerve eden motor nöronların inhibe edilmesi • Lokal nöron aktivitesi ile ilgili bilgilerin sss’nin daha yüksek bölgelerine iletilmesi (koordinasyon)

31. Kuadriseps kasının kasılması için; • Herbiri 100-150 motor nöronla bağlantı yapan yüzlerce duyusal nöronun etkinleşmesi gerekmektedir • Bir nöronun birçok hedef hücreyi etkinleştirmesine diverjans denir • Örneğin diz refleksini ilgilendiren duyusal nöronlar lokal internöronlara ve daha yüksek merkezlere projekte olur

32. Konverjans • Motor hücreler ise birçok duyusal hücreden girdi alır • Birçok nörondan uyaran alan hedef motor hücresi bu farklı bilgileri bütünleştirir

33. Geri bildirim sistemleri • İnternöronlar aracılığı ile inhibitor nöronların etkinleşmesine ön beslemeli inhibisyon denir • Nöronlar geri besleme inhibisyonu da oluştururlar • Aktif nörondan kalkan uyaran aynı anda hedef nöronu ve inhibitör internöronu etkinleştirir. Böylece aktif nöronun hedef hücre üzerindeki etkisi sınırlanır

34. Beynin davranışsal işlevleri

35. Tenis oynama sırasında; • Gelen topun yönünü ve hızını saptamak için görsel bilginin değerlendirilmesi (Görme korteksi) • Oyuncunun kolu,bacağı, gövdesinde uygun pozisyonun alınması için proprioceptif bilginin değerlendirilmesi • Duyusal bilginin bağlantı alanları aracılığı ile geçmiş deneyimlerle birleştirilmesi (hipokampus) • Davranışın planlanması sırasında duyguların ve sosyal davranışın hesaba katılması (amigdala)

36. Amigdalanın otonom sinir sistemini etkinleştirmesi • Hipotalamusun oynamaya güdülemesi • Premotor korteksin motor program geliştirmesi • Spinal kordun kol ve bacak kaslarını aktive etmesi • Serebellum tarafından motor hareketin ince ayarının yapılması • Beyin sapının kalp hızı, solunum, uyanıklık sağlaması