Sessiz yığına yerleştirilen sismik sensörler gibi, 44 yaşındaki kadının beyninin dış katmanına yüzlerce küçük elektrot yerleştirildi. Her biri bir susam tanesinden biraz daha büyük olan bu sensörler, epileptik nöbetlerin ilk belirtilerini dinlemek için kadının kafatasının altına implante edilmişti.
Elektrotlar araştırmacılara hastanın beynine eşi benzeri görülmemiş bir erişim sağladı. Kadının da onayıyla, San Fransisco Kaliforniya Üniversitesi’ndeki bilim insanları bu elektrotları dinlemekten daha fazlasını yapmak için kullanmaya başladılar, kadının beyninin farklı kısımlarında küçük elektriksel depremler tetiklediler.
Elektrik darbelerinin çoğu hasta tarafından tamamıyla fark edilmedi. Lâkin araştırmacılar sonunda aradıkları etkiyi tam olarak gözlerin arkasındaki beyin bölgesini hedef alarak buldular. Kadına ne hissettiklerini sordular ve o da “Sinirlerimde sakinleşme” diyerek yanıtladı. Aynı noktayı başka katılımcıların beyinlerinde zaplamak aynı tepkileri ortaya çıkardı. 53 yaşındaki bir kadın “Pozitif, sakin hissediyorum.” dedi.
60 yaşındaki bir adam süreci “Biraz daha canlı, biraz daha enerjik hissetmeye başlıyorsun.” diyerek tarif etti. Kaliforniya Üniversitesi’nden sinirbilimci Kristin Sellers beynin o tek parçasının uyarılmasıyla, “Katılımcılar biraz daha dik oturdu ve biraz daha dikkatli göründü” diyor.
Current Biology’nin 17 Aralık’ta anlattığı hafif sinirsel sarsıntılara yanıt olarak böylesi olumlu ruh hali değişiklikleri araştırmacıları cüretkâr bir hedefe doğru itiyor: Ciddi oranda depresyona maruz kalmış insanların beyinlerinin içine, ortaya çıkması yakın olan bir nöbeti tespit edip onu zaplayacak bir cihaz implante etmek.
Kulağa erişilmesi güç geliyor ki öyle de. Charleston’daki Güney Karolina Tıp Üniversitesi’nde bir psikiyatrist ve sinirbilimci olan Mark George projenin “Temel, öncü, sinirbilimi keşfi” olduğunu söylüyor. George 30 yıldır depresyon üzerine çalışıyor. “Ay’ a bir uzay aracı göndermek gibi”. Yine de, son birkaç yılda, bilim insanlarından oluşan ekipler hem düşük bir ruh haliyle gelen sinirsel işaretleri belirlemehem de bir insanın duygularını değiştirme kabiliyetleri konusunda şaşırtıcı oranda ilerleme kaydetti.
Güçlü hesaplama yöntemleriyle, bilim insanları son zamanlarda depresyona maruz kalmış beyinlerin bazı kilit özelliklerini sıfırladılar. Bu işaretler, gözlerin hemen arkasında ve biraz yukarısında olan gibi kesin noktalarda belirli türdeki beyin dalgalarını içerir. Diğer araştırmacılar ise depresyonun altında yatan hatalı beyin aktivitesini nasıl düzeltecekleri konusuna odaklandılar.
Hem beynin dilini öğrenebilen hem de sonrasında hikaye karardığında senaryoya ince ayar yapabilen küçük, implante edilebilir bir cihaz çok önemli bir klinik araç olacaktır.
Şiddetli depresyon teşhisi olan 16,2 milyon ABD’li yetişkinden yaklaşık üçte biri geleneksel tedavilere cevap vermiyor. Kaliforniya Üniversitesi projesinde Sellers ile çalışan nörolog Vikram Rao bu konu hakkında“Bu çok engelleyici ve muhtemelen tanı konmamış, az dikkat edilmiş bir hastalığa sahip çok sayıda insan demek” diyor.
BİR DEVRE HASTALIĞI
Onlarca yıl önce George depresyon üzerine çalışmaya başladığında, alan hala hastalığı kötü ebeveynlik ve bastırılmış öfke üzerinden suçlayan Sigmund Freud tarafından büyüleniyordu. Kısa bir süre sonra ise beynin kendini düzeltmesi için doğru kimyasal sinyalin sadece bir çizgisine ihtiyaç duyduğunu belirten kimyasal dengesizlik kavramı çıktı.
George buna “Bu ’Beyin çorbadır’ modeliydi” diyor. Serotonin gibi çok önemli bileşenlerin daha fazlası atılırsa reçete sadece hikâye anlatır. Yine George “Artık çok farklı bir bakış açımız var” diyor. Beyin görüntüleme alanındaki gelişmeler sayesinde bilim insanları, önemli beyin bölgeleri arasındaki değişmiş bağlantılar bir insanı depresyona sokabildiğinden depresyonu nöral devrelerdeki bir bozukluk olarak görüyor. George “Depresyonun yol haritasını çıkarmaya başladık” diyor.
Depresyon bir bozukluktur, fakat duygulara sıkı sıkıya bağlı bir bozukluktur. Zira duyguların beynin çoğunu kapsadığı ortaya çıktı. Bilişsel nörobilimci Kevin LaBar duyguların beyinde düşündüğümüzden daha çok yayılmış olduğunu söylüyor.
Duke Üniversitesi’ndeki çalışma arkadaşlarıyla beraber LaBar, insanlar bu duyguları hissederken, beyin içindeki belirli duyguların işaretlerini yakalayabilmek için fonksiyonel emar taramalarını kullandı. Duyguyu kasvetli şarkı ve filmler ile dürterek üzüntünün geniş sinirsel sistemini buldu.
Fonksiyonel emar araştırmacıların çalışan bir beynin kapsamlı olarak görmelerini sağlıyor, fakat bu geniş görüntü karşılık olarak çok düşük çözünürlükte geliyor. Ve çözünürlük de tam olarak beyin aktivitesini hassas ve hızlı bir şekilde algılamak ve değiştirmek için gerekli olan şeydir.
San Fransisco Üniversitesi projesinde kullanılan elektrotlar gibi elektrotları implante etmek, seçilmiş beyin bölgelerine daha ayrıntılı bir görünüm sağlar. Epilepsi tedavisi gören insanlardan alınan bu detaylı kayıtlar, nöral mühendis Maryam Shanechi’nin beynin duygularını kesin olarak çözmesini sağlayan şeylerdi.
Hastanede yedi hasta beyin aktivitelerini izleyen elektrotlar ile zaman geçirdikçe duyguları doğal olarak değişti. Katılımcılar sıklıkla bir tablet bilgisayarda ruh haliyle ilgili soruları yanıtlayacaklardı, böylece araştırmacılar hastaların duyguları değiştiğinde ölçebileceklerdi.
Akabinde Los Angeles’taki Güney Kaliforniya Üniversitesi’nden Shanechi ve çalışma arkadaşları beyin aktivite verilerini ruh halleriyle eşleştirdi. Görev çok da kolay değildi.
İmplante edilmiş elektrotlar, çoğun kişinin ruh haliyle alakasız muazzam bir veri yığını kaydetti. Shanechi ve çalışma arkadaşları, tüm bu verileri, her bir kişi için birkaç önemli öngörücü beyin bölgesine ayrıştırmak için bir algoritma geliştirdi.
Sonuçta ortaya çıkan kod çözücü, Doğa Biyoteknoloji dergisinin Ekim ayı sayısında yer alan bir ekibin raporuna göre, bir kişinin sadece beyin aktivitesine dayanarak hangi ruh hali içerisinde olduğunu anlayabiliyordu.
Shanechi “Her bir bireyde, ruh hallerinin gerçek zamanlı olarak nasıl değiştiğini gösterebiliriz.” diyor. Epilepsi hastalarının beyinlerinin duyguları farklı şekilde ele alabileceği muhtemeldir, fakat araştırmacılar hâlen sonuçların daha genel bir şekilde geçerli olacağını düşünüyor. Test edilen yedi kişide, her beynin ruh halini öngören sıcak noktaları vardı.
Fakat, aynı zamanda benzerlikler de vardı. Dört hastada, en öngörücü bölge orbitofrontal korteksti ki bu Kaliforniya Üniversitesi bilim insanlarının ruh halini güçlendirmek için uyardığı, gözlerin hemen arkasında olan bölgeydi.
Shanechi “Heyecanlandık çünkü bu sonuçlara bağımsız bir şekilde ulaştık,” diyor. “Hepsi orbifrontal korteksin önemli rolünü işaret ediyor gibi gözüküyor.”
RUH HALLERİNİ OKUMAK:
Beyin aktivitelerini izleyen elektrotlardan gelen veriler araştırmacıların zamanla yedi kişinin (her bir simge bir kişiyi temsil ediyor) ruh hallerini öngörmelerine yardımcı oldu. Bir simge köşegen çizgiye ne kadar yakın olursa, öngörü de özbildirilen ruh haliyle o kadar iyi eşleşir.
RUH HALİ ÖNGÖRÜMÜ VE ÖZBİLDİRİM KARŞILAŞTIRMASI
Beyin bölgeleri arasında, en iyi iletişimci orbifrontal korteks olabilir. Birçoğu ruh hali için önemli olabilecek çeşitli beyin sistemlerine bağlantıları vardır. “Bunun ille de uyarılacak en iyi yer olduğunu söylemiyoruz, lâkin kesinlikle bu ağa bağlanmanın bir yolu,” diyor Sellers. “Bu yolda devam ederken, karşımıza farklı birden fazla rampa çıkabilir.”
Kaliforniforniya Üniversitesi’nde beyin cerrahı Edward Chang ve psikiyatrist Vikaas Sohal öncülüğünde yapılan diğer çalışmalarda, depresyonun da dahil olduğu düşünülen farklı değişimler keşfetti: Hipokampus ile amigdala arasında mesaj taşıyan beyin dalgaları.
Sohal, bu iki beyin yapısının sessiz olma eğiliminde olup, sonrasında bir sürü kısa süreli faaliyet patlamalarına sahip olduğunu söylüyor. Araştırmacılar 29 Kasım’da Cell dergisinde, 21 epilepsili hastanın 13’ü için bu patlamaların düşük ruh haline işaret ettiğini belirtti.
Shanechi, bu araştırmaların beyin depresyon haritasına mükemmel detaylar kattığını ancak bu depresyon işaretlerinin tek başlarına yeterli olmadığını söylüyor. “Diyelim ki birinin ruh halini mükemmel bir şekilde tanıyorum, fakat ruh halini değiştirmek için hala beynini nasıl uyaracağımı bilmiyorum” diyor.
ELEKTRİKSEL DÜRTME
Doktorlar ve bilim insanları yıllardır beyinleri depresyondan uyandırmak için elektrik kullanıyorlar. İlk olarak 1930’larda kullanılan elektrokonvülsif tedavi, 1950’lerde yaygın bir depresyon tedavisi haline geldi.
Beyni nöbetleri tetikleyerek bir şekilde sıfırlayan tedavinin günümüz şekli, şiddetli depresyonları diğer müdahalelere cevap vermeyen insanlar için hala en etkili tedavilerden biridir.Depresyon için kullanılan diğer beyin uyarım yöntemleri, kafa derisinin yüzeyinde duran elektrotlara dayalı transkraniyal doğru akım uyarımını (tDCS) içerir.
Halen çalışılıyor olsa da, tDCS ruh hallerini yükseltmek veya zihinlerini güçlendirmek isteyen bilgisayar korsanları arasında bir favoridir. Parkinson hastalığının bazı semptomlarını azaltan derin beyin uyarımı bile denendi. Ancak teknik, cerrahlık gerektiriyor ve implante edilmiş uyarıcıların da manuel olarak ayarlanması gerekiyor.
ESKİ VE YENİ
Farklı uyarım yöntemleri beyine çeşitli oranda elektrik akımları dağıtır. En eski olan elektrokonvülsif terapi, alternatif akım uyarımı gibi diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında en fazla akımı zerk edendir.
YILLARA GÖRE DEPRESYON İÇİN ELEKTRİK DAĞITIMI TABLOSU
Derin beyin uyarımı ile depresyonu tedavi etmeye yönelik ilk klinik girişimler, tabiri caizse kaba kuvvet uyarımı idi. George “Kabloyu taktık ve onu her zaman yüksek frekansta çalıştırdık” diyor. Bu sabit, tam patlama uyarımı, karışık sonuçlarla beraber bir çeşit tutuk sinyal oluşturdu. Bazı insanlara olağanüstü biçimde yardımı oldu, bazılarına da olmadı.
Bir avuç insanda depresyonun kaldırılmasındaki birazcık başarıdan sonra, 2017’de Lancet Psikiyatrisi’nde bildirilmiş daha büyük bir klinik çalışma olumlu hiçbir etki göstermedi. Deyin beyin uyarımını inceleyen bazı araştırmacılar, çalışmanın kusurlu olduğunu savundu.
Boston’daki Massachusetts General Hospital’da psikiyatrist olan ve yeni uyarım yöntemleri üzerinde çalışan Darin Dougherty “’Şunu tak, bunu çalıştır ve öylece bırak’ yaklaşımından ziyade daha akıl dolu bir yaklaşıma ihtiyacımız var” diyor. Hastanın ihtiyaçlarına bağlı olarak davranışını değiştirebilen bir sistem, onun deyimiyle “sistemi gerçek zamanlı olarak işleterek ve yönlendirerek”, en nihayetinde daha iyi kontrol seviyelerine olanak tanır.
Dougherty’nin iş arkadaşı Alik Widge yönlendirme üzerine çalışıyor. O ve meslektaşları, bu karmaşık beyin devrelerini ustalıkla işletmek için doğru zamanda, doğru noktaya, nasıl doğru oranda elektriksel ilaç enjekte edilir konusunda çalışıyor.
Widge, epilepsisi olan insanlarda yapılan yayımlanmamış çalışmalarda, kendisinin, Dougherty’nin ve meslektaşlarının beyinleri sinirsel durumlarını ve bunun sonucunda insanların davranışlarını biraz değiştirecek şekilde uyarabilmiş olduklarını söylüyor.
Nöbetlerin nerede başladığını belirlemek için, San Fransisco Kaliforniya Üniversitesi’ndeki cerrahlar epilepsili bir kişinin beyninin içine ve üzerine elektrotlar yerleştiriyor. Bu elektrotlardan elde edilen veriler, ayrıyeten, beynin ruh hallerini nasıl yarattığını ortaya çıkarmada yardımcı olabilir.
Savunma Bakanlığı Araştırma Ajansı (DARPA), bu projeyi finanse ediyor ve Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi’nde hedeflenen beyin uyarımı üzerine çalışıyor. Şimdi beşinci ve son yılında olan SUBNETS adlı proje; majör depresyon, travma sonrası stres, anksiyete ve diğer psikiyatrik sorunları olan gazilere yardım etmeyi amaçlıyor.
DARPA Biyolojik Teknolojiler Ofisi direktörü Justin Sanchez 30 Kasım’da yaptığı açıklamada, “Hastaların neden kendilerini nasıl hissettiklerini bilmemeleri ve düzeltememeleri son derece sinir bozucu” dedi ve “Onlara ve ailelerine daha iyi seçenekler borçluyuz” dedi. Öncelikle San Fransisco Kaliforniya Üniversitesi ve Massachusetts General Hospital’da geliştirilen bu yeni nesil sistemler en sonunda teslim edilebilir.
Başgösteren bir soruna işaret eden değişmiş beyin aktivitesini tespit ettikten sonra, kapalı devre uyarıcılar olarak adlandırılan bu cihazlar, mucitlerinin umduğu olan cerrahi hassasiyetle elektriksel olarak müdahale eder. San Fransisco Kaliforniya Üniversitesi grubunun aksine, Minneapolis’teki Minnesota Üniversitesi’nde bulunan Widge ve çalışma ortakları açıkça ruh haline odaklanmıyor.
Araştırmacılar, kesin olamayacaklarını iddia ettikleri depresyon gibi kategorik tanılardan uzak durmak istiyorlar. Zira majör depresyon herkes için aynı hastalık değildir. Sonuçları ve semptomları insandan insana büyük oranda değişebilir. İnsanları tanıya göre ayırmak yerine, Widge ve ekibi bilişsel esneklik (stratejileri hızlı bir şekilde değiştirme yeteneği) ve duygusal düzenleme gibi laboratuar ortamında ölçülebilecek özelliklere dahil olan beyin devrelerinin peşinden gidiyor
. Araştırmacılar, daha sonra bu beyin özelliklerinin en nihayetinde belirli beyin bozukluklarına bağlanabileceğini düşünüyor. Denemelerine, Widge, Dougherty ve meslektaşları, San Fransisco Kaliforniya Üniversitesi’ndeki denemelerinde olanlar gibi epilepsi tedavisi için önceden elektrotları yerleştirilmiş olan insanları kabul ettiler.
Belirli noktalara gönderilen bazı uyarım türleri, katılımcıların bilgisayar görevlerinde belirli bir şekilde davranma olasılıklarını biraz daha artırdı, “biraz” kelimesine yaparak Widge dikkatli olarak “Karşılaştığımız en büyüleyici şeylerden biri, beynin bu konuda gerçekten oldukça sert tavanlara sahip olması” diyor. “Birini yüzde 5 veya yüzde 10 oranında taşıyabilirsin ama onları tamamen değiştiremezsin”.
Depresyondaki bir kişi dışarı çıkmaya, kısa bir yürüyüş yapmaya, bir kafeye gitmeye başlayabilir, ancak daha büyük bir değişim olasılığı yoktur. Bu tür bir etki, örnek olarak bir kişiyi vanilya üzerinde çikolatalı dondurmayı seçmesi için dürtebilir. Ama Widge “Eğer kabuklu yemişlerden nefret ediyorsanız sizin ceviz seçmenizi sağlamamın bir yolu yok” diyor.
BEYİN AİKİDOSU:
Widge tarafından yapılan hayvan deneyleri ve bilgisayar simülasyonları, sinir devrelerini dürtmek için en iyi yolları tanımlamayı amaçlar. Widge ve iş arkadaşları 5 Aralık’ta PLOS ONE dergisinde, uyarım, beynin mevcut beyin dalgalarının zamanlamasıyla beraber çalıştığında en etkili şey olabileceğini belirtti. Widge, “Bu neredeyse beyinle aikido yapmaya çalışmak gibi bir şey” diyor.
“Yoğunluğun mükemmel bir şekilde dengelenmiş olduğu bu noktayı bulmaya çalışıyorsunuz, böylece yapmanız gereken tek şey biraz zorlamak oluyor”. Widge, doğru dürtüyü doğru zamanda doğru noktaya gönderin ve umun ki “tüm her şeyin tam olarak istediğiniz yönde gelişsin”.
Shanechi’nin grubu ise beynin en iyi şekilde nasıl uyarılacağını öğrenmeye çalışıyor. Hesaplama modellerini kullanarak, kendisi ve meslektaşları yakın zamanda belirli türdeki uyarımların depresyonla ilişkili beyin aktivitesini, ilgili devre davranışını sağlıklı bir aralıkta sıkı tutarak, kontrollü bir şekilde nasıl değiştireceğini tahmin etti.
Shanechi, Nöral Mühendislik Dergisi Aralık ayı sayısında yayımlanan matematiksel tahminleri elektrot implante edilmiş insanlarda deniyordu. Modellerinin işaret ettiği ve etkilerini izlediği elektriksel uyarımlar iletiyor.
Uyarımın en iyi şekilde nasıl yapılacağına dair ipuçları, 44 yaşındaki kadının uyarım sırasındaki sakin ruh halini tanımlayan Current Biology’deki çalışmadan da ortaya çıktı. Araştırmacılar, orbifrontal kortekste tekil ve sürekli elektriksel uyarımın sinir dokusunun hem yakınında hem uzağında farklı etkilere sahip olduğunu buldu.
Bu türde bir sinir tesisatçılığı, elektrik akımının belirli çeşitlerini ve seviyelerini gönderen ve sinyallerin nasıl geri döndüğünü gören, kapalı devre uyarım sistemlerinin geliştirilmesinin önemli bir parçasıdır.
GELECEK ŞİMDİ DEĞİL:
Beyine yerleşen ve duyguları etkileme gücüne sahip bir cihazla, birinin günlük yaşamını sürdürmesi rahatsız edici görünebilir. Fakat araştırmacılar ilaç, egzersiz ve alkol gibi birçok şeyin ruh halimizi değiştirdiğine parmak basıyor.
Neredeyse Birleşik Devletler nüfusunun %13’ünün kullandığı antidepresanları unutmayın. George, “Ruh halimizi değiştirmek ve duygularımızı düzeltmek için bir hap almak dışında bir şey düşünmüyoruz” diyor. “Bunların bir cihazdan çok da farklı olduğunu düşünmüyorum”. Tabii ki bu cihaz henüz yok.
Bilim insanları halen nereye ve nasıl uyarım yapacakları konusunda net değil, veriler muhtemelen herkesçe farklı cevapları olan soruları öne sürüyor. Ve protokoller açık olsa bile, işi yapacak donanım hala hazır değil.
Son zamanlarda yapılan ruh hali değiştirme çalışmalarında, insanların kafataslarından çıkan teller, mobilitesi olmayan büyük harici bilgisayarlara bağlandı. Başarı için donanımın tümünün kafatasının altına yerleştirilmesi gerekir, burada yıldırım hızıyla değerlendirmeler yapar ve gerektiğinde sinirsel davranışların nasıl ayarlanacağını çözer.
Widge, bu hedefin çok yol alacağını söylüyor. Elektrotlar, işlemci ve güç kaynağı dahil bütün sistemin karmaşık algoritmaları kullanacak kadar çevik, canlı bir kişinin içinde kalıcı olarak durabilecek kadar dayanıklı ve sık sık pil değiştirme ihtiyacını önleyecek kadar güçlü olması gerekir. Araştırmacılar bir gün böyle bir cihazı, ve onu kontrol eden teorileri, depresyondan başka sorunlar için kullanacaklarını hayal ediyorlar.
“Eğer ruh hali için işe yarıyorsa, o zaman neden bağımlılık gibi diğer sorunlar için kullanmayasın?” diye soruyor, opioid eksikliğini algılayabilen ve anında karşı koyabilen bir implantın hayalini kuran George. Aslında, Widge, Dougherty ve iş arkadaşlarının etkilemeye çalıştığı bazı beyin devreleri, yeni deneyimler arayan bir insanın yeğ tuttuğu bölgede bulunur (predileksiyon bölgesi).
Ve yenilik arayışı olarak adlandırılan bu özellik, uyuşturucu kullanımıyla yakından ilgilidir. Bu belirli beyin devre karmaşasını izleyebilme ve kontrol edebilme yeteneği en nihayetinde George’un hayallerinin aygıtına yol açabilir. Uzmanlar, şimdilik olasılıkların çok açık olduğunu söylüyor.
Gelecekte, bilim insanlarının beyine dokunma ve onu tam anlamıyla etkileme yeteneğini kazanma ihtimali hatrı sayılır düzeyde. Ne de olsa, beyin belki de vücudun herhangi bir bölümünden daha fazlası olarak, sürekli değişim için tasarlanmıştır. Widge “Evrim, bize kendisini tamamen değiştirebilen bir beyin vererek milyarlarca yıl harcadı” diyor.
Beyin kendisini depresif bir duruma sokabilir, ancak aynı zamanda kendisini buru durumların birinden çıkarta da bilir. “Düzeneğin hepsi orada” diyor Widge, “Sadece onu nasıl çalıştırabileceğimizi bulmamız gerekiyor”.
Buğrahan Duymaz
