Beyin
Beyin, Merkez sinir sisteminin insanda ve hayvanların çok büyük çoğunluğunda kafatasının içinde yer alan parçası. Beyin ya da daha doğru bir deyişle tümbeyin, hayvanlar dünyasında amfiyoksus gibi ilk ikiyaşayışlılarda görü -meğe başlarsa da, ancak omurgalılarda gerçek gelimeye kavuşur: Balıklar; kurbağalar; sürüngenler; kuşlar; memeliler. Hacim olarak da en çok omurgalılarda gelişmiştir: Balinanın beyni 9 kg, filinki 6 kg, goril ve şempanzeninki 350 gr, yunusunki 1 700 gr, insanınki 1 450 gr'dır (yeni doğmuş bebekte 350 gr).
Bu sayılarla, söz konusu hayvanların toplam ağırlığı arasındaki oran, her türün "zekâ" düzeyi konusunda ilk bilgiye verir: Oran, balinada 1 /5 000, filde ve gorilde 1 /500, şempanzede 1/150, yunusta ve Homo sapiens'te (günümüzdeki insan) 1/50'dir.
İnsanlaşma süreci, yani günümüzdeki insana doğu evrimsel ilerleme, büyük ölçüde, kafa içinin giderek büyümesiyle gerçekleşmiştir. Australopihecus'ur Deyin hacmi 500 cm³,Pithecanthropus'unki 750 cm³, Pekin insanınki 1 000 cm³'tür. Ama bu tür hesaplara pek önem vermemek gerekir. Neanderthal insanının beyni çok büyükken (1 450gr), onun yerini Homo sapiens'inki (1 600 gr) almıştır. Bu son sayı, yalnızca ortalama bir sayıdır: "Zekâ katsayısı" önemli ölçüde bozulmamakla birlikte, bireylerin beyin hacmi arasında çok büyük ayrılıklar bulunabilir. Sözgelimi, otopsi yapıldıktan sonra, Lord Byron'un beyninin 2,2 kg. Turgenyev'inkinin 2 kg. ama Anatole France'ın beyninin yalnızca 1,01 kg geldiği görülmüştür.
Bütün omurgalılarda, merkez sinir sistemi, embriyonun "nörula' evresinde gelişir. Sinir oluğunun başta yer alan bölümünde üç kesecik belirir: Arka; orta; ön. Bunlardan birincisi farklılaşarak artbeyine (miyelansefalt ve arkabeyine (metansefal) dönüşür. İkincisinden orta beyin imezansefal) oluşur. Üçüncüsünden de arabeyin (diansefal) ve son beyin (telansefal) doğar. Daha kolay olsun diye, beyin genellikle üçe bölünür: Arka ve orta keseciklerden doğan (beyincik dışında) bütün oluşumlara "beyin kökü" denir; sonra beyincik, daha sonra da asıl beyin gelir.
Beyin kökü, soğanilikle başlar; soğanilik, omuriliğin uzantısıdır ve “soğanilik kabartısı" denilen enine bir yarıkla biter. Soğaniliğin üstünde, iki orta yarık (ön ve arka) ve dört yan yarık bulunur. Sırt bölümünde, iki alt beyincik sapçığını gizleyen çukur bir örtü zarla (membrana tectoria) örtülüdür.
Beyin kökünün ikinci parçası, soğaniliğin önünde bulunan V'arol köprüsüdür (ya da halkamsı çıkıntı). Dibinde bir oluk bulunan, ortası çukur bir çeşit simidi andıran bu enlemesine çıkıntının üstünde, dört tane beyincik sapçığı veralır. Varol-köprüsünün ilerisinde, sırt dö jnde birbirine denk dört kabartı, karın bölümündeyse, köprü-sapçık arası bir çukur çizgiyle ayrılan iki büyük beyin sapçığı bulunur.
Beyin kökünün tümü çukurdur; omuriliğe özgü epandim kanalı, Silvius kanalı aracılığıyla III. karıncığa bağlı bulunan IV. karıncığı oluşturmak için burada genişler. Genel olarak, düzensiz biçimde boz madde ve ak maddeden oluşan tümbeynin bütün bu bölümü, omurilik ile beyin kabuğu arasındaki sinir akışının geçiş yeridir. Ama aynı zamanda, birçok refleks hareketin de komuta merkezidir: Göz kapaklarının açılıp kapanması; çiğneme; dengeleme (duruş refleksi); doğrulma; vb. Ayrıca istemsiz hareketlerin (solunum,sindirim,vb.)jdü-zenlenme yeridir; oraya varan sinirlerin çoğu (mide-akciğer siniri gibi) sempatik sinir sistemine bağlı sinirlerdir.
Beyincik, insanda 150 gr kadardır. Beyin kökü ile beyin yarıküreleri arasında bulunan beyincik, solucan gibi halkalı olan ve "kurtçuk" adı verilen bir orta bölüm ile kırışık yapılı iki beyincik yarıküresinden oluşur (üstünde loplar, lopçuklar, lameller görülür). Altı beyincik sapçığıyla beyin köküne bağlanan beyinciğin, kabuğu boz madde, iç bölümü ak maddedir. Beyinciğin kesiti incelendiğinde, bu iki maddenin mazı yaprağını andırır biçimde düzenlendiği görülür. Kurtçuk (bazen "eski be-yincik"de denir), istemsiz denge hareketlerini düzenlemeye yarar ve kas gerilimini sağlar. Bazen "yeni beyincik" de denen (çünkü yalnız memelilerde vardır) beyincik yarıküreleri, istemli hareketlerin ayarlanmasını sağlar.
Asıl beyin, kabaca üç bölümden oluşur: Ortada bir boz madde tabakası (özerk boz çekirdekler ya da çokçizgili çekirdekler); ortada bir ak madde tabakası (beyin yarıkürelerinin ana maddesi); dışta bir boz madde tabakası (kabuk ya da beyin kabuğu). Beynin en derindeki bölümü, IV. karıncıktan hemen sonra gelen ve II. ve I. karıncıkla (yan karıncıklar) ilintili olan III. karıncıktır. III. karıncık, arkaya doğru küçük epifiz beziyle, öne doğru da büyük önem taşıyan hipofiz beziyle sınırlıdır. Yan çeperleri, bir "köprü" (boz birleşek) ile birleşir ve "talamus" diye adlandırılır. Talamus, hipotalamusun üstünde yer alır, öne doğru görme sinir çaprazıyla uzar ve arkada bir şişkinlikle (yastık) ve "dizsi cisim" denen iki küçük çıkıntıyla sona erer. III. karıncığın tavanı bir üçgen oluşturur; önde beyaz bir birleşek uzanır, bunun üstünde bir saydam bölme (septum lucidum) ve bir "nasırlı cisim" bulunur. III. karıncığın her iki yanında, kuyruklu ve mercimeksi çekirdeklerden oluşan çizgili cisimler görülür.
Beyin yarıküreleri, üstü pek çok eğri büğrü kıvrımla kaplı ve ortadan derin bir yarıkla ayrılmış iki büyük kütle halindedir. Her yarıküre, ötekilerden daha derin üç yarıkla (Silvius ve Rolando yarıkları, dış dikey yarıklar) birbirinden ayrılan dört loba bölünmüştür (alın, yankafa, şakak, artkafa lopları).
Üstündeki kıvrımlar sayesinde, boz maddeden beyin örtüsü, çok büyük bir yüzeye ulaşabilir (insanda yaklaşık 2 000 cm²). Bu örtü görünürde, ilkel omurgalılarda yoktur; bunlarda yalnız merkez boz çekirdekleri (paleansefal) vardır. Beyin örtüsü, evrim sırasında yavaş yavaş ortaya çıkar.
Beyindeki bölümlerin görevleri, son derece çeşitlidir ve sistemli biçimde incelenmelerine nispeten yakın bir dönemde başlanmıştır. Salgı bezleri, organların düzenli, birbiriyle ayarlı, uyum içinde çalışması için gerekli kimyasal maddeleri (hormonlar) salgılar: Özellikle hipofiz, bütün içsalgı ağına komuta eder. Yakın zamanda anlaşıldığına göre, hipotalamus, iştah ve uyku merkezidir. Talamus, heyecanla ilgili refleksleri yönetir: Mimikler (gülme, korku, öfke, vb.) ve iç organ tepkileri (kızarma, sararma, gözyaşı, ter, büzücü kasların gevşemesi, vb.). Ayrıca burası, kabuğa ya da başka yerlere giden sinir akışının geçiş yeridir.
Beyin kabuğu, sürekli bir elektrik etkinliği içindedir; bu etkinlik, beyin elektrosunda (elektrosefalogram ya da EEG) kendine özgü dalgalar (alfa, beta) halinde gözükür. Beyin kabuğu, istemli hareketlerin, şartlı reflekslerin, belleğin, zekânın, düşlerin merkezidir. Burada hareket başlatma alanları, duyu algılama alanları, aşağı yukarı aynı derecede önemli olan birleştirme ara bölgeleri yer alır.
Duyu algılama alanları iki tiptir. Ya genel duyarlığa özgüdür (dış deri duyumu; öz duyum, yani kendi içindekini duyma; vb) ve bu durumda yükselen yan kafa kıvrımında bulunur ya da özel duyumlara özgüdür, çeşitli yerlerde bulunur: Görme bölgesi, iki beyin yarıküresinin arkasında; işitme bölgesi, birinci şakak kıvrımı üstünde; vb.
Not: Kurbağa gibi aşağı sınıf omurgalı hayvanların beyni, en ilkel beyindir: Beyincik iyi gelişmemiştir. Beyin kökü solunum, sindirim ve kalp atımı gibi istemsiz hareketleri denetler; beyincik kas etkinliğini düzenler. Memelilerde, özel ilkle de insanda beyin büyük ölçüde gelişmiştir. Her beyin yan küresi dört loba bölünmüştür Alın, yankafa, şakak ve artkafa lopları. Bu bölümlerin her biri ayrı işlevler üstlenmiştir. Sözgelimi, artkafa lobu görme duyusuna ilişkin işlemleri gerçekleştirir. Alın lobunda kişilik ve duyusal davranış merkezlerinin yer aldığı sanılmaktadır.
Beyin dalgaları: Beyin dalgaları, elektroensefalogramla (EEG; beyin elektrosu da denir), kayıt edilir. Beyin dalgalarının varlığı ilk olarak 1874'te bir tavşanın beyin kabuğuna elektrotlar|yerleştirenlİngiliz Richard Catontarafından ortaya konmuş, 1929'da Alman Han Derges, kafa derisinden kaydedilen insan beyin dalgalarıyla ilgili bir makale yayınlamıştır. 1934'te B.H.C. Matthews’un farklı giriş güçlendiricileri uygulamasıyla biyolojik elektrik sinyallerinin yüksek kazançlı olarak gösterilebilmesi bu alanda bir devrim olmuştur. Harward Tıp Fakültesi'nden Frederic Gibbs, Hallowell Davis ve William Lennox, saralı insanlarda EEG'yle ilgili ilk makaleyi yayınlamışlardır. EEG yaygın olarak saranın teşhisinde, ayrıca insanda ve hayvanlarda beyin işlevlerinin nasıl olduğunu gösteren çalışmalarda kullanılmaktadır.
EEG ağrısızdır ve kolay uygulanır. Elde edilen verilerin öbür tıbbi verilerle değerlendirilip, ilişkilendir nesiyle teşhise varmaya yardımcı olur. Farklı tip ve nedenli sara nöbetleri, belirli bölgesel ya da yaygın beyin dalgası bozukluklarıyla ilişkilidir. Kasılma nöbetlerini önleyici ilaçlarla tedavi ya da ender durumlarda başvurular ilgili beyin dokusunun cerrahi yöntemle çıkarılması, çoğunlukla EEG'yle elde edilen bilgilere bağlı olarak yap ' Kafa derisinden alınan mikrovolt düzeyindeki beyin dalgaları güçlendirilir ve her biri farklı beyin bölgelerini gören elektrotlardan oluşan kanallarla birbirini izleyen dalgalı çizgiler biçimde kâğıda yazdırılabilir duruma getirilir. Kafa derisinden kaydedilen elektriksel etkinlik, temelde beyin kabuğundan kaynaklanır.
Beyin dalgalan her saniyedeki etkinlik sayısını gösteren frekans barîtlarına göre sınıflandırılır: Alfa etkinliği (8-14 Hz.), beta etkinliği (14 Hz'in üstü), delta etkinliği (4 Hz'in altı) ve teta etkinliği (4-8 Hz). Davranışsal etkinliklerin tipine ve düzeyine göre farklı biçimleri vardır. Sözgelimi alfa etkinliği, genellikle dinlenme döneminde görülür. Birçok kişide "dikkat" alfa etkinliğini bozar. Beta etkinliği, beynin ön bölümüne yerleştirilmiş elektrotlardan alınır ve düşünce etkinlikleriyle ilişkilidir.
Kimyasal etkinlik: Sinir uyarılarının bir sinaps aralığından iletilmesi, bazı kimyasal maddelerin salgılanmasıyla ilişkilidir. Bu işlevi beyinde, aminoasitlerden oluşan ve biyojenik amin denen bir grup kimyasal aktarıcıgerçekleştirir. Asetilkolin, uyku hali ve sersemliğe yol açar. Norepinefrin, hipotalamusla ve limbik sistemde yüksek miktarda bulunur. Serotonin, başta beyin kökü, merkez sinir sisteminin birçok bölgesinde bulunur.
Beden kimyasında oluşan birçok geçici değişiklik, beyin bazı fizyolojik engellerle korunmazsa, beyin işlevlerinde belirgin değişikliklere yol açar. Bu fizyolojik koruyuculardan biri olan kan-beyin engeli, beyin kılcal damarlarındaki endotelyum hücreleri arasındaki alışılmamış sıkı bağlantılarla oluşturulur ve dolaşımdan beyine ulaşan suda eriyebilir maddelere karşı koruyucu bir engel işlevi görür. "Kan-beyin-omurilik sıvısı engeli" denen başka bir koruyucu sistem, beynin içinde derinere uzanır; beyine bazı tedavi edici ilaçların girişini de zorlaştırır. Antibiyotikler, hormonlar ve sakinleştiriciler gibi küçük ve/ya da eriyebilen moleküller beyine girebilir. Buna karşılık, çok sayıda kanser ilacı ve öbür suda eriveb en. büyük moleküllü ilaçlar giremezler.
Beyin araştırma ve tekniklerindeki gelişmeler: Teknik gelişmeler içinde, 1960 yıllarında bilgisayarlı tomografiyle görüntüleme, beyinle ilgili araştırmalarda yeni bir çığır açmıştır. Makine, hastanın başının çevresinde dönen zayıf X-ışınlarını kullanır ve farklı doku yoğunluklarını yansıtan kesitler halinde görüntü oluşturur. Daha sonra bilgisayar bunu ossiloskop ekranında ya da fotoğraf filmi üstünde asıl görüntüye dönüştürür. Bu yöntem beyin urlarının ve kan pıhtılaşmalarının varlığını, yerlerini ve beyindeki bozun bölgelerini belirlemeyi sağlar.
Beynin görüntülenmesini amaç alan başka röntgen kökenli teknikler de geliştirilmiştir. Magnetik rezonans görüntüleme (MR), yoğun magnetik alan içinde magnetize edilen beyin dokusunun hidrojen çekirdeklerine (porotonları) dayalıdır. Radyo frekansı gönderilmesiyle çekirdeklerin yeri, farklı doku özelliklerini görüntülemeye, olanak sağlayacak biçimde değiştirilebilir. Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) adı verilen başka bir teknik, radyoaktif izotoplarla bağlı glikoz türevi bileşiklerin iğneyle verilmesiyle gerçekleştirilir. İzotop bozunurken, beyindeki elektronlarla çarpışıp foton oluşturan pozitronlar yayar. Bu fotonlar da PET taramasında görüntülemede kullanılır. Bu teknik, farklı beyin alanlarındaki değişen glikoz metabolizma düzeyleri konusunda bilgi verir. Sözgelimi, ur bulunan ya da bozunlu bölgelerde normalden farklı glikoz düzeyleri gözlenir. Ayrıca, sesüstü (ültrason) dalgaları kullanan görüntüleme teknikleri de vardır.
Not: Bellek ve algılamayla ilgili olduğu düşünülen insan beyninin beyin kabuğuda, beyin yarıküreleri tümsekler, yarıklar ve girintiler kapsar. Daha çok mantıksal davranışlarla ilişkili olan sol yarıküre ile planlı davranışlardan sorumlu sağ yarıküreye ayrılır. Her iki yarıkürenin alın lobu önü bölgeleri sonuç çıkarma, yargılama ve heyecanla ilişkilidir. Alın lobu koşma gibi bazı organize kas hareketlerini denetler. Yan kafa lobları tad ve dokunmayla ilgili duyum bilgileri düzenler; şakak lobları işitme, denge ve kokuyla ilgilidir.
Beyin kabuğunun duyu-hareket alanı beden yüzeyinden gelen duyuları ve kas etkinliğini düzenler. İnce hareketleri ve ayak, dudak ve parmakların duyularını denetleyen alanlar bedenin öbür bölümlerini denetleyenlere oranla, duyu hareket alanında daha geniş yer tutarlar.