Beyin asimetrisi

Nöroanatomik farklılıklar çeşitli ölçeklerde olabilir. Nöronal yoğunluklar, planum temporaledeki gibi bölge büyüklükleri; geniş ölçekte ise insan beyninde kafatasının şeklini yansıtan torsiyon veya "rüzgâr" ın yansıttığı sol oksipital kemiğin geriye doğru (arka) çıkıntısı ve sağ frontal kemiğin ileriye doğru (ön) çıkıntısı bu farklıklara örnek olarak verilebilir. Büyük boyut farklılıklarına ek olarak, hemisferler arasında hem nörokimyasal hem de yapısal farklılıklar bulunmuştur. Kortikal sütun aralıklarının yanı sıra dendritik yapı ve karmaşıklıklarda da asimetriler ortaya çıkar. Ayrıca Broca bölgesinin III. tabakasında da daha büyük hücre boyutları bulunur.

İnsan beyninin genel olarak sol arkaya doğru ve sağ öne doğru asimetrisi (veya beyin torku) vardır. Özellikle frontal, temporal ve oksipital loblarda merkezi bölgeden başlayan ve antero-posterior yönde artan büyük asimetriler vardır. Sol asimetri,Heschl gyrus, parietal operculum, Silvian fissür, sol singulat gyrus, temporo-parietal bölge ve planum temporale'de görülebilir. Sağ asimetri, sağ merkezi sulkusta (beynin sol tarafındaki motor ve somatosensoriyel korteksler arasındaki muhtemel bağlantı artışını işaret eden), lateral ventrikül, entorinal korteks, amigdala ve temporo-parieto-oksipital bölgede görülebilir. Ayrıca cinsiyete bağlı beyin asimetrileri de yaygındır. Örneğin, insanlarda erkek beyinleri kadınlarınkinden daha asimetrik olarak lateralizedir. Bunun yanı sıra, Hawrylycz ve meslektaşları ile Pletikos ve meslektaşları tarafından yapılan gen ifadesi çalışmaları, hemisferler arasındaki asimetriyi popülasyon düzeyinde tespit edememiştir.

19. yüzyılın ortalarında bilim adamları ilk olarak beynin lateralizasyonu veya beynin iki lobu arasındaki anatomi farklılıklarını ve buna karşılık gelen fonksiyonları keşfetmeye başladılar. Bir Alman anatomist olan Franz Gall, günümüzde Serebral Lokalizasyon Doktrini olarak bilinen kavramı tanımlayan ilk kişiydi. Gall, beynin tek bir bütün halinde çalışmasından ziyade, farklı zihinsel işlevlerin beynin farklı bölümlerine atfedilebileceğine inanıyordu. Aynı zamanda dil işlemenin frontal lobta gerçekleştiğini öneren ilk kişi oldu. Diğer bir yandan, Gall'un teorileri o zamanlar birçok bilim insanı arasında tartışmalıydı. Diğer bilim adamları, Marie-Jean-Pierre Flourens tarafından yürütülen, kuş beyinlerindeki lezyonların onların hayati fonksiyonlarında onarılamaz bir hasara neden olduğunu gösterdiği deneyler gibi deneyler tarafından ikna edildi. Ancak Flourens'in yöntemleri kesin değildi; deneylerinde kullanılan kaba metodoloji kuş modellerinin küçük beyinlerinin çeşitli alanlarının zarar görmesine neden oldu.

1861'de cerrah Paul Broca, Gall'un teorilerini destekleyen kanıtlar sundu. Broca, konuşma kaybından muzdarip olan iki hastasının aynı şekilde sol frontal lobun aynı bölgesinde de benzer lezyonlara sahip olduklarını keşfetti. Bu kanıt, fonksiyonun lokalizasyonu için zorlayıcı bir kanıt olmakla birlikte, “taraflılık” bağlantısı hemen kurulamamıştır. Broca benzer hastalar üzerinde çalışmaya devam ederken, tüm vakaların sol lobunun zarar gördüğü bağlantısını kurdu ve 1864' te bu bulguların önemini belirtti - bunun özel bir bölge olması gerektiğini belirtti. Ayrıca (yanlış bir şekilde) beynin konuşma alanları ile "eller" arasındaki ilişki hakkında teoriler önerdi.

Buna göre, bazı beyin asimetrisi üzerinde yapılan ünlü çalışmalar konuşma işlemeyi içeriyordu. Frontal ve parietal lobu, temporal lobdan ayıran Silvian fissür'deki asimetri (ayrıca yan sulkus olarak da bilinen), ilk keşfedilen uyuşmazlıktı. Anatomik çeşitliliği, boyutu ve dil işlemede önemli olan beynin iki alanının lokasyonu ile ilişkilendirilmiştir. Bu alanlar ikisi de sol lobda bulunan Broca alanı ve Wernicke alanıdır.

Broca ve Wernicke'nin keşiflerini yaptıkları ile yaklaşık olarak aynı zamanda, nörolojist Hughlings Jackson "önde gelen yarım küre" fikrini ortaya attı- veya beynin genel işlevinde daha önemli rol oynayan bir tarafı (bu olay sonunda, hemisferik "baskınlık" anlayışının çeşitli aşamalarda önü açıldı). Birkaç yıl sonra, 20. yüzyılın ortalarında, epilepsi gibi hastalıkları tedavi edebilmek adına kullanılan bölünmüş beyin prosedürü uygulanmış hastalardan görsel-uzamsal, dikkat ve algılama; işitsel, dilsel ve duygusal işleme için hemisferik lateralizasyona eleştirel bir anlayış geldi. Bölünmüş beyin hastalarında, beynin iki yarım küre arasındaki iletişimi için ana yapıyı ayırarak korpus kallozum kesilir. İlk modern bölünmüş beyin hastası Patient WJ olarak bilinen bir savaş gazisi idi, hastalığı asimetri anlayışının gelişmesine katkıda bulundu.

Beyin asimetrisi insanlara özgü değildir. Beyinlerinde çeşitli rahatsızlıklar bulunan insan hastalar üzerinde yapılan çalışmalara ek olarak, asimetriler ve fonksiyonun lateralizasyonu hakkında bugün öğrenilenlerin birçoğu zebra balığı, güvercinler, sıçanlar ve diğerleri de dahil olmak üzere hem omurgalı hem omurgasız hayvanlar aracılığıyla öğrenilmiştir. Örneğin, yakın zamanlı çalışmaların gösterdiği üzere sıçanların serebral korteksinde ve hipotalamustaki beyin asimetrilerinde cinsel dimorfizm bulunması, hormonal sinyallemeden ortaya çıkan cinsiyet farklılıklarının beynin yapısı ve işlevi üzerinde önemli bir etki olabileceğini göstermektedir. Zebra balığı ile çalışmak özellikle bilgilendirici olmuştur, çünkü bu tür direkt olarak asimetrik gen ekspresyonunu asimetrik morfoloji ile bağlamak ve davranış analizleri için en iyi modeli sağlar.

Sol ve sağ yarım küreler, vücudun zıt taraflarını çalıştırır. Her yarım küre her 4 lobun bölümlerini içerir: Frontal lob, parietal lob, temporal lob ve oksipital lob. Bu iki yarım küre, boylamsal fissür boyunca ayrılarak uyaranların ve bilginin iletişimi ile koordinasyonunu sağlayan korpus kallozum aracılığıyla bağlanır. Korpus kallozum, vücuttaki 200 milyondan fazla sinir lifinden oluşan beyaz madde dokusunun en büyük ortak geçididir. Sol ve sağ yarım küreler ise farklı işlevlerle ilişkilidir; aynı zamanda beynin yanallaşması (lateralizasyonu) olarak adlandırılan aynı verileri farklı şekillerde yorumlama üzerine uzmanlaşmıştır. Sol yarım küre, dil ve hesaplamalar ile ilişkiliyken sağ yarım küre, görsel-uzamsal tanıma ve yüz tanıma ile daha yakından ilişkilidir. Beyin fonksiyonunun lateralizasyonu bazı özel bölgelerin sadece belirli bir yarım kürede mevcut olmasına veya bir yarım kürede diğerine kıyasla daha baskın olmasına neden olur. Her bir yarım kürede bulunan önemli bölgelerin bazıları aşağıda listelenmiştir.

Broca alanı, üçüncü frontal konvolüsyonundaki singulat girusunun üzerinde bulunan sol prefrontal kortekste konumlanır. Konuşma üretiminden sorumlu olan Broca Bölgesi 1865 yılında Paul Broca tarafından keşfedilmiştir. Bu alandaki bir hasar, hastanın uyumlu ve düzgün cümleler kuramamasına sebep olan Broca afazisi ile sonuçlanabilir.

Dil anlama bölgesi olarak bulunan Wernick alanı 1976'da Carl Wernicke tarafından keşfedilmiştir. Wernicke bölgesi sol yarım küredeki temporal lobda bulunur. Beynin bu bölgesine zarar gelmesi, bireyin dili anlama yeteneğini kaybetmesiyle sonuçlanır. Ancak, bu kişiler uygun bağlamda kullanılmasalar da ses, kelime ve cümle üretebilirler.

Fusiform Yüz Alanı (FYA), yüzler görme alanındayken oldukça aktif olduğu incelenen bir bölgedir. Her iki yarım kürede de bir fusiform yüz alanının olduğu bulunmuştur; ancak çalışmalar, FYA'nın yüzlerin daha derinlemesine bilişsel olarak işlendiği sağ yarım kürede ağırlıklı olarak lateralize olduğunu göstermiştir. Sol yarım küredeki FFA ise yüzlerin ve özelliklerinin hızlı işlenmesi ile ilişkilidir.

Beyinde asimetrik olarak bulunabilen bazı önemli bölgeler, genetik gibi faktörlerden dolayı iki yarım küreden birinin baskınlığına neden olabilir. Sağlak veya solak olma durumu buna örnek olarak verilebilir. Sağlak/solak olma durumu, bir yarım kürenin motor korteksindeki asimetriden kaynaklanabilir. Sağ elini kullanan bireyler, beyin vücudun karşı tarafını yönettiğinden dolayı motor korteksi daha çok uyarılmış sol yarım küreye sahip olabilirler.

Bazı hastalıkların beyinde var olan beyin asimetrisini daha da şiddetlendirdiği bulunmuştur. Araştırmacılar, beyin asimetrisinin şizofreni ve disleksi gibi hastalıklarla olan ilişkisini ve etkisini incelemekteler.

Şizofreni, kişide halüsinasyonlara, sanrılara; konsantrasyon, düşünme ve motivasyon eksikliğine neden olan karmaşık ve uzun süren bir zihinsel bozukluktur. Çalışmalar, şizofreni hastalarının bir çeşit beyin asimetrisi eksikliğine sahip olduklarını, böylece frontal lob gibi etkilenen bölgelerin fonksiyonel etkinliklerinin azaldığını bulmuştur. Koşullar; sol yönlü fonksiyonel ve yarım küresel lateralizasyonu, dil anlamada lateralizasyon kaybını, girifikasyonda azalmayı, beyin torsiyonunu ve benzerini içerir.

Daha önce belirtildiği gibi, dil fonksiyonları genellikle sol yarım kürede baskındır. Disleksi gibi gelişimsel dil bozuklukları, bu bozuklukla ilişkili nöronal veya yapısal farklılıkları anlamak için beyin görüntüleme teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. Geçmişte yapılan araştırmalar, sağlıklı yetişkinlerde genellikle görülen temporal lobun büyüklüğü gibi yarım küresel asimetrilerin disleksi olan yetişkinlerde mevcut olmadığını göstermiştir. Bununla birlikte, geçmişte yapılan araştırmalar, disleksi olanların sağlıklı kişilere kıyasla beyindeki dil lateralizasyonundan yoksun olduğunu göstermiştir. Bunun aksine disleksi hastalarının dil için iki taraflı yarım küresel bir baskınlığa sahip olduğu görülmüştür.

İnsan beynindeki fonksiyon ve asimetrinin lateralizasyonu, nörobilimsel ve psikolojik araştırmaların popüler bir kolunu ilerletmeye devam ediyor. Beyin haritalamasına yönelik teknolojik gelişmeler, araştırmacıların beynin daha fazla bölümünü daha net görmesini sağladı, bu da daha önce farklı yaşam aşamalarında meydana gelen tespit edilmemiş lateralizasyon farklılıklarını aydınlattı. Daha fazla bilgi ortaya çıktıkça araştırmacılar, erken insan beyninin sosyal, çevresel ve patolojik değişikliklere uyum sağlama yolunda nasıl ve neden evrimleşmiş olabileceğine dair fikirler ediniyorlar. Bu bilgiler, plastisite veya beynin farklı bölümlerinin bazen farklı işlevler için nasıl alınabileceğine dair ipuçları sağlıyor.

Beyin asimetrisi ile ilgili devam eden çalışmalar, karmaşık hastalıkların anlaşılmasına ve tedavisine de katkıda bulunuyor. Örneğin Alzheimer hastalığı olan insanların beyin görüntülerinde , sol yarım kürede önemli bir bozulma ve sağa doğru yarım küresel bir baskınlık gözükür; bu da soldaki hasara karşılık beynin o tarafına kaynakların toplanmasıyla ilgili olabilir. Bu hemisferik değişiklikler hafıza görevlerindeki performansa bağlanmıştır.

Geçmişte olduğu gibi, dil işleme ve sol ve sağ elini kullanmanın etkileri üzerine çalışmalar da beyin asimetrisi üzerine güncel araştırmaların çoğunluğunu oluşturmaktadır.