Merkezi sinir sistemi: beyin

Beden eğitimi dersinde Helin tek ayak üstünde otuz saniye durmaya çalışıyor; gözleri açıkken neredeyse kıpırdamıyor. Öğretmen gözlerini kapatmasını isteyince Helin birkaç saniye içinde sallanmaya başlıyor ve kollarını iki yana açarak toparlanıyor. Yanındaki İrfan gülüyor: «Denge iç kulağın işi, gözle ne ilgisi var? Beyin zaten karışmaz.» Öğretmen ikisine de aynı denemeyi bu kez parmak uçlarında yaptırıyor; sallanma daha da artıyor. Gözlerin kapanması dengeyi bozuyorsa denge tek bir organdan gelmiyor demektir. İç kulaktan, gözlerden, kaslardan ve eklemlerden gelen bilgiler bir yerde toplanıp kaslara düzeltme komutu olarak geri gönderiliyor olmalı. O yer neresi, ve aynı organın öteki köşelerinde başka hangi işler yürüyor?

• Beyni koruyan kafatasını, beyin zarlarını ve beyin-omurilik sıvısını dıştan içe sıralarsın.
• Ön, orta ve arka beynin bölümlerini yerleri ve görevleriyle eşleştirirsin.
• Lobların genel görevlerini ve yarım kürelerin karşı tarafı yönetmesini bir hasar örneğine uygularsın.
• Bir belirtiden yola çıkarak sorumlu beyin bölümünü ayırt edersin.

Merkez ve çevre

Sinir sistemi iki büyük kısımda incelenir. Merkezi sinir sistemi beyin ile omurilikten oluşur; gelen bilgiyi değerlendirir, karar verir ve yanıtı düzenler. Bu merkezlere bilgi taşıyan ve oradan çıkan komutları kaslara, bezlere ulaştıran sinirlerin tümü çevresel sinir sistemi adını alır; onun ayrıntısı bu modülün son dersinde. Boz ve ak madde ayrımını «Nöronun yapısı ve çeşitleri» başlıklı dersten hatırlıyoruz; beyinde hücre gövdelerinin toplandığı boz madde yüzeyde kalır, miyelinli aksonlardan oluşan ak madde onun altına yerleşir.

Üç kat koruma

Beyin yumuşak ve kolay zedelenen bir dokudur; dıştan içe katman katman korunur. En dışta kafatası kemikleri sert bir kabuk oluşturur. Kemiğin altında beyni saran üç beyin zarı bulunur. Kafatasına yakın olan kalın ve dayanıklı katmana sert zar denir. Ortadaki ince, ağ görünümlü katman örümcek ağı zar adını alır. Beyin dokusunun yüzeyine sıkıca yapışan, kıvrımların içine kadar inen en içteki katman ise ince zardır. Örümcek ağı zar ile ince zar arasındaki boşlukta ve beynin içindeki karıncık adlı boşluklarda beyin-omurilik sıvısı dolaşır. Bu sıvı beyni çevreleyen bir su yastığı gibi çalışır: başa gelen ani darbelerin beyne doğrudan çarpmasını yumuşatır, beyni bir ölçüde yüzdürerek kendi ağırlığının baskısını azaltır ve besin ile atık maddelerin taşınmasına yardım eder. Aynı zarlar ve sıvı omuriliği de çevreler.

Bölümlere genel bakış

Embriyoda sinir borusunun baş ucunda beliren üç şişkinlik, beynin üç ana bölümünü verir: ön beyin, orta beyin ve arka beyin. Ön beyin, uç beyin ile ara beyinden oluşur. Arka beyinde beyincik, pons ve omurilik soğanı bulunur. Orta beyin, pons ve omurilik soğanı birlikte beyin sapı olarak da anılır; beyin sapı, beynin geri kalanını omuriliğe bağlayan saptır.

Uç beyin ve beyin kabuğu

Beynin en büyük kısmı, ortadan derin bir yarıkla ayrılmış iki beyin yarım küresidir. Yarım kürelerin dış yüzeyindeki boz madde katmanına beyin kabuğu (korteks) denir. Kabuk düz değildir; girinti ve çıkıntılarla kıvrılmıştır. Kıvrımlar sayesinde kafatasının sınırlı hacmine çok daha geniş bir boz madde yüzeyi sığar. Düşünme, karar verme, öğrenme, hatırlama, konuşma ve istemli hareketler kabuktaki alanlara bağlıdır. İki yarım küre, tabanda kalın bir ak madde bandı olan nasırlı cisim ile birbirine bağlanır; yarım küreler arasındaki bilgi alışverişi bu köprüden geçer.

Her yarım kürenin yüzeyi dört loba ayrılır. Alın lobu alnın hemen arkasındadır; istemli hareketleri başlatan alanlar, düşünme, planlama, karar verme ve konuşmayla ilgili alanlar buradadır. Yan lob başın tepesine doğru uzanır; dokunma, basınç, sıcak-soğuk ve ağrı gibi deri duyuları burada algılanır, tat almayla ilgili alanlar da bu lobda yer alır. Şakak lobu kulakların hizasındadır; işitme ve koku burada değerlendirilir, öğrenme ve bellekle de ilişkilidir. Art kafa lobu başın arka kısmındadır ve görme merkezini taşır. Göz ışığı algılar, ama görüntüyü «görülen bir şey» hâline getiren art kafa lobudur; bu yüzden gözleri sağlam olduğu hâlde art kafa lobu zarar gören birinde görme bozulabilir.

Karşı taraf kuralı

Sağ ve sol yarım küre vücudu çapraz yönetir. Hareket komutlarını taşıyan ve duyuları yukarı getiren yolların büyük kısmı, beyin sapının alt ucunda, omurilik soğanında karşı tarafa geçer. Sonuçta sağ yarım küre vücudun sol tarafını, sol yarım küre sağ tarafını denetler. Sağ elinizin parmağına değen sıcak bir bardağın sıcaklığı sol yarım kürenin yan lobunda algılanır; sol bacağınızı kaldırma komutu ise sağ yarım kürenin alın lobundan çıkar. Soruda yalnız «sol kolda güçsüzlük» verilmişse, hasarı karşı taraftaki yarım kürede ve hareketten sorumlu lobda aramak gerekir.

Ara beyin

Uç beynin altında, ortada ara beyin yer alır. Bunun en büyük parçası olan talamus, duyu yollarının aktarma istasyonudur. Gözden, kulaktan, deriden ve dilden gelen impulslar beyin kabuğuna ulaşmadan önce burada toplanır ve doğru loba yönlendirilir. Koku impulsları bu kuralın dışında kalır; talamusa uğramadan ilgili alana ulaşır. Talamusun hemen altındaki küçük hipotalamus, iç ortamın dengesini gözetir: vücut sıcaklığını ayarlar, açlık-tokluk ve susuzluk duygularını oluşturur, su dengesini izler. Hipotalamus aynı zamanda hipofiz beziyle doğrudan bağlantılıdır ve sinir sistemi ile hormonlar arasındaki köprüyü kurar; o bağın ayrıntısı endokrin sistem modülüne kalıyor. Talamusun üst-arka kısmında kalan küçük epitalamus ise epifiz bezini barındırır.

Orta beyin

Ara beyin ile pons arasındaki kısa bölüm orta beyindir. Burada görme ve işitmeyle ilgili refleks merkezleri bulunur. Arkanızda bir kapı aniden çarptığında başınızın ve gözlerinizin istemeden sese dönmesi, karanlık bir odadan güneşe çıkınca göz bebeğinin küçülmesi bu tür refleksler arasındadır. Bu yanıtlar düşünmeden, bir karar verilmeden gerçekleşir.

Arka beyin: beyincik, pons, omurilik soğanı

Beyincik, art kafada yarım kürelerin altına yerleşmiştir ve kancadaki sorunun cevabıdır. İç kulaktaki denge organından, gözlerden, kaslardan ve eklemlerden gelen bilgiyi birleştirir; vücudun o anki duruşunu hesaplayıp kaslara düzeltme komutları gönderir. İstemli bir hareketi başlatan alın lobudur, ama o hareketin ölçülü, zamanında ve uyumlu yapılmasını beyincik sağlar. Helin gözlerini kapattığında beyincik bilgi kaynaklarından birini yitirmiş, elindeki öteki bilgilerle dengeyi korumaya çalışmıştır. Beyinciği zarar gören biri kaslarını güçlü biçimde kasabilir, ama yürürken sendeler ve bardağa uzanırken eli hedefi aşar.

Pons (Varol köprüsü), orta beyin ile omurilik soğanı arasında öne doğru çıkıntı yapan bölümdür. Adını taşıdığı işi görür: beyincik ile beynin öteki kısımları arasındaki ve yukarı-aşağı yönlü iletim yollarını taşır; omurilik soğanıyla birlikte solunumun düzenlenmesine de katkıda bulunur.

Omurilik soğanı, beyin sapının omuriliğe bağlanan en alt ucudur ve boyutuna göre beynin en hayati bölümüdür. Soluk alıp vermenin ritmi, kalp atışı ve kan basıncının düzenlenmesi buradaki merkezlere bağlıdır. Yutma, öksürme, hapşırma ve kusma refleksleri de burada yönetilir. Bu işlerin hiçbiri bilincimizi beklemez: uykuda da soluk alırız. Nefesimizi bir süre isteyerek tutabilmemiz, kabuğun bu merkeze kısa süreli bir müdahalesidir; kandaki karbon dioksit yükselince omurilik soğanı yeniden soluğu başlatır.

Pahalı bir organ

Beyin, vücut kütlesinin yaklaşık %2'si kadar olduğu hâlde vücudun dinlenirken tükettiği oksijenin yaklaşık beşte birini kullanır. Enerjisini büyük ölçüde kandan gelen glikozu oksijenle yıkarak elde eder ve bu yakıtı depolayamaz. Bu yüzden beyne giden kan akışı birkaç dakika kesildiğinde nöronlar kalıcı biçimde zarar görebilir. Bu yüksek tüketim, «beynin yalnız %10'unu kullanırız» sözünün neden yanlış olduğunu da gösterir: beynin bütün bölgeleri gün içinde farklı işlerde etkindir ve küçük bir bölgedeki hasar bile ölçülebilir bir işlev kaybı doğurur.

Beyinden aşağıya

Bu ders boyunca beyni bir yönetim merkezi gibi ele aldık. Oysa sıcak bir çaydanlığa değen el, ağrı beyin kabuğunda fark edilmeden geri çekilir; bu karar beyne hiç sorulmadan verilmiştir. Omuriliğin beyin ile gövde arasında hem bir iletim kablosu hem de kendi başına karar veren bir merkez olarak nasıl çalıştığını ve böyle hızlı bir yanıtın duyu nöronundan kasa kadar izlediği yolu, yani refleks yayını, sıradaki derste kuruyoruz.

Örnek 1 — Yaşamsal merkez

Soru: Uykuda da kesintisiz süren soluk alıp verme ritmini ve kalp atışını düzenleyen merkezler beynin hangi bölümündedir?

• A) Talamus
• B) Beyincik
• C) Art kafa lobu
• D) Omurilik soğanı
• E) Nasırlı cisim

Çözüm: Soluk alma, kalp atışı, yutma ve öksürme gibi bilinç dışı yaşamsal işler beyin sapının en alt ucundaki omurilik soğanına bağlıdır. Talamus duyu aktarır, beyincik dengeyi kurar, art kafa lobu görmeyi işler, nasırlı cisim yarım küreleri bağlar. Cevap: D.

Örnek 2 — Çapraz denetim

Soru: Sağ yarım kürenin yan lobunda sınırlı bir hasar olan bir kişide hangi belirti beklenir?

• A) Sol eldeki dokunma ve sıcaklık duyusunun azalması
• B) Sağ eldeki dokunma duyusunun azalması
• C) Sol kolda tam felç
• D) Her iki gözde görme kaybı
• E) Vücut sıcaklığının ayarlanamaması

Çözüm: Yan lob deri duyularını algılar ve sağ yarım küre vücudun sol tarafına bakar. Sağ eldeki etki sol yarım küreyle ilgili olurdu; hareket kaybı alın lobunu, görme art kafa lobunu, sıcaklık ayarı hipotalamusu düşündürür. Cevap: A.

Örnek 3 — Zarlar ve sıvı

Soru: Beyin-omurilik sıvısı, beyin zarlarından hangi ikisinin arasında dolaşır?

• A) Kafatası ile sert zar
• B) Sert zar ile örümcek ağı zar
• C) Örümcek ağı zar ile ince zar
• D) İnce zar ile beyin kabuğu
• E) Sert zar ile ince zar

Çözüm: Dıştan içe sıra sert zar, örümcek ağı zar, ince zar biçimindedir; sıvı ortadaki ağ görünümlü zarın altındaki boşlukta, beyin yüzeyine yapışık ince zarın üstünde bulunur. İnce zar ile kabuk arasında boşluk yoktur. Cevap: C.

Örnek 4 — Gözler kapanınca

Soru: Gözleri kapalıyken tek ayak üstünde daha çok sallanan bir öğrencinin durumu için en uygun açıklama hangisidir?

• A) Denge yalnız iç kulakta kurulur, gözler ile ilişkisi yoktur.
• B) Gözler kapanınca beyincik tamamen durur.
• C) Dengeyi hipotalamus yönetir.
• D) Gözler kapanınca iç kulak çalışmaz.
• E) Beyincik dengeyi iç kulak, göz, kas ve eklemlerden gelen bilgileri birleştirerek kurar; bir kaynak eksilince düzeltmeler zorlaşır.

Çözüm: Sallanmanın artması gözün dengeye katkısını gösterir, ama denge tümüyle bozulmaz; demek ki beyincik öteki kaynaklarla işini sürdürür. A sallanmayı açıklayamaz, B ve D tam kaybı öngörür, C görevi yanlış bölüme verir. Cevap: E.

• Dengeyi yalnız iç kulağa vermek. İç kulak bilgi toplar; bilgiyi gözden ve kaslardan gelenlerle birleştirip kaslara düzeltme gönderen beyinciktir.
• Yarım küre ile vücut tarafını düz eşlemek. Yollar omurilik soğanında çaprazlaştığı için sol taraftaki belirti sağ yarım küreyi işaret eder.
• Hareketi başlatanla düzgünleştireni karıştırmak. İstemli hareket alın lobunda başlar; beyincik hasarında kas gücü sürer, uyum bozulur.
• Talamus ile hipotalamusu yer değiştirmek. Talamus duyu aktarır (koku hariç); altındaki hipotalamus sıcaklık, açlık ve susuzluğu ayarlar.
• Zar sırasını ters kurmak. Dıştan içe sert zar, örümcek ağı zar, ince zar; sıvı son ikisinin arasında.
• «Beynin %10'u» mitine güvenmek. Beyin dinlenirken bile oksijenin yaklaşık beşte birini harcar; küçük hasar bile işlev kaybı doğurur.