Yarımküreler Eşit Değil: Beyin Nasıl Simetrik Değil?

Özet: Çalışma, beynin sol ve sağ yarım kürelerinin işlevsel organizasyonunda ince farklılıklar buluyor.

Kaynak: Max Planck Topluluğu

İlk bakışta insan vücudu simetrik görünüyor: iki kol, iki bacak, iki göz, iki kulak, hatta burun ve ağız bile çoğu insanın yüzlerini bölen hayali bir eksende yansıtılmış gibi görünüyor. Ve son olarak, beyin: kabaca aynı büyüklükte iki yarıya bölünmüştür ve oluklar ve çıkıntılar da benzer bir model izler.

Ancak ilk izlenim aldatıcıdır: farklı beyin bölgeleri, sol ve sağ taraflar arasında ince ancak işlevsel olarak alakalı farklılıklara sahiptir. İki yarım küre farklı işlevler için uzmanlaşmıştır. Örneğin, uzamsal dikkat, çoğu insanda ağırlıklı olarak sağ yarımkürede işlenirken, dil büyük ölçüde solda işlenir. Bu şekilde, iş her iki yarıya da daha etkin bir şekilde dağıtılabilir ve böylece görevlerin kapsamı genel olarak genişletilir.

Ancak bu sözde lateralizasyon, beyin bölgelerinin belirli işlevleri sol veya sağ yarımkürede daha fazla işleme eğilimi, kişiden kişiye değişir. Ve sadece beyinleri çoğunluğa kıyasla aynanın tersine çevrilmiş özelleşmiş azınlıkta değil. Beyni klasik olarak düzenlenmiş insanlar bile asimetrilerinin ne kadar belirgin olduğu konusunda farklılık gösterir.

Daha önceki çalışmalar, bunun sırayla işlevlerin kendilerini de etkileyebileceğini göstermişti. Örneğin, dislekside belirli dil alanlarında sol asimetri eksikliği gözlenir. Yetersiz beyin lateralizasyonu, şizofreni ve otizm spektrum bozuklukları gibi hastalıklarda veya çocuklarda hiperaktivitede de rol oynuyor gibi görünmektedir.

Ancak şimdiye kadar, bireyler arasında beyin asimetrisi varyansının ne kadarının kalıtsal olduğu ve ne kadarının farklı taleplerden kaynaklandığı net değildi? Ayrıca, maymunlarda da beyin asimetrisinin benzer özellikleri var mı?

Max Planck İnsan Bilişsel ve Beyin Bilimleri Enstitüsü (MPI CBS) ve Forschungszentrum Juelich (FZJ) bilim adamları, korteks boyunca beyin fonksiyonunun yumuşak varyasyonlarının eksenlerini tanımlayan fonksiyonel gradyanların asimetrisini araştırdılar. Beynin sol ve sağ tarafındaki beyin bölgelerinin işlevsel organizasyonunda ince farklılıklar olduğunu buldular.

Sol tarafta, dil işlemeyle ilgili bölgeler, görme ve duyumla ilgili olanlardan en uzak olanlardır. Sağ tarafta ise, örneğin, dikkat ve işleyen bellekten sorumlu olan frontoparietal ağ denilen, bu duyusal bölgelerden en uzak olanıdır.

Araştırmacılar ayrıca bu fonksiyonel düzenlemelerdeki bireysel farklılıkların kalıtsal olduğunu, yani kısmen genetik faktörlerden etkilendiğini buldular. Aynı zamanda insan beynindeki bu asimetrinin büyük bir kısmı genetik faktörlerle açıklanamaz. Bu, bazı asimetrilerin en azından kısmen kişinin deneyiminden etkilendiği anlamına gelir.

Ayrıca ekip, insan beyninin maymunlarınkinden daha asimetrik olduğunu buldu. Bin Wan, “Gözlenen işlevsel asimetrinin, kişisel deneyimlerden elde edilen hem genetik hem de genetik olmayan etkilerin etkileşimini yansıtması muhtemeldir” diye açıklıyor. MPI CBS’de öğrenci ve şu anda dergide yayınlanan çalışmanın baş yazarı e-hayat. Gerçekten de, yaşlı insanlarda, yaşam süresi boyunca ince bir varyasyona işaret eden, sağa doğru asimetrinin azaldığını gözlemlediler.

MPI CBS’de çalışmanın ve Bilişsel Nörogenetik araştırma grubunun başkanı Sofie Valk, “Sol ve sağ yarıküreler arasındaki ince farklılıkların neden dil ve dikkat ile ilgili olduğunu ve çeşitli gelişimsel bozukluklarla ilişkili olduğunu anlamak istiyoruz” diye açıklıyor.

“Asimetrinin kalıtsallığını anlarsak, bu, bu özelliği şekillendirmede genetik ve çevresel faktörlerin rolünü anlamak için ilk adım olacaktır. Sol ve sağ arasındaki fark bozulduğunda sonunda bir şeylerin nerede yanlış gittiğini anlayabiliriz.”

Araştırmacılar, biri ikizler de dahil olmak üzere insan beyni taramalarını ve diğeri 19 makak maymununun beyin taramalarını içeren iki veritabanı kullanarak bu bağlantıları araştırdı. Monozigotik ikizleri, dizigotik ikizleri ve akraba olmayan bireyleri karşılaştırarak, kardeşlerin birbirinden nasıl farklı olduğunu ve dolayısıyla neyin genetik olarak belirlenmediğini, ancak çevresel etkilerden kaynaklandığını belirleyebildiler.

Buna karşılık, makaklarla yapılan karşılaştırma, insanlarla maymunlar arasındaki farklılıkların nerede yattığını ve hangilerinin evrimle ortaya çıktığını netleştirdi. Bilim adamları, bu farklılıkları sözde düşük boyutlu, işlevsel beyin bağlantı organizasyonunun yardımıyla hesapladılar. Bu, ayrı beyin bölgelerinin birlikte çalışabilme derecesini ortaya koymaktadır.

Araştırmacılar bu organizasyon özelliğini her yarım kürede hesapladılar ve ardından sağdan soldan çıkararak asimetri indeksini hesapladılar.

Bu sinirbilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

İnsan kortikal fonksiyonel organizasyon asimetrisinin kalıtım derecesi ve türler arası karşılaştırmaları

İnsan serebral korteksi, büyük ölçekli eksenler boyunca simetrik olarak organize edilmiştir, ancak aynı zamanda yapı ve işlevde hemisferler arası farklılıklar sunar. Kantitatif kontralateral homolog fark, yani asimetri, dil gibi fonksiyonel süreçleri destekleyen insan beyninin sol-sağ ekseninin önemli bir özelliğidir.

Burada, kortikal fonksiyonel organizasyonun asimetrisinin kalıtsal olup olmadığını ve insanlar ve makaklar arasında filogenetik olarak korunup korunmadığını değerlendirdik.

Bulgularımız, algısal/eylemden soyut bilişe kadar işlevsel bir yörüngeyi tanımlayan bir eksen boyunca asimetrik organizasyonu göstermektedir. Dil ağı sola doğru asimetrik organizasyon gösterirken, frontoparietal ağ insanlarda sağa asimetrik organizasyon gösterdi.

Bu asimetriler insanlarda kalıtsaldı ve fonksiyonel hiyerarşinin yarım küre içi asimetrisi durumunda, makaklarla benzer bir uzaysal dağılım gösterdi. Bu, (filo)genetik korumayı önerir. Bununla birlikte, hem dil hem de frontoparietal ağlar, insanlarda makaklara göre niteliksel olarak daha büyük bir asimetri gösterdi.

Genel olarak, bulgularımız, insanlarda benzersiz bir şekilde geliştirilen yüksek dereceli bilişsel işlevlerle bağlantılı, içsel işlevsel organizasyondaki asimetri için genetik bir temel önermektedir.