Psikologlar Beyni Birçok Farklı Yöntem Kullanarak İnceliyor

Beyni anlamadaki bir sorun, içinde neler olup bittiğine dair iyi bir resim elde etmenin zor olmasıdır. Ancak, bilim insanlarının beyinleri iş başında görmelerini sağlayan çeşitli deneysel yöntemler vardır ve son yıllarda yeni nörogörüntüleme tekniklerinin kullanılmaya başlanmasıyla olasılıkların sayısı önemli ölçüde artmıştır. Bu bölümde psikologların beyin hakkında bilgi edinmek için kullandıkları çeşitli teknikleri ele alacağız. Farklı tekniklerin her birinin bazı avantajları vardır ve bunları bir araya getirdiğimizde, beynin nasıl işlediğine ve hangi beyin yapılarının hangi faaliyetleri kontrol ettiğine dair nispeten iyi bir resim elde etmeye başlarız.

Beynin yapısını görselleştirmek ve anlamak için belki de en hızlı yaklaşım, insan kadavralarının beyinlerini doğrudan analiz etmektir. Albert Einstein 1955 yılında öldüğünde beyni çıkarıldı ve daha sonra analiz edilmek üzere saklandı. Araştırmacı Marian Diamond (1999) daha sonra Einstein'ın korteksinin bir bölümünü analiz ederek özelliklerini araştırdı. Diamond glia hücrelerinin rolüyle ilgilenmiş ve glia hücrelerinin nöronlara oranının zekanın önemli bir belirleyicisi olduğunu varsaymıştır. Bu hipotezi test etmek için Einstein'ın beynindeki glia-nöron oranını, daha "sıradan" 11 adamın korunmuş beyinlerindeki oranla karşılaştırdı. Ancak Diamond, araştırma hipotezinin yalnızca bir kısmı için destek bulabilmiştir. Einstein'ın beyninin incelediği tüm bölgelerinde kontrol grubuna kıyasla nispeten daha fazla glia olduğunu bulmasına rağmen, fark sadece test ettiği bölgelerden birinde istatistiksel olarak anlamlıydı. Diamond, çalışmasındaki bir sınırlamanın, 11 sıradan erkekle karşılaştırmak için yalnızca bir Einstein'a sahip olması olduğunu kabul ediyor.

Lezyonlar Neyin Eksik Olduğunu Gösterir

Kadavra yaklaşımının bir avantajı beyinlerin tam olarak incelenebilmesidir, ancak bariz bir dezavantajı da beyinlerin artık aktif olmamasıdır. Ancak diğer durumlarda canlı beyinleri inceleyebiliriz. Örneğin yaşayan insanların beyinleri felç, düşme, otomobil kazası, silahla vurulma ya da tümör nedeniyle hasar görmüş olabilir. Bu hasarlara lezyon adı verilir. Nadir durumlarda, beyin lezyonları, beyin tümörlerini çıkarmak veya (bölünmüş beyin hastalarında olduğu gibi) epilepsinin etkilerini azaltmak için tasarlanan ameliyatlar gibi kasıtlı olarak oluşturulabilir. Psikologlar bazen de davranışları üzerindeki etkileri incelemek için hayvanlarda kasıtlı olarak lezyonlar oluştururlar. Bunu yaparken, hayvanlardaki lezyonların etkilerinden insan beyninin olası işlevleri hakkında çıkarımlar yapabilmeyi umarlar.

Lezyonlar, bilim insanının oluşabilecek herhangi bir beyin fonksiyonu kaybını gözlemlemesini sağlar. Örneğin, bir kişi felç geçirdiğinde, bir kan pıhtısı beynin bir kısmını oksijenden mahrum bırakır, bölgedeki nöronları öldürür ve o bölgeyi bilgiyi işleyemez hale getirir. Bazı durumlarda, inmenin sonucu belirli bir yetenek eksikliğidir. Örneğin, inme oksipital lobu etkiliyorsa, görme yetisi zarar görebilir ve inme dil veya konuşma ile ilişkili alanları etkiliyorsa, bu işlevler zarar görür. Aslında, konuşma ve dille ilgili belirli alanlara ilişkin ilk anlayışımız, felç geçiren hastalar üzerinde çalışarak kazanılmıştır.

Ahlaki muhakeme yeteneklerimizin önemli bir kısmının ön lobda yer aldığı artık bilinmektedir ve bu anlayışın en azından bir kısmı lezyon çalışmalarından gelmektedir. Örneğin, bir patlama sonucunda yanağından girip kafatasının üstünden çıkan demir bir çubukla ön lobunda büyük hasara yol açan 25 yaşındaki demiryolu işçisi Phineas Gage'in meşhur vakasını ele alalım (Macmillan, 2000). Gage, yaraları iyileştikten sonra dikkat çekici bir şekilde işine dönebilmiş olsa da, onu tanıyanlara artık aynı kişi gibi görünmüyordu. Cana yakın, yumuşak dilli Gage asabi, kaba, sorumsuz ve dürüst olmayan biri haline gelmişti. Bu vaka çalışmasının yorumlanmasıyla ilgili sorular olsa da (Kotowicz, 2007), ön lobun duygu ve ahlakla ilgili olduğuna dair erken kanıtlar sağlamıştır (Damasio ve ark., 2005).

Daha yeni ve daha kontrollü araştırmalar, ahlaki muhakemenin kaynağını araştırmak için lezyonlu hastaları da kullanmıştır. Michael Koenigs ve meslektaşları (Koenigs et al., 2007), normal bireylerden oluşan gruplarla, frontal loblarında lezyonları bulunan bireylerle ve beyinin diğer bölgelerinde lezyonları bulunan bireylerle, bir kişiye zarar verme durumlarında tepki vermesini istedi, ancak bu zarar sonunda diğer insanların yaşamlarını kurtardı (Miller, 2008).

Senaryolardan birinde katılımcılara, beş kişinin daha öldürülmesini önlemek için bir kişiyi öldürmeye razı olup olmayacakları sorulmuştur. Aşağıdaki şekil "Ön Lob ve Ahlaki Yargı" bölümünde görebileceğiniz gibi, ön lobunda lezyon olan bireylerin, diğer iki gruptaki bireylere kıyasla zarar vermeyi kabul etme olasılıklarının önemli ölçüde daha yüksek olduğunu bulmuşlardır.

Şekil; Frontal Lob ve Ahlaki Yargı

Koenigs ve meslektaşları (2007) ön lobun ahlaki yargıda önemli olduğunu bulmuşlardır. Frontal lobunda lezyon olan kişilerin, beş kişinin hayatını kurtarmak için bir kişiye zarar vermeye istekli olma olasılığı, kontrol katılımcılarına veya beynin diğer bölgelerinde lezyon olanlara göre daha yüksekti.

Beyindeki Elektriksel Aktivitenin Kaydedilmesi

Lezyon yaklaşımlarına ek olarak, nöronlarının ateşlenmesiyle oluşan elektriksel aktiviteyi inceleyerek de beyin hakkında bilgi edinmek mümkündür. Öncelikle hayvanlarda kullanılan bir yaklaşım, belirli nöronların tepkilerini incelemek için beyne dedektörler yerleştirmektir. Bu teknikleri kullanan araştırmalar, örneğin, görsel kortekste hareketi, çizgileri ve kenarları ve hatta yüzleri algılayan özellik dedektörleri olarak bilinen belirli nöronlar olduğunu bulmuştur (Kanwisher, 2000).

Daha az invaziv bir yaklaşım olan ve canlı insanlar üzerinde kullanılabilen bir yaklaşım elektroensefalografidir (EEG). EEG, araştırma katılımcısının başının etrafına yerleştirilen elektrotlar aracılığıyla beynin nöronları tarafından üretilen elektriksel aktiviteyi kaydeden bir tekniktir. Bir EEG, bir kişinin uykuda, uyanık veya anestezi altında olup olmadığını gösterebilir, çünkü beyin dalgası modellerinin her durum sırasında farklı olduğu bilinmektedir. EEG'ler ayrıca bir kişi okurken, yazarken ve konuşurken üretilen dalgaları da izleyebilir ve epilepsi gibi beyin anormalliklerini anlamak için yararlıdır. EEG'nin özel bir avantajı, kayıtlar alınırken katılımcının hareket edebilmesidir; bu, genellikle hareketsiz kalmakta zorluk çeken çocuklarda beyin aktivitesini ölçerken yararlıdır. Dahası, araştırmacılar beyin yüzeyindeki elektriksel uyarıları takip ederek çok hızlı zaman dilimlerindeki değişiklikleri gözlemleyebilirler.

Beynin İçine Bakmak: Nörogörüntüleme

Her ne kadar EEG beyindeki elektriksel aktivitenin genel kalıpları hakkında bilgi sağlayabilse ve araştırmacının bu değişiklikleri gerçek zamanlı olarak hızlı bir şekilde görmesine olanak tanısa da, elektrotların kafatasının yüzeyine yerleştirilmesi gerekir ve her elektrot beynin geniş alanlarından gelen beyin dalgalarını ölçer. Sonuç olarak, EEG'ler beynin yapısı hakkında çok net bir resim sunmaz.

Ancak daha spesifik beyin görüntüleri sağlayan teknikler mevcuttur. Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI), her bir beyin bölgesindeki beyin aktivitesinin görüntülerini oluşturmak için manyetik alan kullanan bir beyin taraması türüdür. Hasta, çok güçlü bir mıknatıs içeren büyük silindirik bir yapının içindeki bir yatakta yatar. Ateşlenen nöronlar daha fazla oksijen kullanır ve oksijen ihtiyacı bölgeye kan akışını artırır. fMRI, her bir beyin bölgesindeki kan akışı miktarını tespit eder ve böylece nöral aktivitenin bir göstergesidir.

Beyin yapılarının çok net ve ayrıntılı resimleri (bkz. örneğin aşağıdaki şekil "fMRI Görüntüsü") fMRI yoluyla üretilebilir. Görüntüler genellikle manyetik alan beyinden geçerken elde edilen kesitsel "dilimler" şeklindedir. Bu kesitlerin görüntüleri tekrar tekrar alınır ve farklı beyin yapılarındaki aktivitenin zaman içinde nasıl değiştiğini göstermek için beyin yapısının kendi görüntüleri üzerine bindirilir. Araştırma katılımcısından tarayıcıdayken görevlere katılması istendiğinde (örneğin, başka bir kişiyle oyun oynayarak), görüntüler beynin hangi bölümlerinin hangi tür görevlerle ilişkili olduğunu gösterebilir. fMRI'ın bir diğer avantajı da noninvaziv olmasıdır. Araştırma katılımcısı sadece makineye girer ve taramalar başlar.

Tarayıcıların kendileri pahalı olsa da, fMRI'ların avantajları büyüktür ve artık birçok üniversite ve hastane ortamında mevcuttur. fMRI artık beyin yapısı hakkında bilgi edinmek için en yaygın kullanılan yöntemdir.

Şekil; fMRI Görüntüsü

Beyin işlevini anlamak için daha sık uygulanmaya başlanan bir yaklaşım daha var ve yeni olmasına rağmen, belki de en yararlı olanı. Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS), küçük bir beyin bölgesini geçici ve güvenli bir şekilde devre dışı bırakmak amacıyla yaşayan kişilerin beynine manyetik darbelerin uygulandığı bir prosedürdür. TMS çalışmalarında araştırma katılımcısı, test edilecek beyin bölgesinin tam yerini belirlemek için önce bir fMRI makinesinde taranır. Daha sonra, katılımcı bilişsel bir görev üzerinde çalışırken veya öncesinde beyne elektrik stimülasyonu verilir ve stimülasyonun performans üzerindeki etkileri değerlendirilir. Katılımcının görevi yerine getirme becerisi stimülasyonun varlığından etkileniyorsa, araştırmacılar beynin bu belirli bölgesinin görevi yerine getirmek için önemli olduğu sonucuna varabilirler.

TMS'nin birincil avantajı, araştırmacının beyin yapılarının düşünceler, duygular ve davranışlar üzerindeki etkisi hakkında nedensel sonuçlar çıkarmasına izin vermesidir. TMS darbeleri uygulandığında, beyin bölgesi daha az aktif hale gelir ve bu deaktivasyonun araştırma katılımcısının yanıtlarını etkilemesi beklenir. Güncel araştırmalar, duygu ve bilişten sorumlu beyin bölgelerini ve bunların insanların niyeti nasıl algıladıkları ve ahlaki muhakemeye nasıl yaklaştıkları konusundaki rollerini incelemek için TMS'yi kullanmıştır (Kalbe vd., 2010; Van den Eynde vd., 2010; Young, Camprodon, Hauser, Pascual-Leone ve Saxe, 2010). TMS ayrıca migren, Parkinson hastalığı ve majör depresif bozukluk gibi çeşitli psikolojik durumların tedavisinde de kullanılmaktadır.

Araştırma Odağı: Siber Irkçılık

Nörogörüntüleme teknikleri, çevremizdekilere verdiğimiz tepkiler de dahil olmak üzere davranışlarımızı anlamak için önemli çıkarımlara sahiptir. Naomi Eisenberger ve meslektaşları (2003), başkaları tarafından dışlanan kişilerin duygusal sıkıntı bildirecekleri ve beyinlerinin görüntülerinin, beynin normalde fiziksel acının yaşandığı aynı bölümünde acı yaşadıklarını göstereceği hipotezini test etmiştir. Deneyde, 13 katılımcının her biri bir fMRI beyin görüntüleme makinesine yerleştirildi. Katılımcılara, yine fMRI makinelerinde bulunan diğer iki oyuncuyla bir bilgisayar “Cyberball” oyunu oynayacakları söylendi (iki rakip gerçekte yoktu ve tepkileri bilgisayar tarafından kontrol ediliyordu).

Katılımcıların her biri üç farklı koşul altında ölçülmüştür. Deneyin ilk bölümünde, katılımcılara teknik zorluklar nedeniyle diğer iki tarayıcıyla bağlantının henüz yapılamadığı ve bu nedenle ilk başta oyuna katılamayacakları, sadece izleyebilecekleri söylendi. Bu, araştırmacıların temel bir fMRI okuması yapmasına olanak sağladı. Ardından, ikinci bir dahil etme taraması sırasında, katılımcılar oyunu sözde diğer iki oyuncuyla birlikte oynadılar. Bu süre zarfında diğer oyuncular topu katılımcılara atmıştır. Üçüncü dışlama taramasında ise katılımcılar başlangıçta diğer iki oyuncudan yedi atış almış, ancak daha sonra iki oyuncu taramanın geri kalanında (45 atış) katılımcılara top atmayı bıraktığı için oyundan çıkarılmıştır.

Analiz sonuçları, frontal lobun iki bölgesindeki aktivitenin dışlama taraması sırasında dahil etme taraması sırasında olduğundan önemli ölçüde daha fazla olduğunu göstermiştir. Bu beyin bölgelerinin fiziksel acı yaşayan bireyler için aktif olduğu önceki araştırmalardan bilindiğinden, yazarlar bu sonuçların, başkaları tarafından sosyal olarak dışlanmayla ilişkili fizyolojik beyin tepkilerinin fiziksel yaralanma sonrasında yaşanan beyin tepkilerine benzer olduğunu gösterdiği sonucuna varmışlardır.

Daha ileri araştırmalar (Chen, Williams, Fitness ve Newton, 2008; Wesselmann, Bagg ve Williams, 2009), insanların çeşitli durumlarda dışlanmaya çeşitli duygu ve davranışlarla tepki verdiklerini belgelemiştir. Dışlandıklarını hissedenler, hatta başkalarının dışlandığını gözlemleyenler, sadece acı çekmekle kalmaz, aynı zamanda kendileri ve daha genel olarak insanlarla ilişkileri hakkında daha kötü hissederler ve başkalarıyla bağlantılarını yeniden kurmaya çalışmak için daha çok çalışabilirler.

Önemli Çıkarımlar

-Kadavraların beyinlerinin incelenmesi beyin yapısı hakkında keşiflere yol açabilir, ancak bu çalışmalar beynin artık aktif olmaması nedeniyle sınırlıdır.

-Lezyon çalışmaları, lezyonların farklı beyin bölgeleri üzerindeki etkileri hakkında bilgi verir.

-Hayvanlarda beyin aktivitesini doğrudan ölçmek için elektrofizyolojik kayıt kullanılabilir.

-Elektroensefalografi (EEG) gibi beyindeki elektriksel aktivite ölçümleri, beyin dalgası modellerini ve aktivitesini değerlendirmek için kullanılır.

-Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI), farklı aktiviteler sırasında beyindeki kan akışını ölçerek nöronların aktivitesi ve dolayısıyla beyin bölgelerinin işlevleri hakkında bilgi sağlar.

-Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS), devre dışı bırakmanın davranış üzerindeki nedensel etkilerini test etmek amacıyla küçük bir beyin bölgesini geçici ve güvenli bir şekilde devre dışı bırakmak için kullanılır.

Egzersiz ve Eleştirel Düşünme

Psikologların beyni inceledikleri farklı yolları düşünün ve farklı tekniklerin her biri kullanılarak incelenebilecek bir psikolojik özellik veya davranış düşünün.

Chen, Z., Williams, K. D., Fitness, J., & Newton, N. C. (2008). When hurt will not heal: Exploring the capacity to relive social and physical pain. Psychological Science, 19(8), 789–795.
Damasio, H., Grabowski, T., Frank, R., Galaburda, A. M., Damasio, A. R., Cacioppo, J. T., & Berntson, G. G. (2005). The return of Phineas Gage: Clues about the brain from the skull of a famous patient. In Social neuroscience: Key readings (pp. 21–28). New York, NY: Psychology Press.
Diamond, M. C. (1999). Why Einstein’s brain? New Horizons for Learning.
Eisenberger, N. I., Lieberman, M. D., & Williams, K. D. (2003). Does rejection hurt? An fMRI study of social exclusion. Science, 302(5643), 290–292.
Kalbe, E., Schlegel, M., Sack, A. T., Nowak, D. A., Dafotakis, M., Bangard, C.,…Kessler, J. (2010). Dissociating cognitive from affective theory of mind: A TMS study. Cortex: A Journal Devoted to the Study of the Nervous System and Behavior, 46(6), 769–780.
Kanwisher, N. (2000). Domain specificity in face perception. Nature Neuroscience, 3(8), 759–763.
Koenigs, M., Young, L., Adolphs, R., Tranel, D., Cushman, F., Hauser, M., & Damasio, A. (2007). Damage to the prefontal cortex increases utilitarian moral judgments. Nature, 446(7138), 908–911.
Kotowicz, Z. (2007). The strange case of Phineas Gage. History of the Human Sciences, 20(1), 115–131.
Macmillan, M. (2000). An odd kind of fame: Stories of Phineas Gage. Cambridge, MA: MIT Press.
Miller, G. (2008). The roots of morality. Science, 320, 734–737.
Van den Eynde, F., Claudino, A. M., Mogg, A., Horrell, L., Stahl, D.,…Schmidt, U. (2010). Repetitive transcranial magnetic stimulation reduces cue-induced food craving in bulimic disorders. Biological Psychiatry, 67(8), 793–795.
Wesselmann, E. D., Bagg, D., & Williams, K. D. (2009). “I feel your pain”: The effects of observing ostracism on the ostracism detection system. Journal of Experimental Social Psychology, 45(6), 1308–1311.
Young, L., Camprodon, J. A., Hauser, M., Pascual-Leone, A., & Saxe, R. (2010). Disruption of the right temporoparietal junction with transcranial magnetic stimulation reduces the role of beliefs in moral judgments. PNAS Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107(15), 6753–6758.

Önceki Ders: Beynimiz Düşüncelerimizi, Duygularımızı ve Davranışlarımızı Kontrol Eder

Sonraki Ders: Hepsini Bir Araya Getirmek: Sinir Sistemi ve Endokrin Sistem

Bu Blogda Ara

Üniversite Dersleri