Beden Duyu Korteksi

Beden duyu korteksi vücudun iç durumu hakkında duyusal bilgileri toplayan, değerlendiren ve yanıt veren nöronların bulunduğu karmaşık bir sistemdir. Isıyı hisseden termoreseptörler, dokunma duyusunu oluşturan mekanoreseptörler, tat ve kokuyu algılana kemoreseptörler ve ağrıyı algılayan nosiseptörler gibi duyu reseptörlerinin hepsi beden duyu korteksine bağlıdır. Aynı zamanda beden duyu korteksi 6. his denilen durumun oluşmasını sağlayan proprioreseptörler vasıtasıyla iç organların durumu hakkında da bilgi toplar. Ağırlık kaldırdıktan veya koştuktan sonra kaslarınızın ağrıdığını veya çok yemek yedikten sonra midenizde hazımsızlık olduğunu size bildiren işte bu proprioreseptörlerinizdir.

Beden duyu korteksi “alan” adı verilen çok sayıda işlevsel farklı bölgelere ayrılmıştır. Bu “alanlar” deri altından kasların iç dokusuna ve organların reseptörlerine kadar vücudun her bölgesinin yerini belirler. Beden duyu korteksinin alanları talamustan ve diğer beden duyu alanlarından gelen sinyallere bağımlıdır. Vücudun hangi organı aktif olarak çalışıyorsa beden duyu korteksi o organa yoğunlaşır. Örneğin yazı yazarken elleri kodlayan alanlar daha yüksek faaliyet gösterirken ayakları kodlayan alanlar daha pasiftir. Koşu bandında koşarken ise tersi bir durum görülür. Organlardan gelen duyusal sinyaller nöronların davranışlarını değiştirebilir ve o uyarana karşı nöronları daha hassas yapabilir. Bu durum aslında günlük hayatta sıkça karşılaştığımız bir hadisedir. Müzik aletini yeni çalmaya başlayan bir kişi başlangıçta çok harika melodiler çalamaz ve enstrümanına yabancıdır. Zamanla yaşlı insanların “el melekeleri” denilen refleksler hızlanır ve beden duyu korteksi de enstrümanı iyice kodlar. Böylece beyin enstrümanı tutmaya ve doğru notaları çalmaya daha az enerji harcarken müzik ahengini oluşturmak için daha fazla çaba harcar. Beden duyu korteksi içinde cereyan eden bu tür değişiklikler aksonların büyümesi, yeni nöronların alanlara katılması ve mevcut sinir hücrelerindeki hücresel değişikliklerle sağlanır.

Beden duyu korteksinde plastisite

Yetişkin memelilerde kortikal nöronların tepki durumları gelen duyusal sinyallere bağlı olarak değiştirilir böylece ilgili uyarandan gelen sinyallere karşı daha hassas yanıt verebilirler. Nöronlarda meydana gelen bu tür değişiklikler duyusal ve algısal becerilerde kalıcı gelişim sağlamak için çok önemlidir. Ayrıca sinir sisteminin felç gibi olaylardan hasar gördüğü durumlarda kalan nöronlar en yüksek verimi sağlamak ve kaybedilen iş gücünü telafi etmek için davranışlarını düzenlerler. Bir uzvun kesilmesi gibi büyük çapta duyusal sinyalin kesildiği vakalarda beden duyu korteksinin nöronları kendini tekrar düzenler. Bu düzenleme esnasında kesilen uzvun serbest sinir uçlarında inflamasyon olduğu takdirde beyne sürekli yanlış sinyal gönderebilir ve bunun sonucunda hayalet uzuv sendromu ortaya çıkabilir. Araştırmacılar beyin plastisitesinin yararlı yönünün nasıl kullanabileceklerini ve zararlı yönünün ise nasıl engellenebileceğini halen araştırıyorlar.

Beden duyu korteksinin ve sisteminin organizasyonu

Beden duyu sistemi vücudun her yerinden duyusal sinyaller aldığı için çok karmaşık bir çalışma ağına sahiptir. Sinyallerin vücuttan alanlara taşındığı başlıca yolakların birinde kapsüllü, düşük eşiğe sahip deri mekanoreseptörler omurilik – beyin sapı – talamus yolunu izleyerek beden duyu korteksine ulaşır. (Figür 1)

Beyin hasarından sonra beden duyu korteksindeki esnekliği konu alan araştırmaların çoğu anterior parietal korteksin 3b alanındaki değişiklikleri içerir. İnsanlarda dokunma duyusu 4 periferal nöron kanalının nöral faaliyetinin kombinasyonlarına bağlıdır. Bu dört kanaldan ikisi hızlı bir şekilde uyaranlara uyum sağlarken diğer ikisinin uyum sağlama becerisi daha yavaştır. Örneğin elinizi mermer bir yüzeyde gezdirirken hemen pamuğa dokunun. Elinizdeki hızlı uyum sağlayabilen reseptörleriniz sayesinde iki yüzeyi birbirinden çok hızlı bir şekilde ayırt edebilirsiniz. Dokunma duyusuna ait tüm bu sinyaller az önce bahsettiğimiz yolak ile talamusun ventroposterior çekirdeğine gelir ve buradan anterior parietal korteksin 3b alanının 4. tabakasına, 1. alanın 3 tabakası gibi kısımlarına dağılır. Daha bitmedi! 3b alanına gelen bilgi işlendikten sonra anterior parietal korteksin 1, 2 ve 3a alanlarına, ikincil beden duyu korteksi (S2) ve lateral sulkusta yer alan lateral parietal korteksin parietal ventral alanına dağıtılır. Sinyallerin dağıtımı devam ediyor! Bu bölgeler bilgileri işledikten sonra sinyalleri motor kortekse, lateral ve posterior parietal korteksteki diğer alanlara da gönderir. Henüz daha dikkat, hafıza ve öğrenme mekanizmalarından bahsetmedik bile. Bunlar sadece duyusal sinyalin beyinde hangi merkezlere uğradığının küçük bir kısmı.

His kaybının anlık sonuçları

Maymun ve sıçanlar üzerinde yapılan araştırmalarda dokunma duyusunun ani olarak ortadan kaldırılması beyinde o bölgeyle ilişkili nöronların bir anda pasifleşmesine neden olduğu görülüyor. Bu olay sadece beden duyu korteksinde değil sinyallerin kortekse çıkana kadar izlediği omurilik, beyin sapı gibi merkezlerindeki nöronlarında da oluyor. Örneğin omuriliğin 1a bölgesinden gelen sinyaller sol elin kesilmesinden dolayı ortadan kaldırılırsa 1a bölgesinin beyin sapı ve talamustaki uzantısı da artık sol elden gelen sinyallere yanıt vermeyecektir. Nadir görülen durumlarda nöronlarda oluşan bozukluklar sonucu sinir sisteminin kendini yeniden organize edememesi sonucu hayalet uzuv sendromu, huzursuz bacak sendromu gibi rahatsızlıklar görülüyor.

Primatlarda his kaybından sonra plastisite durumu

Primatlarda ani his kaybından dolayı ilgili nöronların bir anda pasifleştiğinden yukarda bahsetmiştik. İlerleyen zamanlarda beyin kaynaklarını en iyi şekilde kullanmak için pasifleşen nöronları tekrar organize ederek aktifleştirir. Eğer yok olan duyusal sinyaller az miktarda ise modelleme işlemi kısa sürer ve pasifleşen nöronlar 2-3 hafta gibi bir sürede yeni özelliklerle yeni görevlerine atanırlar. Bu süre zarfında organlardaki duyu ve motor nöronlarından korteks nöronlarına kadar tüm seviyelerde aksonlar ihtiyaca göre uzatılır ve yeni sinapslar kurulur. Nöronların kendi içlerinde de engelleyici nörotransmitter ve reseptörlerin miktarı azaltılır ve böylece kalan sinyallere daha hassas hale getirilir.

Kol kesilmesi gibi daha büyük çaptaki his kayıplarında beynin kendini tekrar modelleme süresi aylarca, yıllarca sürer. Yapılan bir araştırmada sol eli kesilen bir kişinin beden duyu korteksinde 31 yıl sonra bile kesilen el ile bağlantılı nöronların hala aktif olduğu bulunmuştur. Beyin korteksi zaman içinde gelen sinyallerin dağılımına göre kendini sürekli şekillendirir ama bu sürecin ne zamana kadar devam ettiği tam olarak bilinmiyor. Aynı zamanda talamus nöronlarında da değişiklikler gözlenir. Beynin üst düzey yerlerindeki uyumun sağlanması için daha alt birimler olan beyin sapı ve omurilikten gelen sinyallerin çok kritik bir rolü vardır.

Duyusal sinyalleri sonucunda oluşan plastisite

Duyu sinyalleri ve öğrenme mekanizması “kullanıma bağlı plastisite” adı verilen değişimleri tetikler ve böylece beden duyu korteksinde plastisite süreci başlar. Gelişim süresince bedenin bir kısmı çok fazla duyu sinyali alır bir kısmı ise hiç sinyal almazsa beyinde de daha fazla sinyal alan vücut bölgesi daha iyi kodlanır. Bu tür duyusal tecrübeler beyin ve vücut arasındaki bağlantının ve koordinasyonun sağlanması açısından çok önemlidir. Duyusal tecrübelerin eksikliğinde ise beden duyu korteksindeki nöronlar yeterince faal olamayabileceğinden hasar ömür boyu kalıcı olabilir.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar

1. Kaas JH (2004) Somatosensory System. In: Paxinos G, Mai JK (eds) The Human Nervous System Academic, New York, pp 1059–1092
2. Bolanowski SJ, Gescheider GA, Verrillo RT (1994) Hairy skin: psychophysical channels and their physiological substrates. Somatosens Mot Res 11:279–290
3. Jain N, Catania KC, Kaas JH (1997) Deactivation and reactivation of somatosensory cortex after dorsal spinal cord injury. Nature 386:495–498
4. Jain N, Florence SL, Kaas JH (1995) Limits on plasticity in somatosensory cortex of adult rats: hindlimb cortex is not reactivated after dorsal column section. J Neurophysiol 73:1537–1546
5. Kaas JH, Florence SL (2001) Reorganization of sensory and motor systems in adult mammals after injury. In: Kaas JH (ed) The mutable brain. Harwood Academic Publishers, Amsterdam
6. Darian-Smith C, CiferriMM(2005) Loss and recovery of voluntary hand movements in the macaque following a cervical dorsal rhizotomy. J Comp Neurol 491:27–45
7. Pons TP, Garraghty PE, Ommaya AK, Kaas JH, Taub E, Mishkin M (1991) Massive cortical reorganization after sensory deafferentation in adult macaques. Science 252:1857–1860
8. Florence SL, Kaas JH (1995) Large-scale reorganization at multiple levels of the somatosensory pathway follows therapeutic amputation of the hand in monkeys. Neuroscience 15:8083–8095
9. Jain N, Diener PS, Coq JO, Kaas JH (2003) Patterned activity via spinal dorsal quadrant inputs is necessary for the formation of organized somatosensory maps. J Neurosci 231:10321–10330