Prof Dr Kamil Uğurbil, Minnesota Uni, dünyanın en güçlü MR cihazını geliştiren ekibin başı olarak geçtiğimiz günlerde basında yer aldı. İki yıl önce de ülkemizde Vehbi Koç ödülüne layık görülmüştü. Kendisiyle 1994’de ABD’de çalıştığım dönemde yapıp Cumhuriyet Bilim Teknik’te yayımlamış olduğum röportaj/yazı, bir bilim insanının ve buluşların onlarca yıl içinde nasıl evrildiğini gösteriyor.
Biz yaşarken beyinimizde neler olduğunu, coğrafyanın (yani nöroanatominin) nelere sahne olduğunu anlamak için, hayatın bütün ayrıntılarının resmedilebilirliğini beklemek boşuna. Ama yaşadıklarımızın beyin coğrafyası sınırları içindeki ve o andaki sonuçlarını görmenin zamanı geldi. Fonksiyonel manyetik rezonans yöntemiyle beyin işleyişinin görüntülenebilmesi beyin araştırmalarının çehresini değiştirecek. Eğer bu bir tür Rönesans ise, öncüleri arasında bir Türk fizikçisi var. Kamil Uğurbil beyni anlamaya ve hayatı açıklamaya girişen fizikçilerin ilki değil ama, başarıya yaklaşan ilklerden birisi.
Beyin haritaları canlanıyor. Atlaslarda, tomografi ya da manyetik rezonans görüntülerinde gördüğümüz kıvrımlar, köşeler, kabartılar ve olukların hareketlenmesi ‘beyin işleri’yle uğraşan herkesi allak bullak etti. Yaşananların beyinlerimizdeki yansımalarını gözlerimizle görmek, tahmin ettiğimiz ya da etmediğimiz şeyler bulmak, umulmadık işlerle karşılaşmak bilinmedik denizlerde seyretmeye benzemiyor mu?
Aynı yolculuğa yüzyıllardır çıkan diğerlerinin bıraktıkları izler, yazıp-çizdikleri rota tarifleri bir noktadan sonra yetersiz kalıyor. Karşılaşacaklarımız hakkında binlerce yıldır yazılan ve söylenenlerin hangisine dayanacağız. Beynin nasıl işlediğine dair ortaya atılan teoriler, beynin nasıl işlediğini görmemize yardımcı olacak mı? Üstüne üstlük, beynin işleyişini görmek nasılına cevap olacak mı? Bu kuşkucu soruların çoğunun kesin cevabı ortada değil henüz.; ama iyimser olmak için çok neden var.
Bu iyimserliğin baş noktasına gitmeli, Araştırmacıların elindeki manyetik rezonans (MR) aygıtı nereden çıktı? Bu sorunun cevabını alacağım kişi, Dr. Kamil Uğurbil. Uğurbil bir fizikçi. MR teknolojisini beyin ve kalp görüntülenmesinde bugün bulunduğu noktaya getiren kişilerden birisi. Şu anda da (1994), ABD’nin en güçlü (bu gücün ne demek olduğunu birazdan anlayacaksınız) üç MR aygıtından birinin kullanıldığı Minnesota Üniversitesi’ndeki MR araştırma merkezini yönetiyor. Uğurbil’le konuşmaya MR’ın nasıl olup ta böylesine güçlü bir görüntü oluşturucu haline geldiğini sorarak başladım. “1950’lerde manyetik rezonans kavramını ortaya atanlardan Pourcel, teorik fizik’e bir katkı yaptığını ancak manyetik rezonansın öyle fazla kullanım alanı bulacak bir şey olmadığını düşünüyordu. Örneğin, atom çekirdeğinin manyetik alanından yararlanarak, nükleer enerji düzeylerini ölçmek, pratik sonuçlardan birisiydi”. Sonra, biyolojik süreçlerin MR kullanarak görüntülenebildiği ortaya konuyor. Columbia’da fizik doktorasını tamamlayan Uğurbil, biyolojiye de merak sarıp, Bell Laboratuvarları’na girdiğinde manyetik rezonans kullanarak hücre işlevlerini inceleyen küçük bir gruba katılıyor. Bell Laboratuvarları, “AT and T” şirketine ait bir tür özel bilimsel enstitü, o dönem. MR grubu, MR spektroskopiyi kullanarak hücredeki metabolik süreçleri belirlemekle meşgul. Bir süre sonra, Bell’deki grup ABD’deki diğer araştırma kurumlarına dağıldığında, gruptakilerin pek çoğu MR’ın görüntü oluşturma özelliğiyle ilgilenmeye başlıyor. Görüntü nasıl oluşuyor? “Su moleküllerindeki hidrojen atomunun çekirdeği, manyetik alanın etkisiyle, radyo dalgaları yaymasına neden olan bazı değişikliklere uğruyor.
Bu dalgalar belli dokulara özgü frekans farklılıkları gösteriyorlar”. Anladığım kadarıyla, manyetik alan etkisi altındayken oluşan bu dalgalar, görüntüye “ tercüme edildiklerinde” kaynaklandıkları dokulara özgü karakteristikleri beraberlerinde taşıyorlar. Bildiğimiz MR görüntüleri böyle elde ediliyor.
Beyne kan hücum edince. Uğurbil’in Bell Laboratuvarları döneminden bu yana iş birliği yaptığı Seiji Ogawa, manyetik rezonansın “fonksiyonel” ya da “hızlı”diye bilinen şeklinin öncülüğünü yapmış. Ogawa’nın gözlemi şu: Damarları çevreleyen dokulardaki su moleküllerinin manyetik özellikleri, damarın içindeki kanın oksijen miktarıyla ilişkili. Kandaki oksijen bol ise (yani, kan oksijeni dokuya aktarmaktaysa!) manyetik alan daha zayıf. Dolayısıyla, oksijenin çok tüketildiği bölgeyi, damardaki oksijen miktarı değişikliğinden kestirmek mümkün. Beyin (ya da kalbin) hangi bölgesi daha fazla aktif ise, o bölgede yükünü boşaltan oksijenle dolu damarlar da görüntülenebiliyor.
Peki ama, görüntülenenler damardaki oksijen alışverişi... Sinir hücrelerinin nasıl işlediğini yine göremiyoruz. Hem ne belli, görüntülenen bölgenin, aslında başka bölgelerde kullanılıp, “hücum eden” kandan ibaret olmadığı? Yani, görüntüde işliyor diye gördüğümüz yer iş olup bittikten sonra atıkların bırakıldığı bölge olabilir. “Evet, “dedi Uğurbil. “Ama sağ elinizi oynattığınızda daha farklı sinyal yayan bölge, önceki çalışmalarda başka yöntemlerle de sağ elle ilişki bulunduysa, bu kuşkular biraz dağılmıyor mu?”
Elektrofizyolojik çalışmalarda el hareketleriyle bağlantısı görülen bir bölge MRI’da da “parlayıveriyorsa”, şaşakalmaktan başka ne kalıyor bize ? Sadece bu mu, bir başka yazıda sözünü ettiğim, Broca’nın keşfettiği, konuşma ile ilgili beyin bölgesini düşünün. Şimdi aynı bölge (sol ön), konuşma anında “ekranda” pırıl pırıl beliriveriyor. Üstelik, Broca’ya göre avantajlıyız; bu durumu saptayabilmek için kişinin bir inme geçirip, konuşma yetisini yitirmesini (sistemin bozulmasını) beklemememize de gerek yok.
“Fonksiyonel MR çok heyecan verici bir gelişme. Özellikle beyin ve davranış arasındaki ilişkinin anlaşılması yolunda bir sıçrama,.” diye devam etti Uğurbil. “Klinik uygulama açısından da önemli tabii ki. Beyin cerrahları için mesela, konuşma merkezinin yerini saptamak ameliyatı zararsız sonuçlandırmak açısından yararlı..” Ama insan beyninin nasıl işlediğinin anlaşılması yolunda ki çalışmalara katkısı, ölçülemez derecede büyük. Pek çok kavram alt üst olacak belki; hiç akla gelmedik soruların cevaplarını arayacağız.
Uğurbil’in ekibinin Science dergisinin (1994 yılının) Temmuz sonundaki sayısında yayımlanan çalışmaları, beynin düşündüğümüzden karmaşık organizasyonunun bir göstergesi, “Karmaşık” tam uymadı aslında, düz “sebep-sonuç” ilişkilerinden ziyade karşılıklı etkileşen sistemlere dayanan ve yerleşik düşünüşü zorlayan bir mekanizma, demek istiyorum. Science’da sonuçlarını yayımladıkları çalışmada beynin sol ve sağ yarım kürelerinin el hareketlerinden nasıl etkilendiği araştırılmış. Aynı hareket sol elle yapıldığında, beynin hem sağ hem de sol yarımküreleri “pırıldıyorlar”. Kimilerinin hiç beklemediği, kimilerinin ise teorik modellerinin bir köşesinde yıllardır kanıtlanmayı bekleyen pek çok şey “fonksiyonel MR” ile aydınlanabilecek mi?
Her şeyi öğrenmek. Uğurbil’e göre ümitli ve iyimser olmamak için hiçbir neden yok. Ancak, araştırmalar basitten karmaşığa adım adım ilerleyen bir rol izliyor. Her adım bir sonrakinin hazırlayıcısı.. Hareketlerin ya da basit dil işlevlerinin görüntülenmesi bir süre sonra karmaşık düşünce süreçlerine ve duygulara uzanabilir. Şaşırtıcı şeylerden birisi görüntülenen hücre kümelerinin düşünüldüğü kadar derli toplu olmaması. Kişiden kişiye büyük ölçüde değişiklik gösteren işlevlerden birisi dil. Hem beynin farklı bölgelerine yayılan bir aktivite gözleniyor, hem de filanca kişideki bölgenin koordinatları falanca kişininkini tutmayabiliyor.
Uğurbil’in ekibinde nöropsikologlar, fizyologlar, fizikçiler gibi temel bilimcilerin yanısıra nöroloji, nöroşirürji ya da psikiyatri gibi tıp dallarından kişiler var. Çekirdek gruptakiler, asıl uzmanlıkları ne olursa olsun diğerlerinin alanları hakkında da bilgi sahipleri. Bu “interdisipliner” grup, MR’ın beyin-davranış araştırmalarına uygulanmasında kaçınılmaz bir öge. Doğru ve ilginç sorular sormak, bu sorulara alışılmadık denenmedik yollardan cevaplar bulmak ancak farklı bilgi alanlarının bir arada temsili ile mümkün.
Hoş, soruların çoğu binlerce yıldır sorulagelenler; kimiz; neyiz; nasıl varız; nasıl düşünüyor, nasıl hissediyoruz ? Bizi biz yapan şey ne? Hipokrat ya da Herakleitos’tan İbn-i Haldun’a kadar uzatılabilecek, bitmek bilmez bir listeyi dolduran düşünen kişilerin sorduğu sorular. Dikkatimi çeken nokta, bu kişilerin tek tek, hem hekim, hem de kimyacı, hem şair, hem yazar, hem matematikçi hem de filozof olmaları. Onların tek bir kişide cisimleştirdikleri, tek bir kişiye sığdırabildikleri “interdisipliner” yapının bir türünü, biz her bilgi alanından bir kişi alarak mı yapıyoruz?
Fizik ve beyin. Uğurbil’e fizikçilerin bu işte (manyetik rezonans) başı çekmeleri hakkında ne düşündüğünü sordum. Temel buluşun onlar tarafından yapılmış olması dışındaki hangi etkenler, fizikçileri beyin-davranış araştırmaları dünyasının önemli bir parçası haline getirmişti? “Fizikçilerin eğitimlerinin odak noktasını temel bazı kavramları anlamak oluşturur. Olgulara yön veren temel yasa ve kurallar fiziğin malzemesidir. Dolayısıyla, eğitimimiz, kavram geliştirmeye, doğayı bazı temel yasalarla açıklamaya yatkın bir kafa yapısı oluşturuyor biraz,” diye cevap verdi. Hayatı anlamaya ve açıklamaya çalışanların çoğunun, en azından, “fizikçi kafalı” olması da pek rastlantı değil herhalde.
Beyinde olup-bitenlerin tek tek hücrelerden ziyade, bu hücrelerin bir araya gelerek oluşturduğu sistemlerin incelenmesiyle anlaşılabileceğini düşünenler beynin hiç çizilmemiş cinsten haritalarını hazırlıyorlar. Bu haritalarda, denizleri görmeyeceğiz sadece. Denizin dalgalarını, meltemi, yağmuru ve fırtınayı gösteren haritalar olacak bunlar. Zamâne Piri Reisleri’nin haritalarının da böyle olması beklenir. (1994)
