Beyin Kabuğu- Korteks: Sinir Sisteminin Bilinçli İşlevlerine Aracılık Eden En Üst Düzey Bütünleştirme Bölgesi
Beyin kabuğu, her iki beyin yarım küresini dıştan sara, 2-3 mm kalınlığında bir örtü gibidir. Farklı tip sinir hücresi ve glia hücrelerinden oluşur. Beyin kabuğundaki sinir hücresi sayısının 25 milyar, sinaps sayısının ise yaklaşık olarak 300 trilyon olduğu düşünülür. Beyin kabuğu, insanda oldukça kıvrımlı bir yapıya sahiptir. Kıvrımlar sayesinde, beyin kabuğunun yüzey alanı genişler. Beyin kabuğu kıvrımlarını oluşturan girintilere sulkus, çıkıntılara ise girus adı verilir.
Omuriliğin merkezi alanı gibi beyin kabuğunda, sinir hücrelerinin gövdeleri bulunur. Bu nedenle özel boyalarla boyandıklarında gri görünürler.
- Mikroskobik olarak incelendiğinde, beyin kabuğu yatay şekilde organize olmuş tabakalı bir yapıya sahiptir.
Beyin Kabuğu Altı Tabadan Oluşur
Altı tabakadan oluşan beyin kabuğu yapısına, evrimsel sürecin geç aşamalarını yansıtacak şekilde, yeni kabuk-neokorteks adı verilir. Beyin kabuğunun yüzeysel tabaklarındaki lifler beyin kabuğu içindeki bağlantıları yaparlarken, derin tabakalardan çıkan lifler talamus, striatum, beyin sapı gibi daha derin bölgelere gider.
Beyin kabuğundan kaynaklanan efferent lifler dışında, beyin kabuğuna diğer beyin bölgelerinden gelen afferent lifler de mevcuttur. Bunların içinde talamustan gelenler, önemli bir yer tutar. Ayrıca yatay organizasyona sahip olan beyin kabuğu, dikey şekle de sahiptir. Tüm korteks, dikey kolonlar şeklinde biçimlenmiş, modüler bir yapıdadır. Her bir modül fonksiyon açısından bir ünite gibi davranır.
- Beyin kabuğu derin suluklarla frontal, pariyetal, oksipital ve temporal olmak üzere, 4 ana loba ayrılır.
- Beyin kabuğunu oluşturan girintilere sulkus, çıkıntılara ise girus denilir. Beyin kabuğu derin suluklar ile 4 lob ana bölümde incelenir.
Bu loblarda;
- Duysal sinyallerin ulaştığı duysal alanlar.
- İstemli hareket sinyallerin başlatıldığı motor alanlar.
- Motor, duysal ve limbik sinyalleri alarak, işleyen asosiasyon-ilişkilendirme alanları yer alır.
Korteksteki ilişkilendirme alanları, diğer korteks alanları ve korteks altı yapılardan kaynaklanan sinyalleri işler, tek ya da farklı duysal kaynaklardan gelen bilgiyi bütünleştirir ve duysal sistemle motor yanıtlar arasında bağlantıları kurar. Karmaşık bilişsel işlevler, ilişkilendirme alanlarının etkinliği ve karşılıklı etkileşimi sonucu gerçekleşir. Bu nedenle algı, kavrama, düşünme, amaca yönelik eylem gibi işlevler ilişkilendirme alanlarının uygun çalışmasını gerektirir.
- Birincil duysal ve motor alanlar, ilişkilendirme alanları. Bilgi daha üst ilişkilendirme alanlarına çıktıkça, işlenen bilginin daha karmaşık ve bütünleşik bir hal aldığı düşünülebilir.
Frontal Lobda Motor, Ön Motor ve Ön İlişkilendirme Korteksi Bulunur
Frontal lobun en arka girusu birincil motor kortekstir. Birincil motor alanlar, kaslara giden komutların çıkış bölgesidir. Motor korteksten kaynaklanan uyarılar direkt olarak kasları uyaran motor nöronlara ya da beyin sapı ve öne beyinde bulunan hareketle, ilgili çekirdeklere gider. Motor kortekste vücudun temsili bir haritası mevcuttur. buna motor homunkulu-küçük insan denir.
- Motor homunkulus insana benzer fakat gerçek vücut ölçüleri ile orantılı değildir. Yüz ve eller gibi ince motor hareketlerin olduğu bölgeleri uyaran alanlar motor kortekste daha fazla yer işgal eder. Bunun nedeni, bu bölgeleri uyaran motor sinirlerin sayısının daha fazla olmasıdır. Motor kortekste belirli bir nokta, elektrot yardımıyla uyarılırsa, sanki istemli bir komut verişmiş gibi vücudun çaprazında o bölgeye denk gelen kas ya da kas grubunda kasılma yanıtı oluşur. Hareketin gerçekleştirilmesinde motor korteks tek başına görev yapmaz.
Motor korteksin hemen önünde yer alan, ön-motor alanlar, hareketin planlanması aşamasında aktif olan, istemli hareket kalıplarının oluşturulduğu korteks bölgeleridir. Bir kişiden belirli bir hareketi yapması istendiğinde, ön-motor alanlardaki aktivite artışı, hareketle ilgili kaslara giden komutların verildiği motor korteksin aktivitesinden önce başlar.
Ön-Anterior ilişkilendirme alanı frontal lobun, en ön kısmında motor ve ön motor korteksin önünde yerleşmiştir. Bu bölgeye prefrontal korteks adı verilir. Prefrontal ilişkilendirme alanı; yargılama, uygun davranışsal yanıtların seçimi, geleceğe yönelik planlama ve işleyen bellek gibi işlevlerde özelleşmiştir.
- Ön ilişkilendirme alanlarının işlevlerini yansıtan bilinen, ilk tarihsel örnek 19. Yüzyılda yaşamış olan Phineas Gage adındaki demi yolu işçisinin geçirdiği kazayla alakalıdır. Kafatasına saplanan demir bir çubuk, Gage’nin özellikle prefrontal korteksinde yaygın hasara ve hasarın sonucunda ise kişilik değişimi olarak açıklanabilecek, davranışsal değişikliklere neden olmuştur. Kazadan önce, sosyal kuralara uyan, çalışkan ve uysal biri olan Gage, iyileşme dönemini atlattıktan sonra, tamamen değişmiş, sorumsuz, işsiz ve sosyal kuraları hiçe sayan bir insan haline gelmiştir. Arkadaşlarının, onun hakkında söyledikleri sözse, “ Gage artık Gage değil” şeklinde olmuştur.
Pariyetal, Oksipital ve Temporal Loblarda Duysal ve İlişkilendirme Alanları Bulunur
Vücudun dış yüzeyinden gelen somatik, iç kulaktan gelen işitme, gözden gelen görme, dilden gelen tat duyularına ait sinyalleri taşıyan lifler önce talamustaki her bir duyu sistemi için özelleşmiş çekirdeklere ulaşır. Bu çekirdeklerden kalkan lifler ise kortekste yer alan, ilgili duysal alanlara yayılırlar. Duysal alanlar içinde, görme korteksi oksipital lobda, işitme korteksi temporal lobda, somatik ve tat ile ilgili somatik-duysal korteks ise pariyetal lobda yer alır.
Talamustan sonra, kortekse ait ilk uğrak yeri olmaları nedeniyle bu alanlara sırasıyla birincil görme korteksi, birincil işitme korteksi ve birincil somatik-duysal korteks adı verilir. Birincil duysal korteks alanlarında almış oldukları duyuya ait reseptör dağılımını temsil eden duysal haritalar bulunur.
- Somatik duyularla ilgili vücut yüzeyindeki basınç, dokunma, ağrı, sıcak ve soğuk gibi uyaranlara özelleşmiş reseptörlerde oluşan elektriksel sinyaller aksiyon potansiyelleri şeklinde, duysal-somatik sinir lifleriyle omurilik ya da beyin sapı düzeyinde merkezi sinir sistemine girer. Talamus üzerinden, pariyetal lobun ön tarafında yerleşmiş olan, birincil somatik-duysal kortekse ulaşır.
Duysal Sinirler
Duysal sinyaller, bu yol boyunca reseptörlerin konumlarına uygun yerleşim planı korunarak kortekse kadar ulaşır. Böylelikle somatik-duysal kortekste vücudun dış duvarı temsil edilmiş olur. İlgili temsili harita, motor korteksteki gibi vücudun bölümleriyle orantılı değildir.
Parmak uçları, dudaklar ve yüz gibi dokunma duyusunun en hassas olduğu bölgeler (bu bölgelerinin hassasiyetin üst düzeyde olmasının sebebiyse, daha fazla reseptör bulunmasıdır) daha geniş alan kaplarken, sırt bölgesi gibi duyarlılığı zayıf bölgelerin kortekste işgal ettiği alanlar çok daha küçüktür.
- Böylece, insan somatik-duysal korteksinde, insanı andıran fakat orantısız -aslında reseptör sayısıyla orantılı- hayali bir resim oluşur.
Bu duysal temsile homunkulus denir. Somatik-duysal korteksin belirli bir bölgesi, örneğin; sağ küçük parmak ucunda bir bölgenin temsil edildiği alan, bir elektrot ile uyarılırsa bu bölgeye uyan dokunma gibi somatik bir duyu algılanır. Aslında parmak ucunda hissedilen yerde değil, sadece bu bölgeden kaynaklanan sinyallerin kortekse ulaştığı yer uyarılmıştır ve uyaran hissedildiği gibi mekanik bir uyaran değil, elektriksel bir uyarandır.
Benzer şekilde, ışık tarafından uyarılan gözün arka (retina) tabasındaki reseptörlerin dağılım şekli korunarak birincil görme korteksinde retinaya ait temsili bir harita oluşur. Burada da görmenin en iyi olduğu, reseptörlerin en yoğun bulunduğu, retinanın merkezi bölümü birincil görme korteksinde çok daha geniş bir yer tutar.
Birincil işitme korteksinde haritalanan sese ait özellik:
İç kulakta bulunan işitme reseptörleri ses frekanslarına duyarlılıklarına göre, önden arkaya doğru sıralanmışlardır. İşitme korteksinde de bu plan korunmuş olup, işitme korteksinde bir frekans haritası oluşur.
- Kortekste, birincil duysal alanların hemen dışında yer alan, o duyu için özel ikincil duysal alanlar mevcuttur. Bu bölgelerde tek bir duyu sistemiyle alakalı, fakat duyunun farklı özellikleri işlenir. Bu sebeple de bu bölgeler, tek duyu ile alakalı ilişkilendirme alanları şeklinde adlandırılırlar.
- Örneğin görme ile ilgili birincil görme korteksine ulaşan bilgi, görmeyle alakalı ilişkilendirme alanlarına iletilir. İlgili bölgelerde ışık şiddeti, renk bilgisi, biçimler gibi farklı özelliklere ayrılarak işlenir. Benzer şekilde, dokunulan bir cisimle alakalı somatik alanlardan birincil somatik-duysal kortekse ulaşan bilgi, ikincil somatik-duysal alanlarda, bu cismin doku, boyut, şekil gibi özellikleriyle işlenir.
Oksipital, temporal ve pariyetal lobların birleşim bölgesinde, duysal ve tek duyu ile ilişkili ilişkilendirme alanları dışında kalan, çoklu-duysal ilişkilendirme alanı bulunur. ( Arka ilişkilendirme alanı) Bu ismi almasının nedeniyse, tüm duyulara ait birincil ve ikincil duysal alanlardan gelen bilgiyi bütünleştirmesi, yorumlamasıdır.
Bu bölge algı, içsel ve dışsal uyaranlara dikkatin yönlendirilmesi ve dil becerilerinde özelleşmiştir. Limbik ilişkilendirme alanı ise beyin yarım kürelerinin iç yüzeyinde temporal, frontal ve pariyetal loblara uyan bölgelerde yer alır. Limbik ilişkilendirme alanları, duysal, motor ve limbik sistem devreleriyle bağlantılıdır.
