Biyomanyetizma: Bilimin Yeni Yüzü
Canlýlar ile manyetizma iliþkisi hep gizemli bir fenomen olarak ilgi çekmiþtir, ancak konunun sistematik ve bilimsel olarak incelenmesi oldukça yenidir. Biyomanyetizma, bilim dünyasý içinde canlý organizmalar ile elektro-maynetizma arasýndaki iliþkiyi araþtýran, týp, biyoloji, fizik gibi birden çok anabilim dalýný ve mühendislik uygulamalarýný kapsayan yeni bir bilimsel araþtýrma sahasýdýr. Ýlk aþamada bilim adamlarý elde ettikleri sonuçlarý beyin fonksiyonlarýný açýklamada ve beyinde meydana gelen rahatsýzlýklarýn tedavisinde kullanmayý öngörüyorlar. Ayrýca yeni bulgular doku mühendisliði ve rejenarativ (yeniden oluþturma) týp uygulamalarýnda kullanýlmaya baþlayacak.
Bilim adamlarý için, uzun yýllardýr idrak, hafýza ve öðrenme gibi beyin fonksiyonlarýný teþhis etmek, adeta gerçekleþmesi zor bir hayal gibi idi.Cerrahi olmayan beyin fonksiyonlarýný ölçme teknolojilerindeki son geliþmeler örneðin, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve manyetoensefalografi (MEG) beyin fonksiyonlarýnýn yerlerinin belirlenmesine imkân vermeye baþladý. Bu teknolojik geliþmelere raðmen beyin fonksiyonlarýnýn dinamiklerini (hareketlerini) anlamak, hâlâ oldukça zordur. Çünkü bu dinamikler, saniyenin binde biri kadar kýsa bir süreçteki, beynin nöron aðlarý arasýndaki fonsiyonel bölgelerin ve dinamiklerinin iliþkilerini ve oluþan deðiþimleri kapsar.
Bu alanda henüz deneme aþamasýnda olan bir çalýþma ise hayli ilgi çekici. Yapýlan bu çalýþmada yüksek çözürnülükte (high temporal resolution) ve milimetre düzeyinde uzamsal çözünürlükte yeni bir görüntüleme metodu geliþtirilmiþtir. Bu yöntem, beyinde elektriksel sinir aktivetisinin görüntelenmesine yarayan akým daðýtým metodunu kullanarak, beynin bölgesel manyetik uyarýmý ile nöron aktivitesini düzenlemektedir.Bu yeni metodda 8 sayýsý biçimindeki bir bobin kullanýlarak beyne dýþarýdan bölgesel olarak manyetik uyarý gönderilir. (TMS, transcranial magnetic stimulation). Bu bobine, kafanýn üstünde saniyenin yüzde biri zamanda güçlü bir elektrik akýmý ugulandýðý zaman, 1 telsalýk bir manyetik alan palsý (pulse) üretilir. Bu manyetik alan palsý, beyinde dairesel akýmlar oluþturarak sinir sistemini uyarýr. Üretilen bu elektrikle eðer beynin vücudun hareketini saðlayan kýsýmý uyarýlýrsa vücutta istem dýþý hareketle meydana gelir, örneðin parmaklarýn hareket etmesi ile ilgili bölge uyarýlýrsa istem dýþý hareket eder. Gerçekleþtirilen bir deneyde beyinin korteks tabaksýnda belirlenen 3 ile 5 mm yüzeysel alanlarýn uyarýlmasý baþarýlmýþtýr.
TMS'nin beynin foksiyonlarýnýn ve yapýsýnýn incelenmesini acýsýz ve aðrýsýz bir biçimde saðlamasý en önemli avantajýdýr. Son yýllarda manyetik uyarý sistemiyle gerçekleþtirilen klinik deneylerde, felçli kaslarýn düzenlenmesi, zarar görmüþ sinir sisteminin yeniden yapýlanmasýnýn desteklenmesi, gen ekspresyonunun düzenlemesi, his fonksiyonlarýnýn kayýplarýnýn telafisi gibi rahatsýzlýklarýn tedavisi umulmaktadýr. TMS2'in, aðrý tedavisine ve psikonörotik (nevroz gibi psikolojik kaynaklý sinir hastalýklarý ) rahatsýzlýklarýn tedavisine de katký saðlayacaðý tahmin edilmektedir. TMS'nin klinik uygulamalarý ile, depresyon, parkinson hastalýðýnýn temellerinin anlaþýlmasý saðlanmýþ ve beynin bloke olmasý sonucu zarara uðramýþ nöronlarýn korunmasýnda, iyileþtirilmesinde ve diðer beyin yaralanmalarýnda faydalý olacaðý gösterilmiþtir.
Yazýnýn baþýnda bahsettiðimiz gibi MED ve fMRI, manyetizma kullanarak beyin fonksiyonlarýnýn lokalizasyonunun görülmesi için olan görüntüleme teknikleridir. MEG nöronlar arasýndaki elektrik akýmýyla oluþan çok zayýf manyetik alanlarý ölçer. Bu manyetik alanlar süper iletken olan kuantum giriþim cihazýyla (SQID) ölçülür. Bu cihaz milisaniyelik çözünürlükteki görüntüler ile manyetik alanda oluþan 5 femtotelsa diðer bir ifadeyle dünyanýn manyetik alanýnýn on milyarda biri bir ölçüde oluþan deðiþimleri tespit etmektedir. MEG beyin aktivitlerinin milisaniye milisaniye görüntülenmesine olanak saðlarken, bu teknikle tam tersini tespit etmek yani, MEG tarafýndan kafanýn içinde gözlemlenen elektrik daðýlýmýna dayalý beyin içindeki aktivitilerin kaynaðýný anlamak, mümkün olmamaktadýr. Öte yandan, fMRI ise beyin fonksiyonlarýnýn bölgelerinin tespit edilmesine olanak saðlar. Bu teknik sadece manyetik olarak elde edilmiþ, beyinde kan akýþýndaki deðiþimlerinin bilgilerini sunar. Bu, beynin fonksiyonlarýný anlamada dolaylý bir yöntemdir. Nöronlardaki elektrik aktivitelerin direkt görüntülenmesi bu yöntemle mümkün olmamaktadýr ve zaman aralýðý saniyede bir gerçekleþmektedir.
Bundan sonraki çalýþmalar ise bu iki tekniðin, MEG ve fMRI, avantajlarýnýn birleþtirildiði, kombine bir cihaz geliþtirmektir. Bu cihazla hedeflenen, nöronlardaki elektrik aktivitenin direkt görüntülenmesi, canlý organizmalardaki elektrik iletkenliðinin gözlemlenmesi için dizayn edilmiþ impedans (elekrik resistansý) görüntülenmesi ve bir impedanslardaki (resistanslardaki) elektriksel bilginin tespitidir. Osteoblastlar (kemik kök hücreleri) ve bazý kas hücreleri gibi yapýþkan hücrelere 8 telsalýk bir manyetik alan uygulandýðýnda bu hücrlerin manyetik alana paralel yönde çoðaldýklarý gözlemlenmiþtir. Bu sonuç kemik oluþumunun kontrol edilebileceði ve hatta vücuda dýþarýdan manyetik alan uygulanarak sinir hücrelerinin yeniden üretilebileceðini göstermiþtir.
Biyomanyetizma, týbbý ve biyolojiyi bu uygulamalarýyla yeni bir eksene sürüklemektedir. Týbbýn ve mühendisliðin birleþmesiyle biyomanyetizma, fiziði, kimyayý da kapsayan çok geniþ bir alanda yeni bir bilim olarak geliþmektedir. Mistik kaynaklarda ise biyomanyetizma ile beyin iliþkisi çok eski yüzyýllardan beri vurgulanmýþtýr. Günümüz sufileri örneðin beynin yaptýðý duanýn bir çeþit manyetizma oluþturduðunu, yönlendirilmiþ dalgalar oluþturduðunu vurgulamaktadýr. Bu araþtýrma ise beyinde gerçekleþen her aktivitenin nöronlar arsýnda bir manyetizma oluþturduðunu ve bunun tedavide kullancaðýný vurgulamaktadýr. Henüz vücudun kimyasýnýn hidrojen üstü atom boyutunda ele alýndýðý günümüz biyokimyasýnýn ufkunun karmaþýk beyin fonksiyonlarýný çözmede atomaltý boyuta inmesi gerektiði artýk bilimsel bir gerçektir. Ne var ki, bilimin beynin salt bilinç düzeyi ile olan iliþkisini tespiti henüz çok uzak görünüyor. Bu da bilimin mutlak bilincin dilemesi sonucu oluþan beynin geldiði son evrim noktasýný tespitte henüz yetersiz kaldýðýný göstermektedir.
|
