Biyomanyetizma: Bilimin Yeni Yüzü
Canlılar ile manyetizma ilişkisi hep gizemli bir fenomen olarak ilgi çekmiştir, ancak konunun sistematik ve bilimsel olarak incelenmesi oldukça yenidir. Biyomanyetizma, bilim dünyası içinde canlı organizmalar ile elektro-maynetizma arasındaki ilişkiyi araştıran, tıp, biyoloji, fizik gibi birden çok anabilim dalını ve mühendislik uygulamalarını kapsayan yeni bir bilimsel araştırma sahasıdır. İlk aşamada bilim adamları elde ettikleri sonuçları beyin fonksiyonlarını açıklamada ve beyinde meydana gelen rahatsızlıkların tedavisinde kullanmayı öngörüyorlar. Ayrıca yeni bulgular doku mühendisliği ve rejenarativ (yeniden oluşturma) tıp uygulamalarında kullanılmaya başlayacak.
Bilim adamları için, uzun yıllardır idrak, hafıza ve öğrenme gibi beyin fonksiyonlarını teşhis etmek, adeta gerçekleşmesi zor bir hayal gibi idi.Cerrahi olmayan beyin fonksiyonlarını ölçme teknolojilerindeki son gelişmeler örneğin, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve manyetoensefalografi (MEG) beyin fonksiyonlarının yerlerinin belirlenmesine imkân vermeye başladı. Bu teknolojik gelişmelere rağmen beyin fonksiyonlarının dinamiklerini (hareketlerini) anlamak, hâlâ oldukça zordur. Çünkü bu dinamikler, saniyenin binde biri kadar kısa bir süreçteki, beynin nöron ağları arasındaki fonsiyonel bölgelerin ve dinamiklerinin ilişkilerini ve oluşan değişimleri kapsar.
Bu alanda henüz deneme aşamasında olan bir çalışma ise hayli ilgi çekici. Yapılan bu çalışmada yüksek çözürnülükte (high temporal resolution) ve milimetre düzeyinde uzamsal çözünürlükte yeni bir görüntüleme metodu geliştirilmiştir. Bu yöntem, beyinde elektriksel sinir aktivetisinin görüntelenmesine yarayan akım dağıtım metodunu kullanarak, beynin bölgesel manyetik uyarımı ile nöron aktivitesini düzenlemektedir.Bu yeni metodda 8 sayısı biçimindeki bir bobin kullanılarak beyne dışarıdan bölgesel olarak manyetik uyarı gönderilir. (TMS, transcranial magnetic stimulation). Bu bobine, kafanın üstünde saniyenin yüzde biri zamanda güçlü bir elektrik akımı ugulandığı zaman, 1 telsalık bir manyetik alan palsı (pulse) üretilir. Bu manyetik alan palsı, beyinde dairesel akımlar oluşturarak sinir sistemini uyarır. Üretilen bu elektrikle eğer beynin vücudun hareketini sağlayan kısımı uyarılırsa vücutta istem dışı hareketle meydana gelir, örneğin parmakların hareket etmesi ile ilgili bölge uyarılırsa istem dışı hareket eder. Gerçekleştirilen bir deneyde beyinin korteks tabaksında belirlenen 3 ile 5 mm yüzeysel alanların uyarılması başarılmıştır.
TMS’nin beynin foksiyonlarının ve yapısının incelenmesini acısız ve ağrısız bir biçimde sağlaması en önemli avantajıdır. Son yıllarda manyetik uyarı sistemiyle gerçekleştirilen klinik deneylerde, felçli kasların düzenlenmesi, zarar görmüş sinir sisteminin yeniden yapılanmasının desteklenmesi, gen ekspresyonunun düzenlemesi, his fonksiyonlarının kayıplarının telafisi gibi rahatsızlıkların tedavisi umulmaktadır. TMS’in, ağrı tedavisine ve psikonörotik (nevroz gibi psikolojik kaynaklı sinir hastalıkları ) rahatsızlıkların tedavisine de katkı sağlayacağı tahmin edilmektedir. TMS’nin klinik uygulamaları ile, depresyon, parkinson hastalığının temellerinin anlaşılması sağlanmış ve beynin bloke olması sonucu zarara uğramış nöronların korunmasında, iyileştirilmesinde ve diğer beyin yaralanmalarında faydalı olacağı gösterilmiştir.
Yazının başında bahsettiğimiz gibi MED ve fMRI, manyetizma kullanarak beyin fonksiyonlarının lokalizasyonunun görülmesi için olan görüntüleme teknikleridir. MEG nöronlar arasındaki elektrik akımıyla oluşan çok zayıf manyetik alanları ölçer. Bu manyetik alanlar süper iletken olan kuantum girişim cihazıyla (SQID) ölçülür. Bu cihaz milisaniyelik çözünürlükteki görüntüler ile manyetik alanda oluşan 5 femtotelsa diğer bir ifadeyle dünyanın manyetik alanının on milyarda biri bir ölçüde oluşan değişimleri tespit etmektedir. MEG beyin aktivitlerinin milisaniye milisaniye görüntülenmesine olanak sağlarken, bu teknikle tam tersini tespit etmek yani, MEG tarafından kafanın içinde gözlemlenen elektrik dağılımına dayalı beyin içindeki aktivitilerin kaynağını anlamak, mümkün olmamaktadır. Öte yandan, fMRI ise beyin fonksiyonlarının bölgelerinin tespit edilmesine olanak sağlar. Bu teknik sadece manyetik olarak elde edilmiş, beyinde kan akışındaki değişimlerinin bilgilerini sunar. Bu, beynin fonksiyonlarını anlamada dolaylı bir yöntemdir. Nöronlardaki elektrik aktivitelerin direkt görüntülenmesi bu yöntemle mümkün olmamaktadır ve zaman aralığı saniyede bir gerçekleşmektedir.
Bundan sonraki çalışmalar ise bu iki tekniğin, MEG ve fMRI, avantajlarının birleştirildiği, kombine bir cihaz geliştirmektir. Bu cihazla hedeflenen, nöronlardaki elektrik aktivitenin direkt görüntülenmesi, canlı organizmalardaki elektrik iletkenliğinin gözlemlenmesi için dizayn edilmiş impedans (elekrik resistansı) görüntülenmesi ve bir impedanslardaki (resistanslardaki) elektriksel bilginin tespitidir. Osteoblastlar (kemik kök hücreleri) ve bazı kas hücreleri gibi yapışkan hücrelere 8 telsalık bir manyetik alan uygulandığında bu hücrlerin manyetik alana paralel yönde çoğaldıkları gözlemlenmiştir. Bu sonuç kemik oluşumunun kontrol edilebileceği ve hatta vücuda dışarıdan manyetik alan uygulanarak sinir hücrelerinin yeniden üretilebileceğini göstermiştir.
Biyomanyetizma, tıbbı ve biyolojiyi bu uygulamalarıyla yeni bir eksene sürüklemektedir. Tıbbın ve mühendisliğin birleşmesiyle biyomanyetizma, fiziği, kimyayı da kapsayan çok geniş bir alanda yeni bir bilim olarak gelişmektedir. Mistik kaynaklarda ise biyomanyetizma ile beyin ilişkisi çok eski yüzyıllardan beri vurgulanmıştır. Günümüz sufileri örneğin beynin yaptığı duanın bir çeşit manyetizma oluşturduğunu, yönlendirilmiş dalgalar oluşturduğunu vurgulamaktadır. Bu araştırma ise beyinde gerçekleşen her aktivitenin nöronlar arsında bir manyetizma oluşturduğunu ve bunun tedavide kullancağını vurgulamaktadır. Henüz vücudun kimyasının hidrojen üstü atom boyutunda ele alındığı günümüz biyokimyasının ufkunun karmaşık beyin fonksiyonlarını çözmede atomaltı boyuta inmesi gerektiği artık bilimsel bir gerçektir. Ne var ki, bilimin beynin salt bilinç düzeyi ile olan ilişkisini tespiti henüz çok uzak görünüyor. Bu da bilimin mutlak bilincin dilemesi sonucu oluşan beynin geldiği son evrim noktasını tespitte henüz yetersiz kaldığını göstermektedir.
