Neural Dust alanında bir grup araştırmacı, insan performansı üzerinde çalışmakta. Beyin sinyalleriyle çalışma ortamının ısısının değişmesinin, insanın performansında yaptığı değişiklikleri belirlediler. Çalışmada, denekler farklı zorluk seviyesindeki ofis görevlerini (aritmetik problem çözümü, daktilo vb) yaparken, EEG, deri ısısı, kalp ritmi monitorizasyonu yapıldı.
Optogenetik, müdahaleler ve nöroprotezler
İnsan ve diğer memelilerde beyin, farklı özelliklere sahip milyarlarca nöronun birbirine dolaşık biçimde bulunduğu karmaşık bir sistemdir. Bu komplike düzen nedeniyle, sinirbilimle ilgilenenler beynin işlevlerini, beyinde mevcut özel hücre kümelerinin fikir, duygu ve hatıralarla nasıl bir iletişim içinde olduğunu tam olarak kavrayamadılar. Beynin fiziksel hasarlarının, şizofreni, depresyon vb ruhsal bozukluklara ne şekilde sebep olduğu da bilinmemekteydi. Psikiyatrik tedaviler, tarihin seyrinde tesadüfen bulunmuş, fakat hastalıkların mekanizmaları henüz tam olarak aydınlatılamamıştır.
Farmakolojik ve genetik manipülasyonlar hücreye özgü olabilse de, nöronlar arası uyarı alışverişi esnasında duyarlılık oluşmamaktadır. Sinirsel dokularda, hem bölgesel hem hücresel hassasiyeti sağlayan bir teknik yoktu. Bu nedenle, yeni bir tür teknolojinin geliştirilmesi gerekiyordu. Nöronları daha hızlı bir şekilde kontrol edebilmek için optogenetik geliştirildi. Optogenetik, belirli biyolojik süreçleri yönlendirmek ve izlemek için genetik ve optik teknolojileri bir araya getiren disiplinlerarası bir araştırma alanı olarak ışık ve genetik yöntemlerle, beyin hücrelerini araştıran yeni bilim dallarından biridir. Nobel ödüllü Francis Crick, sinirbilimdeki en önemli zorluğun, beyindeki bir tür hücreyi kontrol etmenin, diğerlerini değiştirilmeden değiştirmenin gereği olduğunu ileri sürmüştür. Crick’in ortaya attığı bu sorunu çözebilmek için, mikrobiyal opsin genlerine dayalı olarak optogenetik yöntemler geliştirilmiştir. Optogenetik sayesinde, hücreye gen aktarılıp, ışığa duyarlı hale getirilmiş hücreler, ışık ile kontrol edilebilir hale getirilmesi amaçlanmıştır. Opsin genlerinden üretilen ışığa duyarlı proteinlerin (bacteriorhodopsin,halorhodopsins, channelrhodopsin) kullanılmasıyla hedeflenen canlı hücrelerin davranışları ışık kullanılarak kontrol edilir.
Farenin amigdala merkezinin optogenetik (ışık ve genetik) ve kemogenetik (ilaç ve genetik) yöntemlerle uyarımı, haşerelere ve yapay avlara karşı saldırgan ataklar yapmasıyla sonuçlandı. Farelerin avlarına gereği gibi öldürücü ısırıklar pozisyonuna girmeleri için boyun ve çene kasları üzerinde planlı bir kontrol gerçekleştirmeleri gerekir. Bu da, farenin amigdala merkezinden beyin sapındaki retiküler formasyon bölgesine yapılan projeksiyonla gerçekleştirildi.
Genetik mühendislik ve doku mühendisliği alanındaki gelişmeler de, bilişsel bozuklukların düzeltilmesinde oldukça ümit vericidir. Nano-nöronal beyin arayüzü aygıtları, nanoteknolojik ve nanomateryal tekniklerle bir arada, gittikçe küçülen aygıtların üretimini müjdeliyor.
Optogenetik araçlar, heterojen bir dokudaki tek bir hücre tipini hedefleyebilir. Böylece, herhangi bir nöron grubu, özgün bir genetik kod ve buna paralel olmayan duyarlılıkta, farklı renkteki ışıkların kısa atımlarıyla uyarılabilir veya sönümlenebilir. Moleküler biyolojinin optik ve elektronik ile bu şekildeki kombinasyonuyla, erişkinlerde oluşan körlükler için üst düzey “protez göz” öncülleri oluşturulması hedeflenmektedir. Kısa bir geçmişi olan bir protez çeşidi görsel protez veya retina implantıdır. Biyonik göz adıyla da anılan bu implant, fotoreseptör hücreleri zarar görmüş hastalar için geliştirilmeye çalışılmaktadır.
Etik kaygılar neler olabilir?
Bir grup bilim adamı, farenin hipokampus bölgesinde dentat girus içindeki bir grup hücrenin özel bir fonksiyonu kodladığını keşfetti, bunu da bir adım öteye taşıyıp farede hafıza yanlışları oluşturabilmeyi başardılar. Çalışmalarını genişletip, hafızada sinirsel ve davranışsal etkileşimler üzerine çalıştılar. Bellek izlenimleri taşıyan hücrelerin optogenetik yöntemle reaktivasyonu, hem davranışsal hafızayı geri getirdi hem de çağrışımsal bellek oluşturmak için şartlı uyarıcı katkısı yaptı.
Bu tür müdahalelerin bilişsel işlevlerde birtakım avantajlar sağlayabileceği öngörülüyor; örneğin, daha iyi sürücülük yapabilme, bir cerrahın hüner kapasitesini arttırma gibi. Bu tür güçlendirici müdahalelerin hepsinin kabul edilebilir olduğunu söylemek mümkün değildir. Hastalık ile normal arasındaki farklılık üzerine dayanan bu güçlendirme girişimlerini reddetmek için, en başta ciddi yan etkiler olmak üzere çeşitli sebeplerimiz var. Hafıza güçlendirici yöntemler, daha iyi hatırlamak yerine, kişilerin unutmalarına neden olabilecektir.
Bir transplantın normal fonksiyona geri döndürmesi beklenirken, teknolojik aygıtlar üzerine kurulu bir implant normal düzeylerin üzerinde daha güçlü işlevler gerçekleştirmek üzere düzenlenebilir. “İmplant Etiği” normal, hastalıklı durumlar ve kabul edilebilir güçlendirmeler üzerine odaklanmalıdır. Sinirbilimde beyin implantları gibi ileri yeniliklerin, çare üretebileceği gibi toplumsal eşitsizlikler yaratabileceği de böylece anlaşıldı. Bir taraftan tedavi edici katkılarıyla toplumsal eşitsizliği azaltırken (adalet ilkesini destekleme), diğer taraftan bu çok pahalı aygıtları ödeyebilenlere güçlendirici implantlar uygulanması yolunu açarak eşitsizlik yaratabilir (adalet ilkesini ihlal). Böyle olgularda, örneğin, hafıza güçlendirici implantların bir takım psikolojik yan etkilere yol açabilmesi de olasılık içindedir. Kişiyi normalin üzerine çıkarma çabaları, kişinin hesapta olmayan hastalıklara maruz kalmasıyla da sonuçlanabilir (zarar vermeme ilkesinin ihlali).
Bütün beyin implantları, beyni uyararak işlem yapmazlar. Bazıları beyin sinyallerini alarak berraklaştırır; örneğin, felçli bir kimsenin hareket isteğini gerçekleştirmek gibi. Eninde sonunda nöroprotez sistemi, hem kullanıcının arzularını okuyarak hem de web tarayıcı gibi hareket ederek elde edilen sonuçları beyne doğrudan iletecek. Bir varsayıma göre, beyin-bilgisayar bağlantısı kullanan bir şahıs, benzer bağlantıları bulunan diğer insanlarla bağlantı kurabilecek. Böyle bir durumda, olgunun diğer insanlar ve toplumla ilişkisinin ayrıntılı olarak belirlenmesi gerekir. Böyle bir olayda, toplumun da büyük sonuçlara maruz kalması söz konusu olur. Şu anda, böyle bir durumun ne ölçüde gerçekleşebileceğine veya söz konusu olmayacağına dair hiçbir fikrimiz yok.
Etik bilimciler ve etik kaygı taşıyan hekimler, yeni bir girişimi yeterince çoklukta denemeden, sonuçlarını yeterince uzun süre izlemeden gelişebilecek “zarar” ile ilgili endişeyi göz önünde bulundurmalıdırlar.
Yeniliklerin bilinen, bilinmeyen, bilinemeyen, belirsiz sınırlarında riskli durumlar bulunur. Tıptaki avantajlarına karşın yeniliklerde, hata, başarısızlık ve hatta ölüm karşılaşılabilen hallerdir. Yeni müdahalelerin sınırlarını tahmin edemeyiz.
Gün geçtikçe, beyin yapısında ve fonksiyonlarında daha derine giriş; değerlendirme ve operasyonlarda, sinirbilimin karmaşıklığı gittikçe artan aygıtları kullanılmaktadır. Bu büyük veri ve kapasite; tıbbi, etik, yasal, kültürel, varoluşsal durum ve toplumsal hareketin yanı sıra, halk sağlığı riskleri ve kişisel mahremiyeti de etkilemektedir. Bütün bu hususların her biri, hem etiğin hem de tıp etiğinin çokça tartışılan büyük konularını oluşturmaktadır.
Prof. Dr. Kadircan Keskinbora
Bahçeşehir Üniversitesi Tıp Fakültesi
Kaynaklar
Nayak, T.; Zhang, T.; Mao, Z.; Xu, X.; Zhang, L.; Pack, D.J. et.al. Prediction of Human Performance Using Electroencephalography under Diff erent Indoor Room Temperatures. Brain Sci 2018, 8, 74.
Han W, Tellez LA, Rangel MJ Jr, Motta SC, Zhang X, Perez IO, et.al. (2017) Integrated control of predatory hunting by the central nucleus of the amygdala. Cell 168(1–2):311–324.
The Boston Retinal Implant Project (BRIP). http://www.bostonretinalimplant. org/
Gerlai R (2003) Memory enhancement: the progress and our fears. Genes Brain Behav 2(2):187–190.
Maguire GQ, McGee EM (1999) Implantable brain chips? Time for debate. Hast Cent Rep 29(1):7–13.
Roskies A (2002) Neuroethics for the new millennium. Neuron 35(1):21–23.
Wolpe PR (2000) Treatment, enhancement, and the ethics of neurotherapeutics. Brain Cogn 50(4):387–395.
Marcus G, Koch C. The future of brain implants http://www.theaustralian. com.au/business/wall-street-journal/the-future-ofbrain-implants/news-story/0721c077d78177ae56e04c823bbaba8c
Bu yazı HBT'nin 185. sayısında yayınlanmıştır.
