İnsan beyni zamanla büyüyor veya küçülüyor olabilir!

120 binden fazla beyin taramasına dayanan bu çizelgeler hala ön hazırlık niteliğinde ancak araştırmacılar, bu verilerin birgün doktorlar tarafından rutin bir klinik araç olarak kullanılabileceğini umuyorlar.

Sinirbilimci Jakob Seidlitz geçen hafta 15 aylık oğlunu kontrol için çocuk doktoruna götürdüğünde, sonuçlardan pek tatmin olmadı. Oğlunun kötü bir şeyi yoktu. Doktorun kullandığı boy ve kilo çizelgelerine göre oğlu tipik bir büyüme kaydediryor gibiydi. Seidlitz oğlunun beyninin nasıl büyüdüğünü ölçmenin bir yolunu bulunmamasından son derece rahatsız olmuştu. Philadelphia’daki Pennsylvania Üniversitesi’nden Seidlitz, “Doktorların bu kritik organ hakkında ne kadar az biyolojik bilgiye sahip olduğunu görmek şok edici” diyor.

Meslektaşlarıyla birlikte çalışan Seidlitz, beyin gelişimi için ilk kapsamlı büyüme çizelgelerini oluşturmak için türünün en büyük koleksiyonu olan 120.000’den fazla beyin taramasını bir araya getirdi. Grafikler, insan beyninin yaşamın erken dönemlerinde nasıl hızla genişlediğini ve daha sonra yaşla birlikte nasıl yavaş yavaş küçüldüğünü görsel olarak gösteriyor. Nisan’da Nature dergisinde yayınlanan çalışmanın büyüklüğü, kısmen küçük örneklem büyüklükleri nedeniyle uzun süredir araştırmalarında tekrarlanabilirlik sorunlarıyla uğraşmak zorunda kalan sinirbilimcileri hayrete düşürdü . Manyetik rezonans görüntüleme (MRI) pahalı olduğu biliniyor, bu da bilim adamlarının deneylere kaydolabilecekleri katılımcı sayısında genellikle sınırlı olmak zorunda olduğu anlamına geliyor.

Miami’deki Florida Uluslararası Üniversitesi’nde bilişsel sinirbilimci Angela Laird, “Bir araya getirdikleri devasa veri seti son derece etkileyici ve bu alan için gerçekten yeni bir standart belirliyor” diyor.

Buna rağmen, yazarlar veritabanlarının tamamen kapsayıcı olmadığı konusunda uyarıyorlar – dünyanın tüm bölgelerinden beyin taramaları toplamak için mücadele ettiler. Sonuçta ortaya çıkan çizelgelerin bu nedenle sadece bir ilk taslak olduğunu ve klinik ortamlarda bunları yerleştirmek için çok sayıda araştırma yapılması gerektiğini söylüyorlar.

Seattle’daki Washington Üniversitesi’nden bir pediatrik nörolog olan Hannah Tully, çizelgeler sonunda çocuk doktorlarına dağıtılırsa, yanlış yorumlanmadıklarından emin olmak için büyük özen gösterilmesi gerektiğini söylüyor. “Büyük bir beyin, mutlaka iyi işleyen bir beyin değildir” diyor.

Kolay iş yok

Beyin yapısı kişiden kişiye önemli ölçüde değiştiğinden, araştırmacıların istatistiksel önemi olan kullanılabilecek büyüme çizelge seti oluşturmak için çok sayıda taramayı bir araya getirmeleri gerekiyordu. Birleşik Krallık’taki Cambridge Üniversitesi’nden sinirbilimci ve çalışmanın ortak yazarı Richard Bethlehem, bunun kolay bir iş olmadığını söylüyor. Araştırmacılar, onlarca yıl alacak ve aşırı maliyetli olacak binlerce tarama yapmak yerine, halihazırda tamamlanmış beyin görüntüleme çalışmalarına yöneldiler.

Bethlehem ve Seidlitz, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılara, proje için beyin görüntüleme verilerini paylaşıp paylaşmayacaklarını soran e-postalar gönderdi.

Ekip, toplamda, gebe kaldıktan 16 hafta sonra fetüslerden 100 yaşındaki yetişkinlere kadar olan gamutu çalıştıran 101.457 kişiden 123.894 MRI taramasını topladı. Taramalar, nörotipik insanlardan alınan beyinlerin yanı sıra Alzheimer hastalığı gibi çeşitli tıbbi durumları ve otizm spektrum bozukluğu dahil olmak üzere nörobilişsel farklılıkları olan insanları içeriyordu. Araştırmacılar, görüntülerden bilgi çıkarmak için istatistiksel modeller kullandılar ve ne tür bir MRI makinesi kullanılmış olursa olsun taramaların doğrudan karşılaştırılabilir olmasını sağladılar.

Sonuç, yaşa göre birkaç temel beyin ölçümünü içeren bir dizi çizelgedir. Gri madde hacmi ve ortalama kortikal kalınlık (gri maddenin genişliği) gibi bazı ölçümler, bir kişinin gelişiminin erken döneminde zirveye ulaşırken, beyaz maddenin hacmi (beynin daha derinlerinde bulunur) 30 yaş civarında zirve yapma eğilimi gösterir (bkz. ‘Beyin değişikliği’). Özellikle ventriküler hacim (beyindeki beyin omurilik sıvısı miktarı) hakkındaki veriler Bethlehem’i şaşırttı. Bilim adamları, bu hacmin yaşla birlikte arttığını biliyorlardı, çünkü tipik olarak beyin atrofisi ile ilişkilidir, ancak Bethlehem, yetişkinliğin sonlarında ne kadar hızlı büyüme eğiliminde olduğu karşısında şok oldu.

İlk taslak

Çalışma,  Mart’ta Nature’da yayınlanan, beyin görüntüleme deneylerinin çoğunun , beyin işlevi ve davranışı arasındaki bağlantıları güvenilir bir şekilde tespit etmek için çok az tarama içerdiğini gösteren güzel bir makalenin hemen ardından geliyor, bu da yayınlanmış olacak çalışmanın sonuçlarının yanlış olabileceği anlamına geliyor. Bu bulgu göz önüne alındığında, Laird, alanın istatistiksel gücü artırmak için Seidlitz ve Bethlehem tarafından kullanılana benzer bir çerçeveyi benimsemeye doğru ilerlemesini bekliyor.

16 Mart çalışmasının ortak yazarlarından biri olan St. Louis, Missouri’deki Washington Üniversitesi’nde nörobilimci olan Nico Dosenbach, bu kadar çok veri seti toplamanın “diplomatik bir şahesere” benzediğini söylüyor. Bunun, araştırmacıların beyin görüntülerini toplarken üzerinde çalışması gereken ölçek olduğunu söylüyor.

Veri setinin boyutuna rağmen, Seidlitz, Bethlehem ve meslektaşları, çalışmalarının nörogörüntüleme çalışmalarına özgü bir problemden muzdarip olduğunu kabul ediyor. Topladıkları beyin taramaları çoğunlukla Kuzey Amerika ve Avrupa’dan geliyor. Bu kişiler genellikle üniversite çağında, kentsel ve varlıklı nüfusları içeriyor. Cambridge Üniversitesi’nde bilişsel bir sinirbilimci olan Sarah-Jayne Blakemore, bunun bulguların genelleştirilebilirliğini sınırladığını söylüyor. Çalışma, Güney Amerika’dan sadece üç ve Afrika’dan bir veri seti içeriyor bu da çalışmada kullanılan tüm beyin taramalarının yaklaşık %1’ini oluşturuyor.

Laird, dünya çapında milyarlarca insanın MRI makinelerine erişiminin olmadığını ve çeşitli beyin görüntüleme verilerinin elde edilmesini zorlaştırdığını söylüyor.

Büyük veri setleri ile büyük sorumluluk

Diğer bir zorluk, çizelgeleri oluşturmak için kullanılan beyin taramalarının sahiplerine nasıl uygun bir kredi verileceğini belirlemekti. Taramaların bazıları açık erişimli veri kümelerinden geldi, ancak diğerleri araştırmacılara kapatıldı. Kapalı veri taramalarının çoğu henüz büyüme çizelgelerine dahil edilmelerine izin verecek şekilde işlenmemişti, bu yüzden sahipleri bunları paylaşmak için fazladan çalışma yaptı. Bu bilim adamları daha sonra makalenin yazarları olarak adlandırıldı.

Bu arada, açık veri setlerinin sahipleri makalede yalnızca bir alıntı aldı – bu, fon, işbirlikleri ve promosyonlar arayan araştırmacılar için pek prestijli değil. Seidlitz, Bethlehem ve meslektaşları bu verileri işledi. Çoğu durumda, Bethlehem, bu veri setlerinin sahipleriyle esasen doğrudan bir temas olmadığını söylüyor. Makale yaklaşık 200 yazarı içeriyor ve beyin taramalarına katkıda bulunan yüzlerce kişinin çalışmalarından alıntı yapmakta.

Veri setlerinin kapatılmasının birkaç nedeni olabilir: örneğin, sağlık verilerinin gizliliğini korumak veya araştırmacıların bunları kamuya açıklayacak kaynaklara sahip olmaması. Ancak yazarlar, bunun veri kümelerini açan araştırmacıların yazarlık alamamasını adil kılmadığını söylüyor. Makalelerinin Ek Bilgilerinde, durumun “verilerini açık bir şekilde erişilebilir kılmak için en fazlasını yapanların tanınmayı hak etme olasılığının en düşük olabileceğinden, açık bilimi sapkın bir şekilde caydırdığını” savunuyorlar. Bethlehem ve Seidlitz, Nature dahil olmak üzere , her yazarın, örneğin verilerin analizine veya yorumlanmasına “önemli katkılarda bulunmasının” beklendiğini söyleyen dergilerdeki yazarlık yönergelerinin bir engel olduğunu iddia ediyor.

Bir Nature dergisi sözcüsü, sorunun “yazarlık politikalarımıza göre editörler ve yazarlar tarafından dikkatle ele alındığını” ve “tüm veri kümelerinin veri alıntı politikamız uyarınca uygun şekilde değerlendirildiğini” yanıtladı.

San Francisco’daki California Üniversitesi’nde nörogelişim üzerine çalışan bir sosyal epidemiyolog olan Kaja LeWinn, nihayetinde, bu endişelerin araştırmacıların bilimsel girişim tarafından nasıl değerlendirildiğiyle ilgili olduğunu söylüyor. Fon verenler, dergiler ve araştırma kurumları da dahil olmak üzere ilgili tüm paydaşların, özellikle bu tür büyük ölçekli çalışmalar daha yaygın hale geldikçe, beyin biliminin nasıl düzgün bir şekilde tanınabileceğini ve ödüllendirilebileceğini yeniden değerlendirmenin görevi olduğunu söylüyor.

Kaynaklar:

https://www.nature.com/articles/d41586-022-00971-1