Merkezi Sinir Sistemi’ndeki çapraz kontrolün nedeni bilim insanlarının anlamakta zorlandığı bir sorudur. Tarih boyunca bilim insanları bu soruya cevap vermeye çalışmış, ancak hala kabul görmüş bir açıklama bulunmamaktadır. Literatüre göre, çapraz kontrolün nedeni hakkında iki farklı açıklama bulunmaktadır, fakat bunlar da spekülatiftir. İlki Santiago Ramon Cajal’a ait olan Optik Kiazma temelli çapraz kontrol teorisi. İkinci ise Somatic Twist olarak adlandırılan Marcel Kinsbourne’a ait olan teoridir.
Basitçe, çapraz kontrol sinir liflerinin kesişmesini ifade eder. Kortikospinal trakt (KST) çapraz kontrolde önemli bir rol oynar. Bu trakt isteğe bağlı hareketler için başlıca motor yolu olup vücuttaki isteğe bağlı distal hareketlerin iletişimini sağlar. Çapraz KST, distal ekstremitelerin ince hareketlerinde yer alırken, çapraz olmayan KST, proksimal veya aksiyal kaslara innervasyon sağlayan motor nöronları hedefler. KST sadece motor fonksiyonları içermez, aynı zamanda duyusal fonksiyonları da içerir. Evrim sürecinde KST, yetenekli isteğe bağlı hareketlerin gelişimiyle ilişkilendirilmiştir. Memeli türleri arasında KST’de benzerlikler görülür. En önemlisi, KST’nin çoğunun beyin sapı ve omurilik arasındaki kavşakta orta hatta çaprazlanması ve piramidal dekusasyonu (çaprazlanmayı) oluşturmasıdır. Bu, beyin sağ yarımküresinin omuriliğin sol tarafını kontrol etmesi ve sol beyin tarafının omuriliğin sağ tarafını kontrol etmesi anlamına gelir (Welniarz vd. 2017).
Sinir yolu orta hattının çapraz geçişi fikri ilk kez Hipokrat tarafından ortaya atılmıştır. Ancak 18-19. yüzyıllara kadar ana duyusal-motor dekusasyonları keşfedilmemiştir. Cajal’ın kapsamlı çalışmaları ile, “görme yolu orta hattının Kiazma’da çapraz geçmesinin, dış dünyanın sürekli bir görüntüsünü elde etmek için gerekliliği” ortaya atılmıştır. Onun teorisine göre, duyusal yolların orta hat geçişi, optik dekusasyonu telafi etmek içindir ve bu, kortikal entegrasyona yol açar (Mora vd. 2019).
Evrim sürecinde, omurilikteki KST projeksiyonları dorsal’den ventral’a doğru giderek geçiş yapmıştır (Welniarz vd. 2017). Dekusasyon, bir vücut planının protohordat köklerinden en karmaşık bilinen omurgalı sinir sistemlerine kadar geçmiş bir kısmının anteroposterior yapısal eksenin etrafında dönmesinin bir sonucu olarak tanımlanmıştır. Yana eğilmiş lateralize sinir yolları, vücudun bir tarafından diğer tarafa yönlendirilmesine neden olur. Ancak burada bir istisna vardır, bu da çapraz geçiş yapmayan koku siniridir. Bu sinirin, kranial sinirlerin ilk ve en anterioru olduğu ve muhtemelen dönüşün yakınında olduğu düşünülmektedir (Kinsbourne 2013).
Memelilerin nörolojik gelişimi ve olgunlaşma hızları farklıdır. Bu nedenle aralarında farklar bulunur. Gelişime göre memeliler doğumda iki gruba ayrılabilir: precocial (doğumdan itibaren hareketli ve olgun) ve altrisik (doğumda genç ve gelişmemiş). Nöral altrisiteler veya nöral precocialite, beyin büyüklüğü ve miyelinasyonla tanımlanmıştır. Bu ayrıma göre, fareler ve kediler, beyin büyüklüğü küçük ve doğumda miyelinlenmemiştir, bu yüzden altrisik olarak kabul edilirler. Rhesus maymunları, beyin büyüklüğü nedeniyle ve miyelinlenmiş olduğu için precocious’tur. İnsanlara baktığımızda, onların orta seviyede olduğunu söyleyebiliriz, neonatal beyin orta seviyede miyelinlenmiş ve yetişkin boyutunun %25’ine sahiptir. Bu nedenle, nöral sistem olgunlaşması Rhesus maymunlarında doğumdan önce gerçekleşirken, insanlar ve altrisik türlerin olgunlaşması doğum sonrası dönemde görülür (Welniarz vd. 2017).
Memeliler arasındaki farklar nörolojik gelişim açısından düşünülmeye değerdir. İnsanlarda, doğumdan sonra, KST aksonları servikal omurganın alt kısmına ulaşır ve gri madde innervasyonu birkaç hafta sonra başlar. Diğer yandan, farelerde ve makaklarda, KST’yi oluşturan kortikal bölgeler yetişkinlikte doğumda daha büyüktür ve gelişmiş bir seviyededir (Welniarz vd. 2017). İnsanların bir bakıma diğer memelilere göre doğumdan itibaren bakıcısı olduğu ve diğer memeliler gibi hayatta kalmak için mücadele etmelerine gerek olmadığı için doğumdan sonra geliştiklerini göz önünde bulundurursak, karmaşık işlevler zamanla gelişir. Ayrıca, zaman içinde daha karmaşık işlevler gerektiren karmaşık bir sisteme giriş yaparlar. Bu nedenle zamanla gelişen bir sistem olması için bir mekanizmaya sahip olmak mantıklıdır.
İki yarımküredeki asimetriye de değinelim. Bu asimetri fonksiyon ve yapı açısından insanlar ve daha alt seviyedeki hayvanlarda görülür. Yine, liflerdeki çapraz kontrol gibi, beyin yapıları ve işlevlerindeki özelleşmenin evrimsel, gelişimsel, kalıtımsal, deneysel, patolojik faktörlerden kaynaklandığı düşünülmektedir (Toga ve Thompson 2003).
Beyindeki asimetriye dair en erken gözlemlerden biri, sol yarım kürenin dil için özelleşmesidir. Broca alanı dil üretimi ve bazı sentaktik işlemlerden sorumludur ve çoğunlukla sol yarım kürenin anterior kısmında lokalize olmuştur. Wernicke alanı ise dili anlamadan sorumludur ve genellikle arka temporal-parietal bölgede lokalize olmuştur. Her iki alan da boyut ve işlevsellik açısından farklılık gösterir. Ayrıca her ikisi de beyin yarım kürelerinin karşılıklı sistemleri ile güçlü bir şekilde etkileşim içindedir (Toga ve Thompson 2003).
Yapıların her iki yarım kürede de aynı olmasının yerine, yarım küre içinde özelleşmesinin artık önceki kadar etkili olmadığı bir noktaya evrimleşmiş olabileceği bir derecede sofistikeleşme olabileceği düşünülebilir. Ayrıca, beyin boyutu büyüdükçe, beyin yarım küreleri arasındaki bilgi transferi zaman alır. Bu nedenle evrimin tek taraflı ağlar gelişimini tercih ettiği düşünülebilir (Toga ve Thompson 2003).
Beyin yarımküreleri, kendi yollarıyla bilgi işleyebilirken, tam bir çevre temsili oluşturmak veya optimal biliş için bilgileri birleştirmeleri gerekmektedir (Manns ve Römling 2012). Özelleşmiş alanlar muhtemelen önceden belirlenmiştir, ancak bütünleşik davranış bölgeler arası etkileşimlerin bir kombinasyonu ile gerçekleştirilir. Ayrıca hareket organizasyonunun temelini oluşturan yarım küre asimetrisinin basit bir özelliği olmadığı, daha karmaşık olduğu bilinmektedir (Serrien vd. 2006). Yarımküreler arasındaki özelleşme, işleme yeteneklerini artırabilir. Örneğin, bilateral çoğalmayı azaltarak yeni kortikal alanların oluşumu yarımküre işleme kapasitelerini artırabilir, tıpkı konuşma alanlarında olduğu gibi (Cohen ve Wilson 2017).
Bu bilgiler ışığında, evrimle birlikte gelen liflerin çapraz geçişinin beyin için bir avantaj sağladığını söyleyebiliriz. Her şeyi karşı taraftan kontrol etmek, beyin işleyişinde bir şekilde daha bütünleşmiş bir işleyişe yol açmış olabilir. Beyinde belirli uzmanlaşmış bölgeler olsa da bunların hiçbiri birbirini tanımadan çalışamaz. Belki de bir şekilde çapraz kontrol bağlantıyı sağladı ve bağlantı da plastisiteyi sağladı. Evrim tarafından bilinçsizce yapılmış bir dekusasyon, bir şekilde daha karmaşık bir mekanizmaya yol açmış olabilir. Ancak bu sistem, uyumlu ve bütünleşik bir şekilde çalışmaktadır.
REFERANSLAR
Cohen, Y. and Wilson, D.A., 2017. Task-correlated cortical asymmetry and intra-and inter-hemispheric separation. Scientific reports, 7(1), pp.1-9.
Kinsbourne, M., 2013. Somatic twist: A model for the evolution of decussation. Neuropsychology, 27(5), p.511.
Manns, M. and Römling, J., 2012. The impact of asymmetrical light input on cerebral hemispheric specialization and interhemispheric cooperation. Nature communications, 3(1), pp.1-5.
Mora, C., Velásquez, C. and Martino, J., 2019. The neural pathway midline crossing theory: a historical analysis of Santiago Rámon y Cajal’s contribution on cerebral localization and on contralateral forebrain organization. Neurosurgical focus, 47(3), p.E10.
Serrien, D.J., Ivry, R.B. and Swinnen, S.P., 2006. Dynamics of hemispheric specialization and integration in the context of motor control. Nature Reviews Neuroscience, 7(2), pp.160-166.
Toga, A.W. and Thompson, P.M., 2003. Mapping brain asymmetry. Nature Reviews Neuroscience, 4(1), pp.37-48.
Welniarz, Q., Dusart, I. and Roze, E., 2017. The corticospinal tract: Evolution, development, and human disorders. Developmental neurobiology, 77(7), pp.810-829.