GEÇİTLER, DURUMLAR, RİTİMLER VE REZONANSLAR: NEUROFEEDBACK EĞİTİMİNİN BİLİMSEL TEMELLERİ
Andrew Abarbanel, Ph.D., M.D.
Bu makalede dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu (DEHB), depresyon, obsesif kompulsif bozukluk (OKB) ve şizofrenide neurofeedback (NFB) eğitiminin fayda göstermesinin temelinde yatan elektrofizyolojik ve nörofizyolojik süreçler ele alınmıştır. Bu bozukluklar arasındaki nörofizyolojik benzerlikler, depresyon ve OKB üzerinde gözlenen NFB etkisini açıklamada kullanılmış ve NFB’in şizofreni tedavisine de uyarlanma olasılığı ele alınmıştır.
1. Giriş
DEHB tedavisi hem klinisyenler, hem de araştırmacılar için çetin bir uğraştır. DEHB, çocukluk çağının en karmaşık ve yaygın bozukluklarındandır ve sıklıkla yetişkinliğe de taşınmaktadır. DEHB popülasyonun %5 ila %15’inde görülmektedir. DSM-IV’de de tanımlandığı üzere, DEHB, dikkat verememe durumunun kalıcı bir örüntü şeklinde görülmesi, hiperaktivite ve dürtüsellikle karakterizedir. Bu bozukluğa hiperaktivite eşlik etmeyebilmektedir. Dikkat bozuklukları kişiye yaşamında büyük zorluklar getirmekte, aile içi işlevselliği bozmakta ve toplumun, bu kişilerin yetenek ve enerjilerinden mahrum kalmasına yol açmaktadır. Bu bozukluğa sahip kişiler demoralize olmaktadırlar ve bu kişilerin cesaretleri kırılmaktadır. Bu durum da onları üretken faaliyetlerden uzaklaştırarak antisosyal bir hayat tarzına, madde kötüye kullanımına ve suça itmektedir. Dolayısıyla, dikkat bozukluklarını daha iyi anlayarak, daha gelişmiş tedaviler üretmek toplumun bütününe anlamlı oranda fayda sağlayacaktır. Neyse ki, farmakolojik tedavi alanında stimülanlar ve trisiklik antidepresanlar DEHB’nda etkili olabilmektedir. Son zamanlarda NFB de dikkat bozukluklarının tedavisinde etkili görünmektedir. Klinik açıdan önemli olan şudur ki, NFB’in sonuçları tedavi sonrası kalıcı olmaktadır. Ancak ilaç ve NFB tedavileri bazen karşılıklı olarak birbirlerini dışlarlar; bu iki yöntem arasında henüz bir kooperasyon gelişmemiştir.
Yukarıda bahsedilen olgulardan yola çıkılarak, bu makalede DEHB’nun NFB ile tedavisinin altında yatan fizyolojik fenomenler araştırılmaktadır. DEHB’nda NFB çalışmalarının sonuçları, diğer bozukluklara oranla daha iyi bilindiğinden burada DEHB üzerinde durulmaktadır. DEHB’ndan çıkarılan sonuçlar üzerinden, diğer bozukluklar da tartışılacaktır. Burada dikkat eksikliği bozukluğu ve DEHB arasında bir ayrım yapılmamıştır. Vurgu, iki tedavi yöntemine de hizmet eden nörofizyolojik mekanizmaların ortak yönleri üzerinde olacaktır-bu ortak yönler hem uygulama alanında, hem de literatürde yeterince vurgulanmamaktadır. Buradaki yaklaşım, farklı farklı tedavilerin kullanılabileceğini, söz konusu yaklaşımlar arasında bir seçim yapmaktansa, başarılı bir tedavinin altında yatan mekanizmaları ve psikiyatrik bozuklukların nörofizyolojik yönlerini anlamada kullanışlı metotlar bulmak gerektiğini düşündürtür. Bu yaklaşım iki modalitenin optimal biçimde nasıl birleştirileceğine dair önerilerde bulunabilmektedir. DEHB’nda NFB tedavisinin uzun vadeli etkisi hakkında bilgi edinmek için bazı nöral mekanizmalardan bahsedilecektir. Bu mekanizmalar henüz tam olarak anlaşılmış olmadığından, bu mekanizmaları kullanan süreçleri açıklarken, özellikle anatomik ve fizyolojik detaylar işin içine girdiğinde temkinli olmamız gerekir. Bu detayları araştırmaya yönelik önermelerin faydaları belirsizliklere üstün gelmekte ve beyin işlevlerinin ve disfonksiyonlarının farklı yönlerinin aydınlanmasına katkıda bulunmaktadır. Bu makale, normal ve patolojik durumlarda beynin işlevlerini daha iyi anlama çabasıyla bir takım gözlemlerin sentezini ortaya koymaktadır. DEHB söz konusu olduğunda NFB’deki edimsel koşullamanın, psikotropik ilaçların etkilerine aracı olan, kabul gören nörofizyolojik ilkelere dayandığı öne sürülmektedir.
2. NFB Tedavisiyle İlgili Nörofizyolojik Süreçler
Bir DEHB hastasının güç spektrumunu, bir NFB seansı ile veya daha uzun bir sürede normalize etmekle, bu kişinin semptomlarını da otomatik olarak yok ettiğimizi düşünmek yanlış olur. Diğer yandan, bu olgunun yanlış oluşunu, beyin dalgalarının ve davranışların normalizasyonu arasındaki korelasyonun doğru olmayışına bağlamak da bir hata olacaktır. Bunun yerine yapılması gereken, ilgili gözlemleri tamamlamak ve NFB eğitiminin etkisini açıklayabilecek nöral mekanizmaları tanımlayarak, kavramsal düzlemde bütünleştirmektir.
DEHB’nda NFB eğitiminin etkisi üç düzeyde açıklanacaktır. Bu açıklamaların en basiti ampirik özelliktedir: yüksek theta/beta (veya theta/SMR) oranları ile DEHB semptomları arasında ampirik olarak bir korelasyon vardır ve düşük theta/beta (veya theta/SMR) oranları bu semptomların ayrışması ile korelasyon gösterir. Daha derin bir düzlemde ise, NFB eğitiminde hastanın dikkatle ilgili işlemlerine aracı olan devreler üzerinde nöromodülatör kontrolü kullanmayı öğrendiği söylenebilir. Zaman içerisinde söz konusu devrede uzun vadeli potansiyel birikimi, dikkat sisteminin optimal seviyede olmasını sağlar. Network teorisi bağlamında denilebilir ki, NFB eğitimi sırasında sistem attraktör duruma, sabit bir dengeye doğru modüle olur. Açıklamaların bu düzeyinde NFB eğitimi ile bisiklet sürmeyi öğrenmek gibi motor bir görev arasında benzetme yapılabilir. Bir çocuk motor bir beceriyi çalışırken duyusal ve proprioseptif girdiler, sensorimotor kortekste ve bazal gangliada ilgili motor devrelerin geri bildirim düzenlemelerini başlatır. Pratik yapmak zaman içerisinde söz konusu beceriyi otomatik hale getirir. Bunun NFB eğitimine paralelliği, bir çocuğun düşürülen theta/beta oranına işaret eden balonu ekran üzerinde yükseltmesi şeklinde düşünülebilir. Balon yükseldikçe çocuk bunu izler ve balonu hareket ettirdiğini hisseder, bu algısını da theta/beta oranını düşüren ve dolayısıyla dikkat yeterliğini yükselten devreye geri besler. Pratik zaman içerisinde, gelişen dikkat kapasitesini otomatikleştirir. Üçüncü düzey açıklamada ise theta/beta oranları ile dikkat yeterliğinin nasıl ilişkili olduğu araştırılır. Daha önce de belirtildiği gibi bu düzeydeki fizyolojik ve anatomik açıklamalar bir derece belirsizlik içermek durumundadır çünkü dikkat süreçlerini regüle eden işlemler de belirsizdir.
EEG ritimleri, nöral mekanizmalar ve davranışsal yeterlikler için kesin formülasyonlara ulaşmadaki müthiş güçlüklere rağmen son zamanlarda nörofizyoloji ve elektrofizyoloji alanındaki gelişmeler dikkat fenomeniyle ilgili süreçlere daha doğrudan yaklaşılmasını sağlamaktadır. Bu gelişmelerle osilatör modları, tepkisel potansiyelleri (event-related potentials), uzun vadeli potansiyelleri ve nöromodülasyonu daha iyi anlayarak ele alabilmemiz söz konusudur. Dikkat süreçlerinin anatomisi, fizyolojisi ve tedavisi ile dikkat bozukluklarının NFB eğitimiyle tedavisi hakkında öğrenilenler nörofizyolojinin ve duygu ile düşünce bozukluklarının tedavisinin sıkıntılı yönlerini aydınlatmaya yardımcı olabilir.
1. Kortikal Potansiyellerin Oluşumu
Son zamanlarda kaydedilen ilerlemelere rağmen theta, SMR ve beta ranjındaki saç derisi potansiyellerini meydana getiren nöral mekanizmalar konusu hala tartışmalıdır. Ancak bazı detaylar aydınlatılmış durumdadır. Osilatör aktivite, özellikle alpha iğcikleri söz konusu olduğunda, en iyi beyin sapı-talamus-korteks ekseni üzerinden anlaşılabilmektedir, ancak bu konu da halen tartışmalıdır.
Hem talamusta, hem de limbik sistemde belirli nöronlar düzenli salınım davranışı gösterir, bu içsel aktivite diğer nöronlardan gelen girdiler tarafından anlamlı düzeyde etkilenmektedir. Yapay ortamdaki talamik nöronlar 6-10 Hz ranjında salınım gösterme eğilimindedir. Talamik iletim sisteminde üç tür nöron vardır:
- Talamokortikal nöronlar (TKN),
- Retiküler çekirdek nöronları (RÇN), ki bunlar talamokortikal nöronlara ketleyici (hiperpolarizasyona yol açan) geri bildirim sağlarlar,
- Lokal ara nöronlar, ki bunlar da ilk iki nöron türü arasındaki etkileşimi koordine etmeye yardımcı olur (bkz. Şekil 1).
Şekil 1: Talamik Ağ
TKN’lar iki ayrı şekilde işlev görür:
- Uyarıcı bombardımanına tepki vermek için, depolarize olan iletim hücreleri ile artan duyusal girdileri iletmek ve bir dereceye kadar da entegre etmek,
- Kolektif bir ritimde ateşlenen osilatör hücreler ile işlev gösterir, böylece kortekse giden girdileri bloke eder.
Hangi modalitenin ortaya çıkacağı RÇN ve TKN’larının dinlenme potansiyelleri ile ateşlenme eşiklerinin birbirine ne kadar yakın olduğuna bağlıdır. Dinlenme potansiyelleri de beyin sapının ortalarındaki nöromodülasyon tarafından tayin edilir. Bu nöromodülasyon kortekse iletilmek üzere bilgi sağlamaz, bunun yerine talamik zar geçirgenliğini iyon akışına göre ayarlayarak talamik nöronlar üzerinde depolarize veya hiperpolarize edici bir etki sağlar. Bu süreç TKN ve RÇN hücrelerinin ateşlenme özelliklerini ayarlayarak, osilatör durumu veya iletim durumunu yerleştirir.
Alpha iğciklerinin oluşumu en iyi anlaşılan örnektir. Eğer beyin sapının kolinerjik modülasyonu RÇN ve TKN’larından geri çekilirse osilatör duruma geçilir. Locus ceruleus’ta noradrenerjik modülasyon artarsa, nöral ateşlenme de artar ve devrelerin sinyal-gürültü oranına dair özellikleri çeşitlenerek artar. Uyanıklık durumundan uykuya geçiş sırasındaki alpha iğciklerinin üretimi, beyin sapı modülatör kontrolünün prototipik örneğidir. Uykunun başlangıcından yaklaşık bir saniye önce, talamusa gelen kolinerjik girdilerin ateşlenme oranında bir düşüş olur. Bu durum TKN’larda osilatör moda girilmesine yol açar, böylece korteks uykudayken gelen uyarıcılardan korunmuş olur. TKN hücreleri EEG’de ölçülen potansiyelleri meydana getiren alpha ritimini kortekse transfer eder.
Alpha ranjının dışındaki frekanslar söz konusu olduğunda durumu anlamamız zorlaşmaktadır. Yakın zamandaki bir tarama çalışmasında Sterman (1994) saç derisi seviyesindeki alansal potansiyellerin oluşumunu, talamusun beynin üç integratif aktivitesi üzerindeki etkisi ile ilişkilendirir. Bu aktiviteler:
- Vijilans,
- Sensorimotor entegrasyon,
- Bilişsel entegrasyondur.
Vijilans sistemi yaygın bir şebekeyi ve beyin sapındaki spesifik merkezler ile bunların talamik, subkortikal ve kortikal merkezler üzerindeki yükseltici etkisini kapsar. Sensorimotor sistem yükseltici etkiyi, proprioseptif örüntüyü ve bunların talamus ile sensorimotor korteks üzerindeki yansımalarını ve bu kortikal alandaki eferent nöronları içerir. Bu sistem sensorimotor şerit üzerinde 12-14 Hz’lik SMR’ı (sensorimotor ritim) meydana getirir. Bilişsel entegrasyon duyusal girdileri ve motor tepkileri işlemleyerek entegre eden bir dizi merkezi içerir.
Sterman SMR, alpha ve theta ritimlerinin oluşumunu, bu sistemlerden talamik osilatör generatöre giden girdilerin varlığı veya yokluğu ile ilişkilendirir. Spesifik olarak, talamustaki farklı osilatör modlar üç modalitenin kombinasyonlarının oluşturduğu etki buradan geri çekildiğinde ortaya çıkar. Yukarıda da belirtildiği gibi, talamustaki beyin sapı kolinerjik faaliyetinin geri çekilmesi ile alpha ritminin başlaması prototipik bir örnektir. Eğer sensorimotor girdiler geri çekilirse SMR ortaya çıkar. Eğer bilişsel faaliyetlerin olmadığı rahatlama durumlarındaki gibi kognitif işlemleme geri çekilirse alpha ortaya çıkar. Eğer vijilans geri çekilirse (uyuşukluk durumlarında olduğu gibi) theta ortaya çıkar. Nitekim EEG’de bu ritimlerin varlığı, altta yatan vijilans, bilişsel işlemleme ve sensorimotor entegrasyon durumlarına işaret eder. Eğer dikkatliliğin içsel olarak SMR ile ilgili hareketsizliğe (15-20 Hz’lik frekanslar da dahil) eşlik ettiği varsayılırsa, Sterman’ın tasarıları ve DEHB’nun NFB eğitiminde gözlemlenenler arasındaki bağlantı aydınlanmış olur: beta veya SMR ranjındaki yüksek faaliyet ile theta ranjındaki düşük faaliyetin kombinasyonu, artmış hareketsizlik ve dikkatsizlik durumlarıyla doğrudan ilişkilendirilebilir. Azalmış uyuşukluk durumu ve diğer bilişsel rahatsızlıklar ise theta faaliyetiyle alakalıdır.
Sterman’ın sentezi limbik sistemdeki içsel osilatör faaliyetin de kortikal alan potansiyellerinin oluşumuna katkıda bulunup bulunmadığı konusunu belirsiz durumda bırakmıştır. Bu katkı belki de talamik faaliyetlerin etkilenmesi veya tamamlanması ile sağlanmaktadır. Hipokampüste oluşan osilasyanların saç derisi üzerinden ölçülen potansiyellerini oluşturmasına olanak sağlayan hipokampal-kortikal devreler yeterli miktarda gözlenebilir ama literatürde bu bilgi çok fazla desteklenmemektedir. Dolayısıyla ilerde talamusun saç derisi düzeyindeki alan potansiyellerini oluşturmada ana kaynak olduğu varsayılacaktır. Ancak bu varsayım, bu makalenin önemli önermelerini etkilememektedir. Birçok çalışmada limbik merkezler dikkat süreçlerine dahil edildiği için Sterman’ın tasarılarının, limbik düzeydeki yardımların dikkat kapasitesiyle ilişkisine dair bazı gözlemlerle tutarlı olduğu tekrar anlaşılmıştır. Talamusun göreceli olarak bilinen sınırlarının ötesindeki konuları takip etmek için ise, nöromodülasyon ve osilatör durumların geçit işlevi ile ilgili daha detaylı bilgilere ihtiyacımız olacaktır.
2. Nöromodülatör Kontrol
Eğer NFB eğitimi dikkat işlevleriyle ilgili nöral devrelerde etkili ve kalıcı değişiklikler yapacak ise, söz konusu devrelerin geri bildirim kontrolüyle ayarlanabilir olması ve bu ayarlamaları da zaman içinde muhafaza edebilmesi gerekir. Bunun için de işin içine giren sistemler yeterli derecede plastisite özelliğine sahip olmalıdır. Bu tarz nöral plastisiteye hizmet eden iki mekanizma nöromodülasyon ve uzun vadeli potensiyasyondur (lonterm potentiation). Bu süreçler tarih boyunca farklı bağlamlarda ortaya konmasına rağmen (uzun vadeli potensiyasyon hipokampal devrelerde, nöromodlasyon daha üst beyin sapı devrelerinde), bunların eylemleri tamamen bağımsız değildir. Ancak elverişlilik açısından ilk olarak ayrı ayrı ele alınacaklardır.
Sinaptik veya hormonal uyarılma sonucu bir nöronun elektriksel özelliklerinin değişmesi sürecine nörotransmisyon denir. Nörotransmisyon iki alt tipe ayrılabilir: hızlı işleyen nörotransmisyon (ki bu genelde hızlı Na+ ve Cl- kanallarını içerir) ve nöromodülasyon (ki bu genelde daah yavaş K+ ve Ca++ kanallarını içerir). Nöromodülasyonda, ayarlanmış iyonik akış ateşlenme özelliklerini değiştirmek üzere postsinaptik nörondaki zar potansiyelini değişimler. Örneğin asetilkolin veya noradrenerjik alpha-1 reseptörleri K+ kanallarını kapatır, böylece zar potansiyelini arttırır. Bu yolla tek nöronların ateşlenme oranları ayarlanabilir ve nöral devrelerin grup karakteristikleri değiştirilebilir. Nöromodülasyonun bir başka mekanizması Ca++’nın hücrelere akışıdır, bu yoğun akış doğrudan zar potansiyelini değiştirebildiği gibi, zamanından önce meydana gelen hücre içi yapısal ve kimyasal değişime yol açar; böylece postsinaptik nöronların ateşlenme karakteristikleri değişir.
Nöromodülasyon en iyi beyin sapından yükselen modülatör kontrol üzerinden anlaşılır. Dört büyük beyin sapı sistemi vardır: locus ceruleus (noradrenerjik), nucleus basalis ve çevresindeki alanlar (kolinerjik), raphe çekirdeği (serotonerjik) ve merkezi tegmental alan ile substantia nigra (dopaminerjik). Bu merkezler gelen uyarıcılara tepki verirler ve girdileri daha yüksek seviyedeki merkezlere boşaltırlar, gelen uyarıcının yeniliği ve şiddeti gibi global yönlerine tepki verirler. Örneğin locus ceruleus’taki noradrenerjik boşaltma beklenmedik, şiddetli veya itici uyarıcı algılarını takip eder-bunlar hızlı bir biçimde dikkat ve tepki vermeyi gerektiren durumlardır. Bu şekilde daha yüksek merkezler dıştan gelen faaliyetleri bastırmaya ve itici uyarıcılara dikkat ederek, diğer uyarıcıları görmezden gelmeye ayarlanır. Dopaminerjik sistem motivasyonel olarak harekete geçirici işaretlere tepki verir, bu şekilde daha yüksek merkezlerde , stresli karşılaşmalar esnasında gösterilen faaliyetleri kolaylaştırırlar. “Kaç veya savaş” tepkisini gerektiren durumlarda kullanışlı olan, önceden hazırlanmış bazı motor tepkileri kolaylaştırırlar. Dopaminerjik ve noradrenerjik merkezler böylece DEHB’nda bozulan fonksiyonlarla bağlantılı işaretlere tepki verir. Bu durum DEHB’ndaki noradrenerjik ve dopaminerjik ajanların etkililiği ile tutarlıdır.
Nöromodülasyon, NFB eğitimine hizmet eden mekanizmalar için merkezi konumdadır. Talamik ve limbik merkezler beyin sapının üstlerindeki modülasyonu durumlar, grup osilasyonu oranları ve esas olarak talamik ve limbik devrelerde dikkat kapasitesini optimize etmek için gerekli diğer değişiklikler arasındaki değişimi etkiler. Limbik merkezler aynı zamanda birkaç merkez üzerinde nöromodülatör kontrol kullanır.
3. Ritmik Osilayonlar, Beyin Durumları ve Bilgi Akışı
Birinci bölümde talamik merkezlerin iletim ve osilasyon durumları ortaya konmuştur. Osilatör durumdan iletim durumuna geçiş, bilgi akışını bloke eden bir kapının kapanması (veya devre analojisini kullanırsak, bir anahtarın açılması gibi) gibi de tanımlanabilir. Beyin merkezlerinin farklı durumlara göre değişip işlev göstermesi ve bilgi akışının meydana gelmesi osilatör aktivitenin iki önemli işlevidir (bir üçüncü işlevi de rezonanstır).
Limbik merkezlerde buna benzer, nacak biraz daha karmaşık bir dizi durum meydana gelir. Üçüncü bölümde daha detaylı değinileceği üzere, bu merkezler dikkat süreçlerine anlamlı derecede katkıda bulunur, böylece limbik sistemde osilatörler tarafından etkilenen geçitler ve durum değişimleri burada biraz daha detaylı olarak tartışılacaktır. Şekil 2’de asıl limbik osilatör generatörler ve yollar gösterilmektedir. Septal çekirdek ve hipokampus sistemin asıl pacemaker’larıdır, ancak dentate (dişli) ve etorinal kortislerdeki hücreler de osilatör modları oluştururlar. Beyin sapının üstündeki modülasyon septal çekirdekteki pacemaker’lara yansır ve dsaha az miktarda olmak üzere, doğrudan hipokampüse yansır. Bu alandaki ana devre septalhipokampalseptal ilmekleri, hipokampüs üzerinden etorinal kortekse giden trisinaptik devreyi ve etorinal kortekse geri dönen devreleri kapsar. Hipokampal alan potansiyellerinin izlediği üç ana yol vardır:
- Theta veya RSA (yavaş ritmik aktivite); biyolojik türe bağlı olarak 3-11 Hz arası,
- LIA (yüksek amplitütlü düzensiz aktivite); 0.5-25 Hz’lik geniş bir ranjda,
- Beta; 20-60 Hz arasındaki hızlı dalgalar.
Ritmik girdiler hipokampüsteki osilasyonları belli bir ranjdaki frekanslar boyunca istenilen biçime getirebilir. Hipokampüsün septal sinirlerinde en az iki tane nörotransmitter sistemi vardır: kolinerjik ve GAGA-erjik sistemler. Beyin sapı modülasyonu altındaki bu girdiler arasındaki denge, hipokampal alan potansiyelinde LIA’nın mı, RSA’nın mı üstün geleceğini belirler.
Şekil 2: Ana Limbik Devre
Hayvan türlerindeki ranjlar çerçevesinde, bu ritimlerle ilgili çalışmalar, her bir ritmin dikkat süreçleriyle ilgili belirli davranışsal durumlarla ilişkilendirilebileceğini gösterir. İnsan dahil olmak üzere türlerin karşılaştırıldığı çalışmalarda, dikkat süreçelrinde limbik merkezlerin rolünü açıklamaya yardım eden yollar ortaya çıkarılmaktadır. Bazı türlerde RSA, o türlere özgü belirli hayatta kalma faaliyetleri sırasında ve bu faaliyetler esnasında öğrenilenlerin depolanmasında ortaya çıkar. Örneğin ratlarda RSA keşfetme davranışı sırasında, tavşanlarda çevrenin aktif olarak taranması sırasında ve kedilerde sezdirmeden yaklaşıp yakalama davranışı esnasında görülür. Türlerde LIA’nın davranışsal karşılıkları konusunda fazla kaynak yoktur, ancak belli bir ranjdaki türlerde yapılan çalışmalar LIA’yı immobil postürün korunmasıyla ilişkilendirir. Bu bulgu, Sterman’ın kedilerde immobil vijilansın sensorimotor korteksteki 12-14 Hz’lik ritim ile ilişkili olduğu yolundaki ve bu ritmin kedi tarafından edimsel koşullama deneyleri sırasında üretilebildiği şeklindeki bulguları anımsatır. Daha yüksek frekanslardaki beta bileşenleri birkaç hayvan türünde odaklanma ile ilişkilidir.
Hayatta kalmayla ilgili faaliyetlere ek olarak, hayvanlar üzerindeki çalışmalar RSA ve LIA ile ilişkili geniş davranış sınıfları tanımlamaktadır. Örneğin ratlarda tip-1 davranışı (yürümek, atlamak, yüzmek gibi motor davranışlar) RSA ile ilişkilidir; tip-2 davranışı (yalama örüntüleriyle birlikte immobil olarak uyanma, dişlerini çatırdatma, tımarlanma) LIA ile ilişkilidir. Deneysel kısıtlamalar, hayvan çalışmalarının insanlara genellenmesini zorlaştırır, hayvan araştırması sonuçlarının insanlara genellenmesinde dikkatli olunmalıdır (insanda hipokampal theta’nın varlığı bile bir zamanlar sorgulanmaktaydı). Ancak bu konuda birkaç çalışma mevcuttur, bunlar doğrudan insanın hipokampal EEG’sini çalışırken alışılmadık klinik fırsatlardan faydalanmaktadırlar. Bu çalışmalar spesifik ritimler ile spesifik davranışsal durumların ilişkisi kadar, hipokampal theta’nın varlığını da saptar görünmektedir-böylece daha ilkel hayvanlarda spesifik ritimler, davranış örüntüleri ve bilgi akışının geçirilmesi arasındaki ilişkinin insanlarda da bulunduğunu önermektedirler. İlgili davranışlar, diğer hayvanlarda olanlardan daha zordur, ritimdeki değişiklikler motor aktiviteyle daha az ilişkili iken sözel davranışlarla daha çok ilişkilidir.
O halde, theta ve beta ranjındaki frekanslar insanın hipokampal devresinde bulunmaktadır ve talamik devredeki gibi, durum değişiklikleri ve bilginin geçirilmesiyle ilişkilidir. Daha ötesi, ilkel hayvanlarda olduğu gibi, davranışsal durumlarla korelasyona giden aynı örüntüyü takip etmektedir. Dolayısıyla talamikten hipokampale doğru olan çalışmaların çıkarsamaları daha güveniliridir-ilkel hayvanlardaki örüntülerin insandakilere genellenmesinde olduğu gibi. Bu olgu, insanın dikkat kapasitesinin tartışıldığı üçüncü bölüm açısından kullanışlı olacaktır.
4. Uzun Vadeli Potansiyasyon
Yukarıda belirtildiği gibi, NFB tedavisinin kesilmesinden sonra DEB semptomlarına ait remisyonun devam ettiği önermesi klinik açıdan önemlidir. Bu olguya limbik sistemdeki nöronların plastisitesinin katkıda bulunduğu düşünülmektedir, özellikle bu nöronlar hızlı ve uzun vadeli olacak şekilde sinapsların etkinliğini arttırarak tekrarlamalı aferent sinyallere cevap verirler. Bu sürece uzun vadeli potansiyasyon (UVP) denir ve son yirmi yıldır yoğun bir şekilde üzerinde çalışılmaktadır. UVP laboratuar ölçümleri doğrultusunda formal olarak tanımlanmıştır; UVP kısa bir süre için aferentlerin yüksek frekansları uyarımını takip eden sürekli bir aferent bombardımanına verilen sabit ve göreli olarak uzun süren sinaptik tepkidir. Yerleştirilen elektrotların yol açtığı tetanik uyarım, UVP ve koşullanma arasındaki ilişki şu şekilde saptanmıştır: UVP, yerleştirilmiş elektrotların yol açtığı tetanik uyarımın yokluğunda, davranışsal koşullanmayla birleşme durumunda gözlenir. Bu durumun tersi de doğrudur; perforant yolun yüksek frekansla meydana getirilen uyarımı tarafında oluşturulan hipokampal UVP, hayvanlarda sonraki klasik koşullanma deneylerinde gerçekleşen öğrenmedeki yükselmiş orana yol açar. Daha ötesi, orta beyindeki retiküler formasyonun elektriksel uyarımı, perforant yol sinapslarında UVP’u arttırır, süresini uzatır ve davranışsal koşullamayı kolaylaştırır.
UVP ilk olarak hipokampüsün trisinaptik devresinde incelenmiştir. Limbik sistem içerisinde UVP’nin etkisi, gelen bombardımanın frekansı RSA ranjı kapsamındayken optimize olur-bu, limbik işlemlemede RSA’nın merkezi rolü ışığında tekrarlanan bir sonuçtur. Limbik sistemdeki bu erken çalışmalardan beri, UVP neokortekste kapsamlı olarak incelenmiştir. Hipokampal ve neokortikal UVP’un karşılaştırılması ayrı magnitütlere, temporal ve gelişimsel yönlere, gereken aferent yolların sayısına ve muhtemelen reseptör türlerine işaret eder. Bununla birlikte süreç temel olarak bütün alanlarda aynıdır-elektrotla veya tekrarla, yinelenen aferent uyarım tarafından arttırılan sinaptik etkililik. Örneğin kedilerde motor kortekste UVP’un ortaya çıkması için hem VL talamustan, hem de duyusal korteksten aferent uyarımın gelmesi gerekir. Bu süreçlerde UVP talamusun kendisinde ortaya çıkmaz; muhtemelen bu stabilite, değişmeyen bir iletim ve geçit istasyonu olarak kapasitesini saklar. UVP gelişim esnasında karakteristik bir zaman seyrine sahiptir. Mesela işitsel ve görsel korteks için, UVP’un maksimum seviyede olduğu erken kritik dönemler vardır. Bunu takiben, yaşam boyunca potensiyasyonun anlamlı düzeyde azalması söz konusudur. Uzun vadeli düşüşün bu olguya tekabül eden bir süreci vardır; tekrarlamalı aferent uyarım sinaptik etkiyi azaltır, muhtemelen uzun süreli düşüş sinaptik etkililiği yukarıya değil, aşağıya çekerek UVP’un nöral devrelerdeki plastisite gelişimindeki rolünü bütünler.
UVP venöral plastisite konusundaki son taramalar, birkaç bileşene ait süreçlere işaret etmektedir. Bunun içerisinde sinapsların düzenlenmesindeki, sinapsların boyutundaki, sinaptik etkililiği arttıran konkav ve spinül sinapsların sayısındaki ve sinaps oluşumu ile tasfiyesindeki değişiklikler bulunmaktadır. Çalışmalar sinapsların yaşam boyunca devamlı bir devir içinde olduğunu göstermiştir. Bu devir akson terminali başına düşen sinaptik bağlantı sayısındaki ve dendritlerle terminal aksonlarının dallanma yollarındaki değişiklikleri içerir. Bu değişikliklerin oluşması, günlerden haftalara kadar olan bir zaman dilimi içerisinde ortaya çıkar. Bazı durumlarda sinapsların yeniden düzenlenmesi ve eliminasyonu şebekede geri döndürülemez modifikasyonlara yol açabilir (bu, daha önce bahsedilen atraktör durumlara tekabül eder).
Prefrontal korteksteki UVP, DEHB ve tedavisiyle özellikle alakalıdır. Birkaç çalışma, davranış sergileyen havanlarda hipokampal bölgede kısa patlamalar halindeki aksiyon potansiyelini taklit eden elektriksel uyarımın prefrontal kortekste UVP’u meydana getirdiğini bulmuştur. Bir çalışmada CA1/subiküler hipokampal alani uyaranla eşleştirilmiş nabız, prefrontal kortekste UVP oluşturmada etkili olmuştur. 40-200 ms (ki 5-25 Hz’e tekabül eder) ranjındaki ara nabız fasılaları etkiliydi, 80-200 ms (5-12.5 Hz) optimaldi. Bölece RSA ve LIA ranjındaki hipokampal uyarım prefrontal kortekste UVP oluşumunu değişilmemektedir. Daha sonra Doyere’nin grubu (1993) bir gün için de olsa kısa süreli 7.7 Hz’lik yüksek frekanslı patlamaların prefrontal kortekste UVP’u oluşturduğunu buldu. Aynı grup ratlarda, bir klasik koşullama deneyinden önce ve sonra CA1/subiküler alanı uyararak prefrontal korteks tepkisini ölçtüler. Eşlemeli koşullamaya maruz kalan ratlar prefrontal kortekste uyarıma UVP ile cevap verdiler. Sahte koşullamaya maruz kalan ratlarda ise prefrontal tepkilerde postsinaptik potensiyasyonun düştüğü gözlemlendi.
UVP’un NFB eğitiminin nöral aracılığındaki rolü, son zamanlardaki çalışmaların ışığında alansal davranış görevleri öğrenilirken ateşlenen yollarla ilgili hipokampal hücre ağının, bazı korelasyon yollarıyla yavaş dalgalı uykuda tekrar aktive olduğunu göstermektedir. Daha ötesi, yavaş dalgalı uyku sırasında hipokampal aktivitenin etorinal korteksteki alanları faaliyete geçirdiği bulunmuştur. Muhtemelen hipokampüs, kortikal devre içinde gün boyu öğrenilenleri programlamaktadır. Son zamanlarda dikkat kapasitesini ölçmede kullanılanlara benzer algısal görevlerin REM uykusu sırasında birleştirildiği bulunmuştur. Bu çalışmada hipokampal veya kortikal alan potansiyelleri ölçülmemiştir ancak Wilson ve McNaughton’ın (1994) çalışmasına olan paralellik biraz zorlamadır.
Yukarıdaki bulgular hipokampüsün, kortikal ağların hipokampüste hali hazırda işlemlenmiş bilgiyi kodladığı biçimde, kortikal nöron ağında UVP’u oluşturabildiği varsayımını desteklemektedir. Wilson ve McNaughton (1994) örneğinde bu, motor davranışları içermektedir. Winson’ın (1972, 1990) detaylandırdığı üzere bu süreç theta ritmi aracılığıyla gerçekleşir. Miller (1991) bu sürecin hipokampüsten neokortekse ve tekrar hipokampüse 200 ms’lik (5 Hz) geçiş sürelerini içerdiğini bulmuştur; böylelikle iki şebeke takımı arasındaki theta frekansında bir rezonansı desteklemektedir. Rezonans süreci, yani aynı frekansta çınlayan beyin merkezleri arasında bilgi alış verişinin kolaylaştırılması, grup osilasyonlarının üçüncü fizyolojik işlevidir.
Zaman seyirleri farklı da olsa (UVP sinaptik etkide uzun vadeli bir değişiklik iken nöromodülasyon kısa sürelidir) nöromodülasyon ve UVP hem biyokimyasal, hem de işlevsel açıdan birbirleriyle ilişkilidir. Her bir süreç, bir nörotransmitter sisteminin bir diğeri üzerindeki etkisini gösterir; böylece sinaptik aktivitenin elastikiyetinin artmasına olanak sağlar. Örneğin CA1’deki Schaffer/komisural sinapslarında UVP iki tür glutamat reseptörüyle ilgilidir: NMDA ve AMPA. NMDA reseptörü içeriye Ca++ akışını aktive ederek UVP’u oluşturur, böylelikle AMPA reseptörlerinin faaliyetini modifiye eden bazı kimyasal değişiklikleri de hızlandırır. Bunlar UVP’un etkisini ifade eder. Örneğin bu olgu ratların CA1 bölgesindeki nöromodülatör etkiyle karşılaştırılabilir, burada vazopresin, hücreye Ca++ akışını etkileyerek noradrenerjik reseptörler için nöromodülatör etkisi gösterir. Böylece NE’nin sebep olduğu CAMP (NE sisteminde ikinci iletici)artış gösterir. Fisher ve Johnston (1990) kobay farelerindeki fiberto-CA3 nöronlarında norepinefrin ve asetilkolinin UVP’u farklı etkilediğini, norepinefrinin UVP’u arttırdığını ve asetilkolinin de azalttığını bulmuştur. Bu şekilde, herhangi bir merkezdeki nöromodülatörlerin ranjının değişmesi, başka merkezlerde belli bir ranjdaki sinaptik aktivitede birtakım ayarlamalara yol açabilir, böylelikle işin içine giren sistemlere elastikiyet sağlar.
3. Dikkat ve NFB Eğitiminin Altında Yatan Nöral Mekanizmalar
1. Anatomik Görüşler
Yukarıda belirtildiği üzere Sterman’ın dikkat süreçleri bağlamında alan potansiyellerinin oluşumuna hizmet eden merkezler ve süreçlere dair sentezi beyin sapı-talamik-kortikal sistemin merkeziliğini vurgular. Buna ek olarak Sterman’ın, bu ekseni etkileyen vijilans, sensorimotor entegrasyon ve bilişsel işlemleme sistemlerine dair kavramsal organizasyonu başka detayları doldurmak için bir çerçeve sağlamaktadır. Özel olarak, birçok araştırma prefrontal korteksin ve limbik sistemdeki bazı merkezlerin, dikat süreçlerine dair taslaklara dahil edilmesi gerektiğini önermektedir. Buna ek olarak, klinik deneyimler limbik işlevlerdeki bozukluklarla ilişkili duygudurum bozukluklarının genelikle dikkat ve konsantrasyon bozukluklarını içerdiğini göstermektedir (depresyonda dikkat ve konsantrasyon azalır, manide hiper-distraktibilite görülür); prefrontal korteks işlevlerindeki bozukluklarla ilgili dikkat bozuklukları genelde depresif duygudurumu içerir. İkisi de limbik merkezlerin aracı olduğu işlevler olan, bellekteki zorluklarla alakalıdır. Daha ötesi, prefrontal ve hipokampal lezyonlarla ilgili hayvan çalışmaları, insanlarda DEHB’nu andıran semptomlara işaret etmektedir: hiperaktivite, distraktibilite ve patolojik andistraktibilite-distraktibilite sınırındaki belirli faaliyetlerle meşgul olma eğilimi (DEHB olan çocukların TV veya video oyunları karşısındaki büyülenme eğilimlerini andırır). En son incelemeler (mesela Sprict, 1995) hipokampüsün tüm duyusal modalitelere uygun yaygın girdilere, tüm asosiyasyon korteksiyle karşılıklı bağlantılarına, duyusal alanlar için bir entegrasyon merkezi oluşuna, girdileri depolanmış bilgilerle karşılaştıran bir merkez oluşuna ve maladaptif uyarımlara yol açabilecek dikkat dağıtıcı uyaranları filtreden geçiren bir merkez oluşuna dayanarak bu alanlardaki rolünü vurgular.
Sieb’in (1990) incelemesi ve dikkat süreçlerinin entegrasyonu, bu alanları Sterman’ın çerçevesine dahil etmenin bir yolunu önerir. Sieb şunu önerir: duyusal girdi beyin sapına ulaşınca, beyin sapı bu sinyalleri işlemleyerek talamusa iletir ve özellikle septal çekirdek, hipokampüs ve frontal korteks olmak üzere diğer merkezleri aktive eder. Daha sonra hipokampüs oryantasyon, uyanıklık, farkındalık ve uyarılma gibi fonksiyonları seçici biçimde inhibe ederek dikkat sürecinin birkaç bileşenini düzenler. Bu düzenleme dikkatin tek bir çevresel sinyale odaklanmasını kolaylaştırır. Başlangıçtaki uyarıcıdan 300 ms sonra beyin sapından, mediodorsal talamustan ve bazı kortikal merkezlerden gelen girdiler prefrontal kortekste birleşir. Bu alan sırasıyla, girdiyi işlemler ve girdiye karşılık bir tepki organize eder. Tepki septal çekirdeğe giden büyük bir sinyali içerir (Sieb bunu P300 potansiyel dalgasının harekete geçmesine bağlar); bu sinyal hipokampüsün sırasıyla, yukarıda bahsedilen bazı fonksiyonlarının önceki inhibisyonlarını bırakmasına yol açar. Sieb için prefrontal-septal-hipokampal eksen dikkat süreçlerinde kilit noktasıdır. Daha ötesi, hipokampüsün başlangıçtaki inhibitör faaliyetinin, theta ranjındaki osilasyon aracılığıyla gerçekleştiğini öne sürer ve septal çekirdeğe gelen prefrontal sinyalin hipokampüste, theta ketleyici sinyalini bloke eden beta ritmini ortaya çıkardığını düşünür. Hipokampüs ve prefrontal korteksin birtakım merkezlerde seçici inhibitör faaliyetler gösterdiği önermesi muhtemelen Sterman’ın tasarılarındaki kognitif işlemleme ve vijilans işlevlerinin geri çekilmesine tekabül etmektedir; bu geri çekilmeler osilatör talamik modları meydana getirir. Sieb’in, dengelenmiş süreçlerin eşleştirilmesi kavramı (thetaya karşı beta osilasyonu, hipokampal inhibisyona karşı aktivasyon gibi) detay bazında ne kadar doğru ve Sterman’ın tasarılarıyla ne kadar tutarlı olsa da dikkat süreçlerine önemli bir bakış açısı getirmektedir ve bu bakış açısı, tartışmamız boyunca tekrar tekrar karşımıza çıkacaktır.
Şekil 3: NFB Eğitimiyle İlgili Merkezlerin İskeleti
Şekil 3’te Sterman ve Sieb’in önerdiği süreçlerin iskeleti verilmiştir. Söz konusu devrenin NFB en çok ilişkili olan özellikleri ayarlanabilirlik ve stabilite seviyesidir. Ayarlanabilirlik, şebekenin her bir bağlantı yerinde işleyen nöromodülasyon ve UVP mekanizmalarının beraber çalışması ile sağlanır. Örneğin beyin sapı merkezlerin, talamik merkezleri modüle ettiği ve hipokampüste UVP’u oluşturduğu çok iyi bilinmektedir. Hipokampüs uyarımının prefrontal kortekste UVP oluşturduğu gösterilmiştir. Daha ötesi, hipokampal ve diğer limbik merkezler beyin sapındaki merkezleri nöromodüle edebilir. UVP’un varlığı talamik ve duyusal kortikal nöronlarca eşzamanlı uyarılan motor nöronlarda, polisinaptik kortikal stimülasyonca uyarılan motor kortekste ve VM talamusca uyarılan duyusal kortekste gözlenmiştir. Son olarak, bazal ön beyindeki uyarılma kortikal UVP’u ortaya çıkarabilmektedir.
NFB tarafından ayarlanan dikkat sisteminin stabilitesi klinik açıdan merkezi önem taşır, ancak teorik açıdan çetin bir sorundur. Eğer sistem sabit atraktör durumdaysa, sistemin herhangi bir noktasındaki ufak dengesizikler, sistemin bir bütün halinde işlev göstermesiyle durma eğiliminde olacaktır. Eğer sistem öyle bir durum içerisinde değilse, herhangi bir bağlantı noktasındaki ufak dengesizlikler muhafaza edilir veya büyütülür. Bir sonraki bölüm, NFB eğitiminin çoklu kendi kendini ayarlayan geri bildirim ilmeklerinin hareketiyle dikkat sistemini sabit bir atraktör duruma ayarladığını önermektedir.
2. Dikkat Sistemindeki Dengeler-Bir Hipotez
Yukarıda da belirtildiği gibi, eşleştirilmiş dengeli işlevlerin motifi, dikkat sisteminin gözlemlenmesinde ve kavramsallaştırılmasında tekrar tekrar ortaya çıkmaktadır. Örneğin tavşanlar üzerindeki çalışmalar GABA-erjik ve kolinerjik septal-hipokampal sinyaller arasında bir denge olduğunu öngörmektedir. GABA-erjik sinyal daha hızlıdır ve yeni bir dizi girdiyi işlemlemeden önce hipokampal devreyi “reset”ler. Kolinerjik sinyal başlangıçta daha yavaştır ve kortikal girdileri daha önceki sinyaller esnasında kodlanmış bilgiden arındırmaya yarar. Doğru çalıştığında bu operasyonlar hipokampal devreyi bir kerede yalnızca bir dizi girdi almaya ayarlar, böylece seçici dikkatin sadece bir dizi girdiye yönlendirilmesini kolaylaştırır. Benzer şekilde, birtakım anatomik ve işlevsel dengeler prefrontal korteks için önerilmiştir. Primatlarda bu bölge iki genel alandan oluşur: dorsolateral ve ventromedial. Bunlar diğer beyin bölgeleriyle bağlantılarının örüntüleri açısından filogenetik ve ontogenetik açıdan farklıdır. Dikkat süreçlerinde oynadıkları roller de birbirinden farklıdır. Örneğin insanlarda dorsolateral lezyonlar çevrenin daha az farkında olmaya yol açarken ventromedial lezyonlar hiperaktiviteye ve distraktibiliteye yol açar (bu, çevreye artmış ve bölünmemiş dikkat yöneltmektir).
Pribram ve McGuinness (1992) hipokampal ve kortikal alan potansiyelleri arasındaki ilişkiyi ele almada kullanışlı olacak bir çift dikkatle ilgili işlevi (ve bu işlevlere hizmet eden merkezleri) tartışırlar. Tartışmaları, hipokampüste theta senkronizasyonu ve desenkronizasyonunu etkileyen iki nöron sistemini tespit eden, kediler üzerinde yapılmış önceki çalışmalara dayanır. Madacar ve arkadaşları (1974) bu sistemlerin beyin sapında yer aldığını belirlemiştir. Bunlardan biri ortadadır, hipokampal theta’nın desenkronizasyonun üretir (muhtemelen LIA ve betayı bırakarak); diğeri lateraldir ve senkronize hipokampal theta’yı üretir. Bu yazarlar birinci sistemi (theta’yı senkronize eden) az veya çok tanıdık olan bölgelerin keşfiyle birleştirirken, ikinci sistemi (theta’yı desenkronize eden) yiyecekle karşılaşıldığında hareketsiz genel uyumla birleştirir. Bu gözlemler, ikinci bölümün üçüncü alt kısmında bahsedilen hipokampal RSA ve LIA’nın davranışsal karşılıklarına tekabül eder. Bu çalışmalar, iyi bir tahminle, birinci sistemin hipokampüste theta’yı senkronize ettiği zaman, kortekste de theta’yı desenkronize ettiğini, bunun tersinin de geçerli olduğunu bulmuştur. Bu durum aşağıda, saç derisi seviyesi alan potansiyellerindeki theta/beta oranlarını açıklarken kullanışlı olacaktır.
Eşleştirilmiş işlevler ve süreçlerin uzatılmış diyalektiği integratif bir hipoteze doğru gider: bu eşlerin birinde veya daha fazlasındaki dengesizlikler dikkat kapasitesinde eksikliklere yol açabilir (DEHB dahil). Bu dengesizlikler sinyallerin zamanlamasında, potansiyellerin şiddetinde, frekans bileşenlerinin amplitütünde, nöromodülatör girdiler arasındaki dengede, vs. olabilir. Dikkat bozukluğu olan hastalarda sayısız sinyaller ve karşı-sinyaller arasında, süreçler ve karşı-süreçler arasında bazı muhtemel dengesizlikler olduğu, bu dengesizliklerin devrenin ayarlanmasında bir miktar kabalık veya dengesizliğe yol açtığı, kontroldeki işlenmemişliğin içsel veya dışsal uyaranlara (veya ikisi birden) aşırı dikkatle ilgili dikkat bozukluklarına sebep olduğu öngörülmektedir. Bu hipotez birkaç yönden klinik deneyimlerle ilişkilendirilebilir.
Şekil-3’te gösterilen merkezler yoğun biçimde birbiriyle bağlantılı olduğundan, herhangi bir merkezdeki veya herhangi bir bağlantıdaki dengesizlikler sistemin bütününde bir dengesizliğe yol açabilir. Ancak septal-hipokampal girdilerin merkezi rolü dolayısıyla, ister birincil olsun ister diğer merkezlerle bağlantılarının bir sonucu olsun, bu sistemdeki dengesizliklerin de alınması yukarıdaki hipotezin klinik deneyimlere genellenmesi açısından kullanışlıdır. Özgül olarak, septalden-hipokampale giden girdiler hipokampal ritimlerin RSA/LIA dengesini belirler; bu, sırasıyla beyin sapı, prefrontal ve hipokampal aferentler tarafından regüle edilir. Sonuç olarak bu merkezlerin herhangi birindeki dengesizlik, septal sinyalde dengesizliğe yol açabilir. Vinogradova grubunun (ki kolinerjik/GABA-erjik dengenin hipokampal “reset”leme ve kortikal girdi blokajı arasındaki dengeyi tayin ettiğini söylerler) önermelerine göre sistemdeki dengesizlik doğrudan DEHB’nun çığır açan özelliklerinden biriyle ilişkilendirilebilir. Hipokampüsün kortikal girdileri çok erken kesmesi (kolinerjik fonksiyon) sonraki girdileri önceki girdilere ve düşüncelere bağlamadan, sonraki girdilere kilitlenmesine yol açar. Bu, gözlem ve düşüncenin arka plandaki dokusunun uygun biçimde entegre edilmeden, her bir girdiye çok fazla seçici dikkat vermeye tekabül eder. Bir başka deyişle, distraktibiliteye yol açar. Diğer yandan, bunun tersi olan durum yani birincil bağlamın blokajına (GABA-erjik işlev) göre girdilerin çok fazla bloklanması, girdilere karşı genel bir dikkatsizlik durumuna yol açar-bu, klinikte DEHB olan çocukların gündüz düşleri veya genel olarak dikkatsiz davranma özellikleri şeklinde görülen durumdur; bunun içinde TV izlerken veya bilgisayar oyunları oynarken çevreye karşı tamamen kayıtsız olma da vardır. Şekil 4 iki klinik örüntüyü şematize etmektedir.
Şekil 4: Limbik Devrede Dengesizliğin İki Ucu
Ayrıca bu model psikotik veya otistik durumların özellikel büyütülmüş girdi/içsel bağlam dengesizliği anı gösterebileceğini ihtimalini arttırır. Dolayısıyla, akut psikotik epizodlar sırasında hastaların harekete geçmiş potansiyel sinyallerinin güç tayfı analizlerinde DEHB’na benzer profiller göstermesi ilgimizi çekecektir. Bu örüntü, psikozun dağılmasıyla ortadan kaybolur.
3. NFB Eğitimindeki Nöral Süreçlerin Bir Sentezi
Daha önce bisiklet kullanmayı öğrenen bir çocuk ile ekranda theta/beta oranına karşılık gelen bir objeyi hareket ettirmeyi öğrenmek arasında bir analojiden bahsedilmişti. Çocuğa balonu düşürmesi yönünde bir talimat verildiğinde çocuk, balonu düşürmeye yarayan doğru kombinasyonlar bulunana kadar denenen, farklı içsel yollar boyunca sinyal yollama sırasında, belli bir süre içsel deneyim yaşar. Bu süreç esnasında prefrontal korteks, görsel korteksteki aferentler yoluyla balonun bulunduğu seviyeyi görüntüler ve septal-hipokampal sisteme sinyal verir (ve muhtemelen doğrudan beyin sapına veya talamusa). Şekil 3’teki yollarda prefrontal aktiviteyi nöromodüle edebilecek birtakım geri bildirim ilmekleri (beyin sapı, talamus ve hipokampüsten prefrontal kortekse; hipokampüsten septuma; beyin sapı ve talamustan hipokampüse; hipokampüs, talamus ve prefrontal korteksten beyin sapına, vs) bulunur. Bunlar dolayısıyla theta/SMR (veya beta) oranını düşürmek için talamusun frekans dağılımını düzenler (doğrudan, hipokampüs üzerinden, beyin sapı üzerinden veya belki de tüm bu üçü ve daha fazlası üzerinden). Devam eden NFB eğitim seansları esnasında (ve muhtemelen yavaş dalgalı uyku sırasında) bu faaliyetlerin tekrarı, UVP yoluyla sistemi stabilize eder.
Bu mekanizmalar farklı merkezlerin, theta/SMR veya theta/beta oranlarını ayarlama kapasitesini stabilize edebildiğini ve ayarlayabildiğini gösterir. Daha önce belirtildiği gibi, bunu düşük theta/beta oranlarının iyi dikkat kapasitesiyle ilişkili olduğuna dair somut gözlemlerden yola çıkarak dikkat süreci ranjını regüle etme kapasitesine genelleyen argümanlar vardır. Bu genelleme hayvanlar ve insanlar üzerindeki klinik ve nörofizyolojik çalışmalardan çıkarılan birtakım sonuçlara dayanır. Örneğin Sterman’ın SMR ritmiyle ilgili çalışmaları özgül bir EEG ritmi ve hareketsiz vijilans esnasındaki dikkat süreçleri arasında doğrudan bir korelasyon sağlar. Daha spesifik olarak, tepkisel potansiyellerin geniş ranjına dair çalışmalar algı ve dikkat süreçlerinin özgül EEG dalga formlarıyla ilişkili olabileceğini ortaya koymaktadır. Daha ötesi, sol veya sağ görsel alana yöneltilen dikkatin etkisi tepkisel potansiyellerde özgül değişiklikler meydana getirebilir (sol veya sağ hemisferde çarpıcı şekilde asimetrik olan, harekete geçmiş görsel potansiyellerde olduğu gibi). Bir diğer örnek olan P300 dalgası prefrontal/hipokampal/amigdaloid faaliyetlerle bağlantılandırılmıştır ve beyin ameliyatı sırasında insanda hipokampüs ve amigdaladaki faaliyetlerle ilişkilendirilmek üzere bulunmuştur.
Bölüm 2.3’teki hipokampal ritimlerle dikkat süreçlerinin özgül bileşenlerinin (RSA ile aktif keşif, LIA ile immobil dikkat) türler içindeki (insan dahil) tutarlı korelasyonuna dair bulgular bu argümanları pekiştirir ve insanlardaki spesifik ritimlerin yorumlanmasına kılavuzluk eder. Bu sonuçlar bizi theta’ya aracılık eden aktivitelerle çevreye olan genel dikkat arasında ve LIA ile immobiliteye hizmet eden dikkat arasında bağlantı kurmaya yönlendirir. Bu genel tasarı 4-7 Hz’lik RSA frekans ranjının, ilkel hayvanlarda (ve muhtemelen memeli evrimi boyunca korunan) ilk olarak gelişen koklama ve hızlı, hafif hareketle süpürme oranlarına tekabül ettiği spekülasyonu tarafından desteklenmektedir; ratlar ve hamster’lar üzerindeki çalışmalar hipokampal RSA’nın fazik olmaya ve hayvanlarda theta ranjındaki koklama ve süpürme faaliyetlerine kilitlenen bir frekans olmaya eğilimli olduğun bulmuştur. İlk bakışta kortikal theta aktivitesinin artmış dikkatle bağlantılı bir sürecin yeterliğiyle ters yönden ilişkili olması gerektiği paradoksal görünebilir. Ancak hipokampal RSA’nın ve kortikal theta’nın (Madacar ve arkadaşlarının (1974) tartıştığı bazal beyin sapı aktivitesi aracılığıyla), düşmüş kortikal theta’nın aslında limbik devrelerde yükselmiş RSA aktivitesini ölçtüğüne işaret eder. Eğer doğruysa, bu olgu doğrudan hipokampal olarak oluşan kortikal theta aktivitesinin aleyhinde ispat sağlar.
4. Psikiyatrik Bozukluklarla Olan İlişki
1. Klinik Bulgular
Bu çalışmanın orijinal uyarıcısı hem duygudurum hem de dikkat bozukluklarında, hem NFB eğitiminin hem de ilaç tedavisinin bildirilmiş etkililiği kadar, NFB eğitiminin DEHB ve depresyon tedavisi için gereken ilaç dozajlarını genelde düşürdüğü gözlemine dayanamaktadır. Bunlar ve diğer psikiyatrik bozukluklar üzerine son elektroensefalografik araştırmalar, belli bir ranjdaki psikiyatrik bozuklukların NFB eğitiminin bir türüne cevap vermesi gerektiğini önerir. Aslında klinik deneyimler de bunu doğrulamaktadır. Bu çalışmalar şizofreni, DEHB, alkolizm ve TSSB için bildirilen güç tayfı analizleri örüntülerini içermektedir. Ayrıca depresiflerde saç derisi alan potansiyellerinde, motor veya bilişsel görevleri beklerken, yavaş değişen negatif DC değişimleri şeklinde olan spesifik yavaş kortikal potansiyel örüntülerinin bulunduğu çift uyarıcılı deneyleri, alkolikleri ve şizofrenleri içerir. Depresif veya şizofren hastalar kadar normal kontroller de güç tayfı analizleri ve yavaş kortikal potansiyel örüntülerini farklı biçimde düzenler görünmektedir. Depresif hastalar yavaş kortikal potansiyellerini normalize etmek üzere eğitilebilir ancak şizofrenlerde bu yapılamaz. Hem normal kontroller, hem de şizofrenler güç tayfı analizlerini değiştirebilir ama kontroller NFB eğitimi seansları arasında bu değişiklikleri muhafaza edebilirken, şizofrenler bunu yapamaz.
Bu sonuçların ötesinde, birtakım klinik gözlemler duygudurum bozuklukları ve psikotik bozuklukların etiyolojisinde geçitleme, devre anahtarları ve rezonans fenomenlerinin işin içinde olabileceği olasılığını arttırır. Bu durum, duygudurum bozukluklarında oldukça belirgindir. Örneğin antidepresan ilaçlara cevap veren hastalar sıklıkla kendilerini daha “kurşungeçirmez” hissettiklerini bildirirler, bu şu anlama gelir: bu insanlar iyileştikten sonra kayıplar, sitemler veya utandırılmalar karşısındaki emosyonel acıyı çok daha az şiddetli yaşarlar. Tanımlamaları opiatlarla tedavi görmüş hastaları andırır: hala acının farkındadırlar ama artık bunu umursamıyorlardır. Bu, depresyon iyileştiğinde limbik devreye akan bilgilerin, osilatör geçitleme yoluyla belli psişik acı merkezlerine (fiziksel acı deneyimi için analoji olarak talamik ve kortikal merkezlere) giden girdilerin tekrar yönlendirilmesiyle yolunun değiştirildiğini düşündürtür. Alternatif olarak, böyle merkezlerin durumu daha az alıcı veya daha az duyarlı olmak üzere ayarlanabilir. Ayrıca alanlar arasındaki rezonansın kolaylaştırılması veya bastırılması için osilatör frekansların değiştiği de düşünülebilir. Daha ötesi, manik ve depresif durumlar arasındaki gizemli geçiş ilgili beyin merkezlerinde durum değişimlerine neden olan geçiş veya geçitlemeleri başlatan, yükselen/azalan nöromodülasyon tarafından kontrol edilen osilatör geçişlerle alakalı olabilir. Bunların dışında karbamazepin, valproik asit ve klonazepam gibi antikonvülzanların antimanik etkilerinin bu nörofizyolojik süreçlerle ilişkili olup olmadığı da düşünülmelidir. Örneğin elektrokonvülsif terapi (EKT) kritik miktarda zaman içerisinde kasılma faaliyetinin indüksiyonuna dayanır; aynı şekilde theta frekansı limbik devrelerde UVP’u optimize ediyor olabilir, kasılma osilasyonu limbik patolojiyi, durumları değişilmeyecek şekilde etkiler,bilgiyi yeniden yönlendirir, vs. göz hareketlerinin duyarsızlaştırılmasına dayanan yeni psikoterapi tekniği benzer mekanizmaları içeriyor olabilir. Bu teknikte hızlı şekilde birbirini takip eden lateral bakış değişiklikleri duygu yüklü anıları harekete geçirir. Aslında pontin bakış, projeksiyonu güçlü bir şekilde septal çekirdekte ortaladığına göre, tekrarlamalı ve takip halindeki bakışlrdan gelen osilatör sinyaller septal-hipokampal aktivitede değişimlere sebep olabilir, böylece de önceden fazı veya frekansı bilincin dışında bırakılan anıları tekrar harekete geçirir.
2. Genel Dikkat Bozuklukları Olarak Majör Psikiyatrik Bozukluklar: Devre Teorileri
Son zamanlarda teorik yapıları baz alan birtakım çalışmalar, bu tür klinik spekülasyonları desteklemeye başlamıştır. Birkaç on yıllık nörofizyolojik çalışmalarla birleştirildiğinde depresyon, OKB ve şizofreni için son zamanlardaki bölgesel kan akımı çalışmaları, burada DEB için önerilenlere benzer bir dizi dengeli devrenin varlığından (nöromodülatörlerin dengesi tarafından düzenlenen) bahseder. 1937 yılındaki çalışmalar limbik sistem üzerinden olan yansımaların emosyonel aktivite oluşumundan sorumlu olduğunu öne sürmüştür. Drevets, depresif hastalarda PET görüntüleme tekniğiyle bölgesel kan akışı çalışmalarına dayanarak devre çiftlerindeki anormal faaliyetin depresyon semptomlarından sorumlu olduğunu ileri sürmüştür. Kan akışı çalışmaları şu anda depresyonda olmayıp, eğilimi bulunan hastaların değil de, aktif olarak depresif durumdaki hastaların sol prefrontal kortikal alanlarda (spesifik olarak sol ventrolateral prefrontal korteksten medial prefrontal kortikal yüzeye uzanan alan) kan akışını arttırdığını bulmuştur; bu durum artmış prefrontal kan akışının belirleyici olduğunu önerir-bu durum sadece aktif depresyonda varolur. Depresiflerin, aktif olsunlar veya olmasınlar, sol amigdalalarında (kontrolle fark sadece aktif olarak depresif grupta anlamlı olsa da) artmış kan akışı vardır. O halde bu veri, artmış sol amigdala kan akışının bir eğilim belirleyici olduğunu düşündürtür-bu durumun varlığı, aktif olsun veya olmasıni depresif bir bozukluğa işaret eder. Buna ek olarak mediodorsal talamusta artmış kan akışı, sol medial kaudat çekirdeğinde azalmış kan akışı ve birtakım ilintili bölgelerde de başka değişiklikler vardır.
Bu bulguları diğer nörofizyolojik verilerle birleştiren Drevets ve arkadaşları, Şekil 5a’da gösterilen etkileşim halindeki devre çiftlerinin anormal işlev göstermesinden bahseder. Spesifik olarak depresif hastalarda prefrontal-amigdala-medial dorsal talamik devrenin fazla aktif olduğunu söylerler ve bunun birtakım depresyon semptomlarını meydana getirdiğini önerirler. Bu semptomlar devam eden olumsuz ruminasyonları, süregiden ve tekrarlayıcı olumsuz benlik değerlendirmesini, vs içerir. Daha ötesi, Drevets ve arkadaşları depresiflerde, normalde PAM devresine inhibitör olan amigdala-striatal-pallidal-medial dorsal talamik devrenin gerekenden daha az aktif olduğunu ve böylece ilk devreyi disinhibe ettğini öne sürerler. Dopamin, norepinefrin ve serotoninle gerçekleşen nöromodülasyonun bu devreleri ayarladığını ve antidepresan ilaçların bu sistemleri normalize ederek birbirine kilitlenen sistemlerin normal fonksiyonlarını geri getirdiğini ortaya atmışlardır.
Şekil 5a
Aktif depresif durumun prefrontal korteks-amigdala mediodorsal talamik devrede kendi kendini taşıyan faaliyetleri içerdiği varsayılmaktadır. Genellikle pallidumdan talamusa olan inhibitör etki, devrede fazla aktiviteyi bastırır.
Şekil 5b
Semptomatik obsesif-kompulsif durumda, kaudata gelen orbital frontal kortikal girdi, kaudatta kurulu OKB ile ilişkili devreleri harekete geçirir. Bu, globus pallidumun talamik aktiviteyi ketlemesini azaltarak inhibitör çıktıları arttırır. Böylelikle prefrontal girdi bastırılmaz ve kendi kendini geçindiren devre ilmekleri ortaya çıkar. Eğer kaudata gelen orbital girdi bloke edilirse, üzerinde daha az inhibitör etki olur ve dolayısıyla talamusa daha fazla inhibitör girdi ulaşır; böylece devreler kendi kendilerini geçindiremez duruma gelir.
Son zamanlardaki bölgesel kan akışı çalışmaları OKB için benzer bulgular elde etmiştir, bu koşulda esas olarak orbital prefrontal korteks ve kaudat çekirdeğindeki değişimlere işaret edilmektedir. Baxter (1994) uygun olmayan duyusal bilgi geçitlemesinin kendi kendini geçindiren ilmeklere izin verdiğini öne sürer (bkz. Şekil 5b). İlmekteki aşırı aktivitenin önceden hazırlanmış davranışsal rutinleri harekete geçirdiğini ileri sürer. Ayrıca neostriatal ve talamik merkezler ile birleşen orbital korteksin hayvanlarda normalde özgül uyaranlara tepki olarak bu davranışsal takımların modüle edilmesine yardımcı olduğunu öne sürer. Devrenin normalde potansiyel distraktibilite ve hipodistraktibilite/hiperdistraktibilite şeklindeki davranışaların çarpışması arasındaki dengeye aracılık ettiğini savunur.
Şekil 5c
Carlsson’lar kortiko-striatal-talamo-kortikal ilmeklerin taalmustan geeln kortikal girdileri modüle ettiğini öne sürer. Ama eğer striatuma gelen inhibitör dopaminerjik girdi talamusun üzerindeki inhibitör etkiyi azaltıyorsa, talamo-kortikal aktivite modüle olmamıştır ve kortekse olan akışı bir noktaya kadar arttırabilir. Bu akışın, aktif şizofrenik durumdaki bilişsel disorganizasyona yol açtığı varsayılır.
Şekil 5c 1990’da Maria ve Arvid Carlsson’un şizofreniye dair önermesini göstermektedir. Carlsson’lar şizofrenide iki devrenin anormal çalıştığını ve bu devrelerin faaliyetlerini dopaminin, glutamatın ve GABA’nın dengesinin düzenlediğini öne sürerler. Onlara göre bu devrelerin şizofreniyle ilgisi talamo-kortikal sinyal iletimini uygunsuz şekilde modüle ederek şizofren kişiyi bilgi bombardımanına tutuyor oluşudur. Bu süreç yıllarca şizofrenlerin bilişsel yaşantılarıyla bağdaştırılmıştır. Carlsson’lar bunu dopaminerjik antagonist ilaç aktivitesinin bir açıklaması olarak ele alırlar. Spesifik olarak, korteksi aşırı talamik girdi yükünden kortikal-striatal-talamo-kortikal geri bildirim ilmeğinin koruduğunu ileri sürerler. Bu devrede glutamaterjik-kortiko-striatal nöronlar eksitatördür, GABA striato-talamik nöronlar inhibitördür ve glutamat/aspartat talamo-kortikal nöronlar eksitatördür. Tersine, Carlsson’lar mezostriatal dopaminerjik yolların zıt yönde çalıştığını, talamo-kortikal filtreyi genişleterek kortekse bilgi akışını arttırdığını düşünmektedirler. Bu düşüncelere dayanarak glutaminerjik agonistlerin şizofreni tedavisine yardımcı olabileceğini ve glutaminerjik antagonistlerin Parkinson tedavisinde kullanışlı olabileceğini öne sürmektedirler.
O halde söz konusu bozuklukların her biri için, bir dizi devredeki dengesizliklerin psikopatolojiyle sonuçlandığı öne sürülmektedir. Şekil-5’teki her bir diyagram, DEB için önerilen tasarıyla karşılaştırılabilir. Her bir koşulda devrelerin işlevsizliği ve klinik semptomlar arasında sezgisel bağlantılar kurulabilir. Şizofrenide hastanın çok kuvvetli sansür akışına dair yaşantısı, talamokortikal sinyallerin bazal ganglia merkezleri tarafından uygunsuz modülasyonunun sonucudur. Depresyon ve OKB için, aşırı aktif devreler kendiliğin ve dünyanın olumsuz imgeleri (depresyon için)<veya sabit davranışsal veya düşünsel devreleri (OKB) kodlayan bazal ganglia veya prefrontal devrelerin otonom ve aşırı faaliyetini temsil eder. Bu devrelerin, daha somut motor fonksiyonlardan gelişmiş soyut zihinsel operasyonlara aracı olduğu düşünülebilir (Piagetian açıdan giderek soyut hale gelen zihinsel işlevler, daha somut işlevlerden türer). Nörolojik bozukluklardaki zihinsel fonksiyonlar nörolojik semptomlara paralellik gösterme eğiliminde olduğundan, (örneğin Parkinson hastalığındaki zihinsel perseverasyon bradykinesia’ya paraleldir) alternatif olarak depresyon veya OKB semptomları belirli çocukluk çağı motor faaliyerlerinin psikolojik paralelleri olarak düşünülebilir. Spesifik olarak, depresyondaki kendini kötü hissetme ve genel ketlenme durumunun, çocukluk çağındaki başı memeden öteye çevirme-hem inhibisyonu (emmeyi ketleme) hem de bunun kötü olduğuna dair yapılan yargılamayı (daha fazla süt acıya neden olur) içeren bir eylem- davranışının soyut paralelleri olduğu öne sürülebilir. O halde semptomlar kötülük ve inhibisyon gibi daha soyut (daha gelişmiş) deneyimlere aracı olarak devrelerin fazla aktivitesinden (disinhibisyon) kaynaklanır.
Bu durumda genel olarak her bir koşul ya içsel düşüncelerle karşılaştırıldığında dışsal girdilere dikkat edememeyi, ya dışsal uyarıcıları filtreleyememeyi, ya da ikisini birden içerir. Böylece DEB’nda NFB’in devrenin ayarını tekrar yapabildiği ve bilgi akışını yeniden yönlendirebildiği gibi, OKB ve depresyonda (ve belki bir noktaya kadar da şizofrenide) NFB’in gözlenen etkililiği nöral devrenin benzer ayarlamaları ve yeniden yönlendirilmeleri ile sağladığı önerilebilir.
5. Özet ve Sonuç
Bu makale NFB tekniği etkilerinin, iyi bilinen nörofizyolojik mekanizmalar üzerinde anlaşılabileceğini öne sürmektedir. Dikkat süreçlerine aracılık eden nöral ağların nöromodülasyon yoluyla ayarlanabileceği ve sabit (atraktör) durumlarda iken UVP ile stabilize edilebileceği önerilir; bunun ötesinde DEHB’nda yapılan NFB eğitimi sırasında, hastanın dikkat kapasitesini genişletecek şekilde beyin merkezleri arasında durum değişimlerini ve sinyal geçitlemelerini düzenlemek üzere gelişmiş kapasiteyi pekiştirdiği öne sürülmektedir.bu sürecin DEHB’nda stimülan ilaç tedavisine göre daha kalıcı sonuçlar sağladığı savunulur çünkü bu süreçler bisiklet sürmek gibi sensorimotor becerileri pratikle silinmez hale getiren aynı tür nöromodülatör kontrol ve UVP’u kullanır.
Bunun dışındaki önermeler bu sürecin detaylı olarak işlenmesinde göz önüne alınır. Dikkat sürecinin nöral temellerinden bazılarının modern bir gözden geçirmesi, DEHB’nun NFB’inde kullanılan theta, SMR ve beta alan potansiyelleri arasındaki bağlantıları ve birtakım beyin merkezlerindeki spesifik nöral süreçleri tanımlamak üzere sunulmuştur. Birkaç tasarı önerilmiştir ama bu süreçlerde, dikkat süreciyle ilgili bileşenlerin işlevleri içindeki dengeleri ve kontrolleri düzenleyen birtakım kortikal, limbik ve beyin sapı merkezlerinin modülasyonu altındaki theta, SMR ve beta dalgalarının talamik oluşumunu içerdiği önerilmektedir; UVP NFB seansları süresince pratik sayesinde bu değişiklikleri devamlı kılar. Bunun dışında dikkat bozukluklarının, dikkat süreçlerinin limbik kontrolünde kabalığı temsil ettiği düşünülür; NFB’deki nöromodülasyon bu kontrolün ayarını düzeltir ve tedavi süresince UVP, değişiklikleri kalıcı hale getirir.
NFB sonuçlarının, stimülan ilaç tedavisi sonuçlarından daha devamlı olduğu düşünülmektedir çünkü NFB ve stimülanlar farklı bölgelerde ve nöromodülasyon tarafından oluşturulan UVP’u farklı derecelerde alarak işliyor olabilirler. Son olarak DEB, OKB, depresyon ve şizofreni arasında
- bu değişkenlerin her birini bir dikkat bozukluğu olarak kavramsallaştırmamıza olanak sağlayan,
- DEB, OKB ve depresyon (ve belki de bir gün şizofreni) için pozitif NFB etkilerine bir temel ortaya koyan benzer mekanizmaların varolduğu öne sürülmüştür.
