Bilimde Tesadüfler Büyük Buluşların Habercisi Olabilir


Elif Yılmaz

1992’de fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme tekniğini geliştiren ekipteydi, buluşları sayesinde beyin araştırmalarında bir kuantum sıçraması yaşandı. Prof. Dr. Kamil Uğurbil, fizikçi olarak disiplinlerarası çalışmanın ufuk açıcılığını, büyük buluşlara giden yolda tesadüflerin kaçırılmayacak fırsatlar sunduğunu, araştırmacıyı besleyen şeylerin başında üyesi olduğu topluluğun geldiğini samimiyetle anlatacak kadar uzun zamandır bilimle uğraşıyor.

Minnesota Üniversitesi Manyetik Rezonans Araştırmaları Merkezi Direktörü ve radyoloji, sinirbilim ve tıp alanında “McKnight Presidential Endowed Chair” profesörü olan ve 2016’da Vehbi Koç Ödülü’nü alan Prof. Dr. Kamil Uğurbil Koç Üniversitesi’nin 25. Kuruluş Yılı etkinlikleri kapsamında Fen Fakültesi tarafından düzenlenen seminer serisinde davetli olarak bir konuşma yaptı. Biz de kendisiyle dünya çapında çığır açan bir buluşa nasıl imza attıklarından, çok yönlü bir bilim insanı olmasında rol oynayan en büyük etkenlere kadar birçok konuda sohbet ettik.

 

fMRI (fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme) gibi beyin araştırmaları konusunda son derece çığır açan bir tekniği geliştiren insanlardan birisiniz. Öncelikle tebrik ederiz! Kısaca bu keşif hikâyenizi sizden dinleyebilir miyiz? Nereden yola çıktınız, nasıl bir ekiple çalıştınız?

 

Doktoramı bitirdikten sonra Bell Laboratuvarları’nda çalışmaya başladım. O zamanlar çok için çok müthiş bir laboratuvardı, üstelik birçok Nobel Ödülü almış bilim insanının çalıştığı bir yerdi. Esasında bir telefon şirketinin (AT&T) laboratuvarıydı, fakat çok açık görüşlü ve bir üniversiteyi aratmayacak bir çalışma ortamı vardı. Şimdi telefon laboratuvarı dediğimizde zannedersiniz ki, herkes telefonla ilgili çalışıyor. Ancak dediğim gibi çok açık görüşlü bir ortamı vardı. Mesela biyolojiye çok önem veriyorlardı. Nedeniyse telefon şirketinin işi bilgi taşımak, DNA da en fazla ve en ilginç bilgiye sahip moleküldür. Demek ki, bir telefon şirketinin de bununla ilgilenmesi lazım. Biz de küçük bir biyofizik grubuyduk ve hücreyi parçalamadan, içinde neler olup bittiğini anlayabilir miyiz diye araştırıyorduk. O zamana değin herkes hücreyi parçalayarak içinde olup biteni anlamaya çalışıyordu. Sanki bir binaya bomba atıyorsunuz ve kalıntılardan yola çıkıp binanın yapısı ve işleyişi hakkında bilgi sahibi olmaya çalışıyorsunuz. Oysa biz hücreyi bozulmamış, el değmemiş halde incelemek istiyorduk. Bu çalışmalar da zamanla ilerledi, değişik yönlere gitti. Örneğin ben belli bir zaman sonra kalp ile ilgili çalışmaya başladım. Kalple ilgilenmemin sebebi kardiyolog olmam değildi. Diyelim ki, farenin kalbini kesik dışarı çıkarsanız bile birtakım tüplere bağlarsınız ve kalp çalışmaya devam eder. Bu benim için çok ilginç bir modeldi, manyetik rezonansı kullanarak hücrede nasıl enerji üretiliyor, bu enerji nasıl kullanılıyor sorularını araştırmak için kalp oldukça elverişliydi. Bizim grubun yaptığı iş kısaca manyetik rezonans kullanarak hücre içinde gerçekleşen olayları anlayabilmekti.

Fakat birlikte çalıştığımız arkadaşlarımızdan biri enteresan bir olayla karşılaşmıştı. O aslında fare beyinle manyetik rezonans çalışmaları yapıyordu. O zamanlar küçük mıknatıs kullanıyorduk, bir gün fareyi mıknatısın olduğu kabın içine yanlışlıkla baş aşağı koyuyor ve farenin beyninden görüntüler alıyor. Ondan sonra bakıyor, görüntüde bazı değişiklikler var. Sonra fark ediyor ki, fare oksijensiz kaldığı için beyinden alınan görüntüler değişik. Bunun üzerine oksijen seviyesini artırıyor bu defa görüntülerde başka değişiklikler oluşuyor. Bu bir kazaydı mesela!

 

Bazı büyük buluşların bu tür kaza ya da “mutlu tesadüfler” sayesinde ortaya çıktığı söylenir.

Bazen kazalar insanın aklına yeni açılımlar getiriyor; bu olayda da böyle oldu. Bu arkadaşım, Japon asıllı Seiji Ogawa görüntülerin neden tekrar değiştiğini merak ediyor. Beyinle ilgili araştırmalar yapıyor ve görüyor ki, beyin oksijensiz kaldığında deoksihemoglobin artıyor. Bu da çok fazla manyetiklik içeren bir moleküldür ve küçük bir mıknatıs yardımıyla görüntüyü bozuyor. Seiji bu mekanizmaya BOLD (Blood Oxygen Level Dependent Contrast Imaging) adını veriyor. Ben de bu çalışmayla ilgilendim, çünkü o sırada enerji metabolizması üzerinde çalışıyordum. Bu arada, PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) ile beyindeki değişimleri, hareketleri görüntülemek mümkündü, fakat PET doğrudan nöron aktivitesini ölçmüyordu. Bununla beraber nöron aktivitesi kan akışını artırıyordu ve bunu ölçebiliyorlardı. Her ne kadar kan akışı artsa da oksijen kullanma miktarının o kadar artmadığı da başka bir araştırmayla gösterilmişti. O zaman dedik ki, “Bu damarlardaki görüntülerin değişmesi lazım. Acaba bunu kullanarak manyetik rezonansla ölçebilir miyiz?” Ben de o zamanlar ilk defa insan üzerine çalışmalar yaptığım için 4 Tesla mıknatıs projesine girişmiştim. O mıknatıs geldiğinde yapmak istediğimiz deney buydu. O mıknatısın gelmesini bekledik. Yaptığımız ilk deney acaba bu mekanizmayı kullanarak fMR yapabilir miyiz deneyiydi. Bu mıknatıs öyle düğmesine bastığımızda çalışır, basit bir alet değildi, fazlasıyla deneysel bir aletti. O yüzden çok fazla geliştirilmesi gereken husus vardı. Bu nedenle deneyler biraz yavaş gitti. Fakat sonrasında öğrendik ki, MGH (Massachusetts General Hospital) da aynı zamanlarda bu süreçle uğraşıyorlarmış. İki grup da bir birinin ne yaptığını bilmiyordu; başarabildiler mi başaramadılar mı…. Sonunda iki laboratuvarın da çalışmaları aynı dergide PNAS’ta yayımlandı. İki laboratuvarın araştırmaları 5 gün arayla dergiye teslim edilmiş. Onlar önce göndermişler, ama kabul edilmemişti makaleleri. Bizim geç kalmamızın sebebi de, araştırmayı ilk olarak etkisi en yüksek iki dergiden biri olan Nature’a göndermemizdi. Onlar da bizi reddetmişti; bir ay kadar geciktirdi bizi bu süreç.

 

Bu rekabet tetikledi mi araştırma hızınızı?
Evet tabii rekabet güzel bir şey, illa ki tetiklemiştir. Fakat son zamana kadar birbirimizin ne yaptığını bilmiyorduk aslında. Biz çok uzun zaman önce bu deneyi yapmayı istiyorduk fakat elimizde bu 4 Tesla mıknatısı yoktu. Neredeyse 3-4 sene mıknatısı bekledik, o arada da kimseden başka bir gurubun da aynı konuda çalıştığını bilmiyorduk.


Çığır açan bir teknik olduğunu biliyoruz, mutlaka sayısız faydası var. Peki, bu yaptığınız deneyin sizce en büyük faydası ne oldu?
Fayda diye bahsettiğimiz insanlar genellikle tıptaki faydasını düşünür. Tıp için faydası oldu ama çok da büyük bir fayda sayılmaz. Tıpta daha ziyade beyin cerrahisinde fMRI kullanılır; ameliyat öncesinde beyni görüntülemek ve ameliyatı planlamak için. Ama en büyük faydası insan beyninin nasıl çalıştığını anlamak için yapılan araştırmalarda en çok kullanılan teknik olmasıdır. Hakikatten fMRI öncesine bakıp bugünle karşılaştırırsak insan beyniyle ilgili öğrenilen yeni bilgilerin ve yapılan buluşların çok çok fazla olduğu görülür. Bu tekniği kullanarak gidilecek daha çok yer, öğrenilecek çok şey var. Yeniden tıbba dönersek, bence nöropsikiyatri alanında çok önemli bir teknik olarak gelişecektir. Hem hastalığı anlama konusunda hem de gerekli müdahaleyi yapabilme konusunda çok etkili olacak.

 

Beyin İnisiyatifi Projesinin de hedefini belirleyenlerdensiniz. En temel hedefleri nedir bu projenin, çok uzun soluklu bir iş olmasına karşın şimdiye kadar başarılı oldu diyebilir misiniz? Nasıl değerlendirebilirsiniz?
Bence çok başarılı bir proje. Beyin projelerine yapılan yatırım da sürekli artıyor, özellikle ABD’de. Proje başladığında, bu buluşları yapabilmek için teknolojiye ihtiyacımız var diye düşünülmüştü. ABD’de beyin araştırmalarına sene de 7 milyar dolar gibi bir para yatırılıyor. Tüm dünyadaki toplam yatırıma baktığımızda Beyin İnsiyatifi Projesi’ne ayrılan miktar az bile kalıyor. Bu proje daha çok beyin çalışmalarındaki teknolojiyi geliştirmeye yönelik. Birçok laboratuvar değişik teknolojilerde çalışmak için projeden fon aldı. Henüz çok önemli bir buluş yapılmadı belki ama çok heyecan verici bir süreç ilerliyor diyebiliriz. Dolaylı olarak da birçok süreci etkileyecektir.

Prof. Dr. Kamil Uğurbil

Fizik, tıp, sinirbilim gibi birçok alanda çalışıyorsunuz. Bu disiplinlerarası çalışmalarınız bir bilim insanı olarak size yeni ufuklar açtı mı? Genç bilim insanlarına ilgi alanlarını çeşitlendirmelerini tavsiye eder misiniz?

Elbette çok tavsiye ederim. Eskiden fizikçi fizikle, kimyacı kimyayla uğraşırdı, herkes kendi alanında çalışırdı. Bugün bilhassa biyolojiye dönük araştırmalarda disiplinlerarası çalışma çok önemli. Örneğin, fMRI’dan bahsettik, bu kesinlikle biyoloji bilen fizikçilerden çıkacak bir buluştu. Aksi türlüsü çok mümkün değildi. Bir kere nükleer manyetik rezonans prensiplerini bilmeniz gerekir. Bu da fizikçinin işi. Biraz fizyoloji, biyoloji, sinirbilim bilmeniz gerekiyor. Bu tamamen disiplinlerarası bir şeydi ve ancak benim gibi fizikten gelip biyolojiye merak salan insanların yapabileceği bir buluş diyebiliriz. Elbette başka bileşimler de mümkün, diyelim ki moleküler biyoloji alanında uzman biri sinirbilim ve beyin üzerine çalışabilir. Fakat genellikle bugün disiplinlerarası çalışma çok çok önemli. Ben de ilim hayatımdaki başarımı buna bağlayabilirim.

 

Fikirleri devrim yaratacak yeni teknolojiye dönüştürecek genç bilim insanlarına neler tavsiye edersiniz?

Bu soruya cevap vermek kolay değil. Her şeyden önce bence büyük buluşları planlamak çok zor. Fakat içinde bulunduğunuz ortam çok çok önemli. Neden birçok buluş ve önemli kuram Bell Labs.’den çıkmıştır? Herkes Bell Labs.’in sırrını öğrenip benzer bir laboratuvar ya da üniversite kurmayı hayal eder. Bence tek bir sırrı var: Bilimle ilgilenen akıllı insanları bir araya getirmek. Bir gün kahve içerken biriyle sohbet ederken bir bakmışsınız ortaya çok önemli bir işbirliği çıkmış; yeni fikirler birbirini kovalamış. Örneğin, Bell Labs.’deki öğle yemekleri harikaydı; kimse odasında tek başına yemezdi, hep birlikte yemekhanede yenirdi. Farklı disiplinlerden bilim insanları çok çeşitli konulardan bahsederdik; farkına varmadan konu konuyu açar ve hiç aklımıza gelmeyen fikirler çıkardı. Dolayısıyla içinde bulunduğunuz ortam, kültür ve soluduğunuz hava çok önemli.