Alzheimer Tedavisinde Yeni Umut: Anılar Mühendisliği Mümkün mü?
Johns Hopkins Medicine’den nörobilimciler, sofistike bir beyin görüntüleme sistemi kullanarak, farelerde belirli bir hafıza devresini başarılı bir şekilde yeniden etkinleştirdiklerini ve bu sayede farelerin gerçekte barınak yokken barınak aramalarına yardımcı olduklarını söylüyorlar.
Araştırmacılar, yayınlanan çalışmanın, memeli beyninde anıların nasıl yapılandırıldığının anlaşılmasını ilerlettiğini söylüyor. Bulgular bir gün Alzheimer ve diğer nörodejeneratif hastalıklara eşlik eden hafıza kaybını yavaşlatmanın veya önlemenin yeni yollarına işaret edebilir.
Ekip özellikle, fare beyninin iki bölgesindeki nöronları uyarmanın – beynin dopamine bağlı davranışları iletmekten sorumlu “zevk merkezi” olarak da bilinen nucleus accumbens ve savunma davranışından sorumlu dorsal periaqueductal gray (dPAG) – bir “mekansal hafızayı” yeniden etkinleştirdiğini ve farelerin sığınak aramasına neden olduğunu buldu.
Nörobilim doçenti yazar Hyungbae Kwon, “Beyindeki bu hafıza devrelerini yapay olarak yeniden etkinleştirdiğimizde, farenin başlangıçta sığınak aramasına neden olan korku uyaranları olmasa bile, doğal olarak yaptığı şeyi yapmasını tetikliyor” diyor.
Mekânsal Hafıza ile İlgili Beyin Fonksiyonlarının Haritalanması
Bilim insanları, insanlar da dahil olmak üzere memeliler arasında üst düzey bir bilişsel işlev olan kişinin çevresinde gezinmesinden beynin hangi bölgelerinin sorumlu olduğunu haritalamayı amaçladıklarını söylüyorlar. Dolayısıyla, bu tür bilişsel beyin işlevlerinin rastgele tekrarlanıp tekrarlanamayacağını test eden bu deneylerin, diğer memelilerin nasıl davrandıklarını, çevrelerini nasıl algıladıklarını ve hissettiklerini anlamada uygulamaları olabilir.
Yeni deneylerde, araştırmacılar ilk olarak laboratuvar farelerinin köşesinde bir sığınak bulunan bir kutuda çevrelerini keşfetmelerine izin verdi. Ekip, farelerin yakındaki işaretlere dayanarak barınağı bulmalarına yardımcı olmak için farklı renklerde üçgenler, daireler ve şeritler de dahil olmak üzere bir dizi görsel ipucu yerleştirdi. Fareler yedi dakika boyunca barınağa girip çıkarak alana alıştı.
Bir ışık tabakası mikroskobu 3D görüntüsü, ödül ve motivasyonla ilişkili bir orta beyin yapısı olan ventral tegmental alandan (yeşil) gelen dopaminerjik verici girdilerinin ve beynin derinliklerinde navigasyona yardımcı olan bir alan olan ventral hipokampustan (kırmızı) gelen glutamaterjik girdilerin nükleus akumbens üzerinde birleşmesini göstermektedir. Kredi: Kanghoon Jung
Daha sonra araştırmacılar, onları sığınak aramaya teşvik etmek için görsel veya işitsel bir yaklaşma sinyali eklediler – aynı zamanda konumlarına ve görsel ipuçlarına göre uzamsal bir bellek oluşturdular.
Araştırmacılar, barınak hafıza nöronlarını seçici olarak etiketlemek için Kwon’un 2017’de geliştirdiği Cal-light adlı ışıkla aktive olan bir gen ekspresyon anahtarlama sistemi kullandılar. Bilim insanları nucleus accumbens’teki bu nöronları belirledikten sonra, onlarla ilişkili genlerin ifadesini açarak farelerde barınak arama hafızasını yeniden etkinleştirirken aynı zamanda dPAG’deki nöronları da harekete geçirdiler.
Buna karşılık fareler, ne orijinal tehdit ne de barınak mevcut olmadığında, kutunun bir zamanlar barınağın bulunduğu alanını aradılar.
Bu noktaya ulaşmak için araştırmacılar, beynin sadece bir bölgesindeki nöronları açmanın bu davranışa neden olup olmayacağını görmek için önce nükleus akumbens ve ardından ayrı olarak dPAG’deki nöronları seçici olarak aktive ettiler.
Bellek ve Gelecekteki Uygulamalar Hakkında İçgörüler
Kwon, “Şaşırtıcı bir şekilde, sadece nükleus accumbens’teki nöronları aktive ettiğimizde farelerin sığınak aramadığını gördük” diyor. “Oysa dPAG’deki nöronları açmak farelerin rastgele tepki vermesine neden oldu, ancak onları özellikle daha önce sığınak aradıkları bölgeye yönlendirmedi.”
Kwon, “Cal-light sistemi beyindeki belirli bir işlevi seçici olarak etiketlememizi sağlayarak hafızayı hücresel düzeyde haritalandırmamıza yardımcı oldu” diyor.
Kwon, nihayetinde bu araştırmanın Alzheimer hastalarında hafıza devrelerinin yeniden etkinleştirilmesi veya mühendisliği için bir temel sağlayabileceğini söylüyor.
“Hafızanın makro düzeydeki yapısını anlarsak, bu yöntemi kullanarak nörodejeneratif hastalıkları önlemek veya yavaşlatmak için daha etkili stratejiler geliştirebiliriz” diyor.
Araştırmacılar, beynin farklı bölgelerinde farklı işlevlere sahip nöronları seçici olarak etiketleyip yeniden etkinleştirerek beyin genelindeki hafıza yapısını anlamayı umduklarını söylüyorlar.
“Tüm bu bellek devrelerinin birlikte nasıl çalıştığını anlamak, beyin işlevini daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır” diyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com