Anıları Korumak İçin Nöronlar DNA’larını Kırıp Yeniden Onarıyor

Anıları Korumak İçin Nöronlar DNA'larını Kırıp Yeniden Onarıyor

Anıları Korumak İçin Nöronlar DNA’larını Kırıp Yeniden Onarıyor

Nörobilimciler, uzun süreli hafıza oluşumunun daha önce bilinmeyen bir mekanizmasını tanımladılar. Bilim insanları, anı oluşturma sürecindeki bazı beyin hücrelerinin DNA’larının yırtılmasına neden olacak kadar güçlü bir elektriksel aktivite yaşadıklarını gösterdiler.

Ardından bu hasarı onaran ve hafızanın pekişmesine yardımcı olan iltihabi bir tepki devreye giriyor. Bu mekanizma fare modellerinde doğrulanmıştır.

Bağışıklık sisteminin de bir hafızası vardır. Şimdiye kadar bunun beyinden farklı bir hafıza olduğu düşünülüyordu. Ancak iki hafıza türü arasında birçok benzerlik olduğu görülüyor.

Nörobilimci Li-Huei Tsai, anı oluşturmanın “riskli bir iş” olduğunu söylüyor. Normalde, DNA molekülünün çift sarmalının her iki ipliğindeki kırılmalar, kanser de dahil olmak üzere hastalıklarla ilişkilendirilir. Ancak bu durumda, DNA hasarı ve onarımı döngüsü, anıların nasıl oluşturulup saklanabileceğine dair bir açıklama sunuyor.

Çalışma, Alzheimer da dahil olmak üzere nörodejeneratif hastalıklar için beklenmedik bir açıklama öneriyor: bu döngü bu tür hastalarda düzgün çalışmayabilir.

New York’taki Albert Einstein Tıp Fakültesi’nde nörobiyolog olan çalışmanın eş yazarı Jelena Radulovic, hatırlama işinin nöronların DNA’sında hataların birikmesine neden olduğunu söylüyor.

Enflamatuar yanıt

Чтобы сохранить воспоминания, нейроны разрывают и восстанавливают свою ДНК

Sinirbilimciler DNA hasarını hafızayla ilk kez ilişkilendirmiyor. Tsai ve meslektaşları 2021 yılında çift sarmallı DNA kırılmalarının beyinde yaygın olduğunu göstermiş ve bu kırılmaları öğrenme süreciyle ilişkilendirmişti.

Bu DNA kırılmalarının hafıza oluşumunda oynadığı rolü daha iyi anlamak için Radulovic ve meslektaşları, fareleri hafif bir elektrik şokunu yeni bir ortamla ilişkilendirmeleri için eğitti, böylece hayvanlar o ortama geri yerleştirildiklerinde deneyimi “hatırladılar” ve korku belirtileri gösterdiler.

Örneğin, oldukları yerde donup kaldılar. Araştırmacılar daha sonra önemli bir beyin bölgesi olan hipokampüsteki nöronlarda bulunan genlerin aktivitesini incelediler.

Enflamasyondan sorumlu bazı genlerin eğitimden dört gün sonra bazı nöronlarda aktif olduğunu buldular. Eğitimden üç hafta sonra ise aynı genler çok daha sessizdi.

Ekip enflamasyonun nedenini belirledi: TLR9 adı verilen ve hücrelerin içindeki parçalanmış DNA’ya karşı bağışıklık tepkisini tetikleyen bir proteindi.

Radulovic’e göre bu enflamatuar tepki, patojenler istila ettiğinde bağışıklık hücrelerinin genetik materyale karşı kendilerini savunurken kullandıkları tepkiye benziyor. Ancak bu durumda sinir hücreleri istilacılara değil, kendi DNA’larına yanıt veriyordu.

TLR9 en çok, DNA kırılmalarının hiçbir şekilde onarılamadığı hipokampal nöronların bir alt kümesinde aktifti. Bu hücrelerde DNA onarım mekanizması, genellikle hücre bölünmesi ve farklılaşması ile ilişkili olan sentrozom adı verilen bir organelde birikir.

Ancak Radulovic, olgun nöronların bölünmediğini, bu nedenle DNA onarımında yer alan sentrozomları görmenin şaşırtıcı olduğunu söyledi. Radulovic, anıların bağışıklık hücrelerinin karşılaştıkları yabancı maddelere uyum sağlamasına benzer bir mekanizma ile oluştuğunu öne sürdü.

Başka bir deyişle, hasar ve onarım döngüleri sırasında nöronlar, DNA kırılmalarına neden olan hafızanın oluşum olayı hakkında bilgi kodlayabilirler.

Araştırmacılar farelerde TLR9 proteinini kodlayan geni sildiklerinde, hayvanlar eğitimleriyle ilgili uzun vadeli anılar oluşturmakta zorlandılar: daha önce elektrik çarpmış oldukları ortama yerleştirildiklerinde donma olasılıkları çok daha düşüktü.

Radulovic, bu sonuçların “bilgiyi uzun vadede saklamak” için “kendi DNA’mızı bir sinyal sistemi olarak kullandığımızı” gösterdiğini söylüyor.

Acıya adaptasyon
Ekibin bulgularının hafıza oluşumuyla ilgili diğer keşiflerle nasıl bir ilişkisi olduğu henüz belirsiz. Daha önce yapılan başka çalışmalar, engramma olarak bilinen hipokampal nöronların bir alt kümesinin hafıza oluşumunda kilit bir rol oynadığını göstermişti.

Bu hücreler bir hafızanın fiziksel izi olarak düşünülebilir ve bir öğrenme olayından sonra aktif olan belirli genlere sahiptirler. Ancak Radulovic ve meslektaşlarının hafızayla ilgili iltihaplanmayı gözlemledikleri nöron grubu, engram nöronlarından çoğunlukla farklıdır.

Nörobilimci Thomas Ryan, çalışmanın “DNA onarımının hafıza için önemli olduğuna dair şimdiye kadarki en iyi kanıtı” sunduğunu söylüyor.

Ancak bilim insanı, nöronların engramdan farklı bir şey kodlayıp kodlamadığını merak ediyor. DNA hasarı ve onarımının engramın yaratılmasının bir sonucu olabileceğini söylüyor. “Bir engramın oluşması o kadar güçlü bir olaydır ki, sonrasında uzun bir süre evinizi düzene sokmak zorunda kalırsınız” diyor.

Hafıza nasıl çalışır?

widget-interest

Tsai, gelecekteki araştırmaların hipokampal çift sarmallı DNA’daki kırılmaların nasıl meydana geldiğini ve bu tür kırılmaların diğer beyin bölgelerinde meydana gelip gelmediğini aydınlatacağını umuyor.

Sinirbilimci Clara Ortega de San Luis, bu sonuçların hücreler içinde hafıza oluşumu ve hafızanın korunması mekanizmalarına çok ihtiyaç duyulan dikkati çektiğini söylüyor.

“Nöronlar arasındaki bağlantılar” ve “nöronal plastisite hakkında çok şey biliyoruz, ancak nöronların içinde neler olduğu hakkında çok fazla şey bilmiyoruz” diyor.

Derleyen: Feyza ÇETİNKOL

Kaynak: Anıları Korumak İçin Nöronlar DNA’larını Kırıp Yeniden Onarıyor

Hiçbir Düşüncemiz Olmadığında Beynimize Ne Olur?

Bir yanıt yazın

Bu site, istenmeyenleri azaltmak için Akismet kullanıyor. Yorum verilerinizin nasıl işlendiği hakkında daha fazla bilgi edinin.

Çok Okunan Yazılar