Amsterdam Üniversitesi araştırmacılarından Jeroen Bos, Martin Vinck ve Cyriel Pennartz liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, insanların çevrelerinde gezinme yeteneğinde hayati bir rol oynayabilecek yeni bir nöron türünü tespit etti. Bu keşif, beynin daha büyük ölçeklerde gezinme davranışını nasıl kodladığını anlamaya yönelik önemli bir adımdır ve Alzheimer hastaları gibi bozulmuş topografik yönelime sahip insanlar için yeni tedavi stratejileri açabilir. Ekibin sonuçları Nature Communications’un en son baskısında yayınlandı.
Gezegenin her yanında her gün milyarlarca insan, örneğin işe veya eve giderken çevrelerinde gezinir. Bu tür yolculuklar genellikle, az bilinçli çabayla olur ve beynin bulunduğu yeri tahmin etmek için, bir ortamın genel bilgisini kullanma kabiliyetine dayanır. Detaylı değerlendirmeler yapabilme özelliği, temporal lobda yer alan denizatı biçimli bir yapı olan hipokampusta bulunur. Araştırmalar, navigasyonun hassas mekanizmasının kişinin bulunduğu yere bağlı olarak elektriksel aktivitede artış veya azalma gösteren hipokampal yer hücrelerini içerdiğini gösteriyor. Bununla birlikte, günlük yolculuklarında, insanlar hangi sıralamada hangi evleri geçtikleri konusunda çok ayrıntılı temsillere ihtiyaç duymazlar. Bunun yerine, daha doğru yön bulabilirler.
Araştırmacılar, güncel araştırmalara dayanarak beyinde büyük ölçekli gezinme bilgisinin nasıl kodlandığını ve bu sürecin temporal lobdaki farklı yapılarda olup olmadığını araştırdı. Orta hat şeridinde çakışan iki döngüden oluşan labirentte görsel olarak yönlendirilen bir görevi yerine getirmek için sıçanlara eğitim verdiler. Deney sırasında, araştırmacılar aynı anda dört farklı alandaki nöron gruplarını kaydetmelerine izin veren yeni bir enstrüman kullanarak beyindeki elektriksel aktiviteyi ölçtü. Perirhinal korteks, hipokampus ve iki duyu alanından kayıt yaptılar. Perirhinal korteks kayıtları sürekli aktivite kalıplarını ortaya çıkardı. Elektriksel aktivite düzeyi, sıçanların bulunduğu segmente bağlı olarak açıkça yükselip düştü ve tüm segment boyunca devam etti.
UvA’nın Swammerdam Yaşam Bilimleri Enstitüsü’nden sorumlu yazar ve araştırmacı Jeroen Bos, “Perirhinal korteksteki cevaplar ile beyindeki diğer bölgelerdeki yanıtlar arasında belirgin bir fark bulduk” diyor. “Perirhinal korteksten birimler tüm döngü boyunca yanıtlarını sürdürdü. Aksine, hipokampal yer hücrelerinden gelen yanıtlar labirentin her yerine dağılmış ve alanları labirentin halkalarından çok daha küçüktü. Perirhinal korteksin tepkilerinin labirentin yerleşimiyle çok yakından örtüştüğünü görerek şaşırdık, çünkü öncelikle bölge nesne tanıma ile sıklıkla ilişkilendirildi. Bu, gayrı resmi olarak ‘komşuluk hücresi’ olarak adlandırdığımız yeni bir nöron türü gibi görünüyor. Bu nöron, beynin çevrenin farklı kesimleri (“mahalle”) arasında özel olarak ayrım yapmasını sağlar.”
Ekibin sonuçları, beynin daha büyük ölçeklerde gezinme davranışını kodlayabildikleri ve topografik yönlendirmede kapasitesi zayıf olan insanlar için özellikle uygun olabileceği konusunda öncü bir bakış sunuyor. Perirhinal kodlamanın büyük ölçeği hipokampal kodlamanın daha ince ölçekleriyle tezat oluşturur. Araştırmacı ve Bilişsel Sistemler ve Sinir Bilimi Profesörü Cyriel Pennartz, “Alzheimer hastalığı olan veya temporal lobda hasar gören hastaların, özellikle de uzak hedef konumlarına giden yolda büyük zorluk çektiği biliniyor” dedi. “Yeni olmasına rağmen bulgularımız, bu olayla ilgili daha önceki literatürle, örneğin uzun süredir Londra’da hipokampal hasarı süren taksi şoförü gibi çatışma yapmıyor. Sürücü kentte dolaşmaya devam edebilmesine rağmen, ana yollara bağımlı kaldı ve yan sokaklar kullanırken sık sık kaybolacaktı. Belki de küresel yönelim için perirhinal korteksi kullanıyor olabilir, ancak normalde hipokampusta bulunan ince taneli yer alanlarından faydalanamazdı. ”
Sonuçlar, farklı ölçeklerde mekansal gezinme için beyin mekanizmalarına yeni bilgiler sunmanın yanı sıra, Alzheimer hastalarını veya diğer hastalıkları en ciddi şekilde etkilemiş olanlardan farklı uzamsal stratejiler kullanmada yol gösterebilir. Bulgular, tedavinin hedefi olan perirhinal kortekse işaret ediyor. Son olarak, sinir replasmanı cihazları ve yardımcı robotlar üzerine yapılan araştırmalar bu çalışmadan fayda sağlayabilir.
Kaynak: https://medicalxpress.com/news/2017-05-gps-neuron.html
Çeviri: Neslihan Özcan