Beyin Plastisitesine Yeni Bakış: Sinir Hücreleri Yeniden Yazılıyor
Bilim insanları, belirli bir beyin hücresi türünün in-vitro modellerini kullanarak nöronların bir türden diğerine dönüşebildiğini gösterdiler.
Nöronlar, vücutta sinyallerin iletilmesinden sorumlu özelleşmiş beyin hücreleridir. Bilim insanları uzun bir süre boyunca, nöronların kök hücrelerden belirli bir alt tipe dönüştükten sonra, çevrelerindeki değişikliklerden bağımsız olarak kimliklerinin sabit kaldığına inanıyordu.
Ancak, UC Santa Cruz ve UC San Francisco’dan bilim insanlarından oluşan ortak bir ekip olan Braingeneers’in yeni araştırması, uzun süredir devam eden bu inanca meydan okuyor.
iScience’da yayınlanan bir çalışmada Braingeneers, nöronal alt tip kimliğinin daha önce düşünülenden daha esnek olabileceğini bildirdi. Ekip, nöronların nasıl geliştiğini ve uyum sağladığını araştırmak için beyin dokusunun 3D modelleri olan serebral organoidleri kullandı. Elde ettikleri bulgular, farklı nöron alt tiplerinin beyin işlevini nasıl etkilediğine ve nörogelişimsel bozukluklarda nasıl bir rol oynayabileceğine dair yeni bilgiler sunuyor.
UC Santa Cruz Genomik Enstitüsü’nde araştırma görevlisi ve makalenin başyazarı olan Mohammed Mostajo-Radji, “Bu, nöronal kimliğin tamamen sabit olduğu fikrine ters düşüyor” dedi. “Bu, hepimizin nöronların gerçekte nasıl yapıldığını ve korunduğunu ve bu süreçte çevrenin etkisini yeniden düşünmemizi sağlıyor.”
Türünün ilk örneği modeller
Beynin en dış katmanı olan serebral kortekste iki ana nöron türü vardır: nöronların %80’ini oluşturan uyarıcı veya kalan %20’sini oluşturan inhibitör. Serebral korteksteki inhibitör nöronların çoğunluğu (%60) parvalbumin-pozitif nöronlardır.
Bu inhibitör hücreler beyindeki plastisite üzerinde kontrol sahibidir ve bir kişinin aksansız yeni bir dil öğrenme veya bir duyu kaybından sonra diğer duyuları geliştirme yeteneğine sahip olduğu süreyi etkiler. Ayrıca otizm ve şizofreni de dahil olmak üzere birçok nörogelişimsel bozuklukta rol oynadıkları kabul edilmektedir.
Bu makale, bilim insanlarının laboratuvardaki canlı modellerde çok sayıda parvalbumin-pozitif nöron oluşturabildiklerini gösteriyor; bu da bilim insanlarının bu hücrelerden az miktarda üretebildikleri ilk örnek. Bu beyin hücreleri serebral organoidlere nakledildi ve bu organoidler içinde kültüre edildi ve araştırmacılar beyni daha yakından taklit eden 3D yapının bu atılımın anahtarı olabileceğine inanıyor.
Araştırmacıların in-vitro modellerde ilk kez büyük miktarlarda üretebildikleri parvalbumin-pozitif bir nöronun bilgisayar görüntüsü. Kredi: UC Santa Cruz
Mostajo-Radji, “Bence cevabın bir kısmı, 2D modelleri denediğinizde işe yaramaması” dedi. “3 boyutlu bir ortama ihtiyaç duyduğunuza dair ilk kanıt olduğuna inandığım şeyi sağlıyoruz. Başka hangi hücre türlerini hala in-vitro olarak yapamadığımızı ve bunun nedeninin her zaman her şeyin 2D olarak yapılabileceğini düşünmemiz olduğunu, ancak aslında 3D bir ortama ihtiyaç duyduklarını düşünmemizi sağlayabilir.”
Bu parvalbumin-pozitif nöronların laboratuvarda üretilebilmesi ve muhafaza edilebilmesi, bu önemli hücre tipleriyle ilgili çok çeşitli araştırmalara kapı açıyor. Bilim insanları nörogelişimsel hastalıklardaki ve bir bütün olarak beyindeki rolleri hakkında daha fazla şey öğrenebilir.
Mostajo-Radji, “Beyin modelleri oluşturmayı düşünürken, bu hücre tipini gözden kaçırmak aslında oldukça kritik” dedi. “Artık beynin daha gerçekçi bir modelini yapabiliriz.”
Değişen kimlik
Daha sonra, bu hücrelerin sabit bir kimliğe sahip olduğu fikrine daha fazla meydan okumak için araştırmacılar, nöron alt tiplerinin etrafındaki dış ortamın hücrenin kimliğini nasıl etkileyebileceğini araştırdılar.
Bunu yapmak için, somatostatin nöronları adı verilen başka bir tür inhibitör nöron aldılar ve bunları 3D organoid modeline eklediler. Bu koşullarda, bazı somatostatin nöronlarının parvalbumin-pozitif nöronlara dönüştüğünü gözlemlediler.
Bu geçişi sağlayan genetik ve çevresel koşulların tam olarak ne olduğundan emin olmasalar da, bu değişimin laboratuvardaki canlı hücrelerde gerçekleşebileceğini bilmek, bu süreçlerin beyinde de gerçekleşiyor olabileceği ihtimalini doğuruyor.
Mostajo-Radji, “Bu kimlik değiştirme sürecinin aslında beyinde doğal olarak gerçekleşmesi mümkün” dedi. “Bunu henüz bilmiyoruz, ama belki de bunun aslında beyinde gözlemlendiği, ancak gözden kaçtığı bir süreç vardır. Bu keşfetmemiz gereken heyecan verici bir pencere ve ülke çapındaki diğer bazı laboratuvarlar da aynı şekilde düşünmeye başlıyor.”
Araştırmacılar, hangi genetik yolların devrede olabileceğine dair bazı ilk fikirlere sahip olsalar da, nöronal kimliğin bu akışkanlığını sağlamaktan hangi faktörlerin sorumlu olduğunu daha fazla araştırmak istiyorlar. Araştırmacılar ayrıca, uyarıcı hücrelerin inhibitör hücrelerin kaderini nasıl etkilediğini bulmak için uyarıcı hücreleri daha fazla araştırmak istiyorlar.
Kaynak: https://scitechdaily.com
16 Yeni Sinir Hücresi Türü Keşfedildi: Duyularımız Ne Kadar Karmaşık?