Beynin Hatırlıyor, Vücut Tepki Veriyor: Zayıflamada Hafızanın Gücü
Çığır açan bir çalışmada bilim insanları, beynin “soğuk anıları” oluşturduğunu ve bu anıların daha sonra sıcaklık düşmeden bile metabolizma artışını tetikleyebildiğini keşfetti.
Fareleri belirli görsel ipuçlarını soğuk ortamlarla ilişkilendirmeleri için eğiten araştırmacılar, hayvanların beyinde depolanan anıların etkisiyle soğuk beklentisiyle kendilerini ısıtmaya başladıklarını gösterdi. Bu soğuk anıları hipokampustaki engram hücrelerine bağladılar ve bu hücreleri uyarmanın termojenezi yapay olarak aktive edebileceğini gösterdiler. Bu heyecan verici çalışma, öğrenilmiş termal düzenlemeden yararlanarak obezite ve kanser gibi durumlar için potansiyel terapötik stratejilerin önünü açıyor ve hafıza, davranış ve metabolizma arasındaki derin bağlantıları vurguluyor.
Beyin Metabolizmayı Etkileyen “Soğuk Anılar” Oluşturuyor
Dublin Trinity College’da Profesör Tomás Ryan tarafından yürütülen yeni araştırma, beynin soğuk deneyimlere ilişkin kalıcı anılar oluşturduğunu ve bunları metabolizmayı düzenlemek için kullandığını ortaya koyuyor. Bu, beynin sadece soğukla ilgili anıları kodlamakla kalmayıp, aynı zamanda bunları termoregülasyon olarak bilinen bir süreç olan vücudun ısıyı nasıl yönettiğini etkilemek için kullandığını gösteren ilk çalışmadır.
Bulgular, bozulmuş metabolizma veya termoregülasyonun rol oynadığı obezite ve kanser gibi durumlar için tedavi geliştirmede geniş kapsamlı etkilere sahip olabilir. Araştırma ayrıca hafızanın davranış ve duygusal işlemenin daha geniş yönlerini nasıl etkilediğini keşfetmek için yeni yollar açıyor.
Klasik Koşullanma ve Davranışsal Hafızanın Doğuşu
Deneyimlerin gelecekteki tepkileri şekillendirebileceği fikri, ilk olarak 1897 yılında fizyolog Ivan Pavlov tarafından tanımlanan klasik koşullanmaya dayanmaktadır. Pavlov, hayvanların bir zil gibi ilgisiz uyarıcıları, fizyolojik bir tepkiyi tetikleyen yiyecek gibi anlamlı sonuçlarla ilişkilendirmeyi öğrenebileceğini göstermiştir. Günümüzde Pavlovcu koşullanma olarak bilinen bu öğrenme biçimi, sinirbilim ve psikolojinin temelini oluşturmaya devam etmektedir.
Beyinde uzun süreli anılar, engram adı verilen bağlı nöron ağları olarak saklanır. Bilim insanları sadece soyut düşünceler veya olaylar için değil, aynı zamanda hastalık, iltihaplanma, yemek yeme ve ağrı gibi fiziksel deneyimler için de beynin vücudun çevresiyle etkileşimlerinin ayrıntılı kayıtlarını tuttuğunu öne süren engramları giderek daha fazla tanımlıyor.
Sıcaklık Hafızası Engramları Hipotezi
Bu çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, beynin sıcaklık temsilleri için engramlar oluşturabileceğini ve bunların bir organizmanın değişen sıcaklıklarda hayatta kalmasına yardımcı olacağını varsaydılar. Ancak bu engramları tanımlamak için öncelikle soğuk anıların oluşup oluşamayacağını test etmeleri gerekiyordu.
Anılar genellikle hayvan davranışlarındaki değişiklikler olarak ölçülürken, Ryan Laboratuvarı Prof. Lydia Lynch (o zamanlar Trinity College Dublin’de, şimdi Princeton Üniversitesi’nde) ile işbirliği yaptı. Soğuk deneyiminin birinci dereceden bir okuması olarak metabolizmaya odaklandılar, çünkü memelilerin çevre soğuk olduğunda adaptif termojenez süreci yoluyla vücutta ısı yaratmak için metabolizmalarını artırdıkları bilinmektedir.
Fareler Soğuğu Tahmin Etmek ve Tepki Vermek Üzere Eğitildi
Önde gelen uluslararası dergi Nature’da bugün yayınlanan makalenin başyazarı Dr. Andrea Muñoz Zamora, fareleri 4 °C’lik bir soğuk deneyimini yalnızca belirlenmiş soğuk bağlamlarda mevcut olan yeni görsel ipuçlarıyla ilişkilendirmek üzere başarıyla eğitti. Birkaç gün sonra, farelere görsel ipuçları aynı bağlamda, ancak oda sıcaklığında sunuldu. Ekip, en önemlisi, hayvanların ortamın soğuk olmasını “beklediklerinde” öngörücü termojenezi indüklemek için metabolizmalarını yukarı doğru düzenleyeceklerini keşfetti.
Farelerin soğuk deneyimlerle ilgili anılar oluşturabildiğini tespit eden ekip, daha sonra bunun beyinde nasıl gerçekleştiğini araştırdı. Aktiviteye bağlı gen etiketlemesini kullanan bilim insanları, hipokampus olarak bilinen bir beyin bölgesinde soğuk hafızayı kodlayan engram hücrelerine genetik olarak otostop çekmeyi başardılar. Dikkat çekici bir şekilde, bu soğuk engram hücreleri yapay olarak uyarıldığında (optogenetik adı verilen bir teknik kullanılarak), fareler ısı üretmek için metabolizmalarını artırdı. Ve tersine bir deneyde, merkezi bulguyu iki kez kontrol etmek için, soğuk engram hücreleri inhibe edildiğinde, fareler şartlandırılmış görsel ipuçlarına yanıt olarak soğuk anıları ifade edemedi.
Beynin Yağ ve Isı Kontrolündeki Rolü
Dr. Muñoz Zamora şunları söyledi: “Fareler soğuk bir sıcaklığa maruz kaldıklarında, gelecekte soğuk deneyimler beklediklerinde vücutlarının metabolizmasını yukarı doğru düzenlemelerine olanak tanıyan anılar oluşturduklarını keşfettik.”
Lynch sözlerine şunları ekledi: “Vücut ısısının bu öğrenilmiş kontrolünün büyük bir kısmı, beyinden kaynaklanan innervasyonlarla kontrol edilebilen kahverengi yağ dokusunun – ya da kahverengi yağın – artan aktivitesinden kaynaklanıyor gibi görünüyor. Beynimiz soğuğun bedensel deneyimlerinden bir şeyler öğrenmeli, ancak daha sonra yağ hücrelerimizin soğuğa nasıl tepki vereceğini kontrol etmek için geri besleme yapmalıdır.”
Çalışmanın ortak başyazarı olan Dr. Aaron Douglas şunları söyledi: “Obeziteden kanser türlerine kadar çok sayıda klinik bozukluk, kahverengi yağ dokusu aracılığıyla termoregülasyonun manipüle edilmesiyle tedavi edilebilir. Gelecekte, insanlarda soğuk anıların manipülasyonunun, metabolizmayı tedavi amaçlı değiştirmek için yeni yollar sağlayıp sağlayamayacağını test etmek önemli olacaktır.”
Beyin, Duygu ve Davranış için Daha Geniş Çıkarımlar
Bu araştırma, daha fazla keşif araştırmasının yanı sıra tedavilerin geliştirilmesi için birçok yeni kapı açmaktadır. Örneğin, soğuk deneyimlerin temsillerinin duygu, karar verme ve sosyal davranış gibi daha geniş beyin işlevlerini nasıl etkilediğini anlamak, zihnin somutlaşmış doğasına dair içgörüler sağlayacaktır.
Dr. Ryan, “Zihnimizin sofistike yönleri daha temel, içgüdüsel, bedensel temsillerden evrildi” dedi. “Beynimizin bu bileşenlerinin genel olarak davranışlarımızı nasıl etkilediğini anlamak, duygularımızı ve hafıza kullanımımızı anlamak için çok önemlidir.”
“Bu bütünleştirici çalışma, disiplinler arası bilimin mükemmel bir örneğini sunuyor. Sinirbilim işbirliği gerektirir ve hafıza engramı çalışmasının metabolizma araştırmasıyla alışılmadık bir şekilde bir araya gelmesini sağlayan da Prof. Lynch ile olan sinerjidir.”
Kaynak: https://scitechdaily.com