İnsan Nöronlarının Benzersiz Özellikleri Tanımlandı

İnsan Nöronlarının

İnsan Nöronlarının Benzersiz Özellikleri Tanımlandı. Krembil Beyin Enstitüsü’ndeki bilim insanları, insan nöronlarını benzersiz kılan, işlevsel açıdan önemli özellikleri belirlemek için erişimi zor olan canlı insan kortikal dokusu üzerinde çalıştı.

Bu deneysel çalışma, canlı insan nöronları üzerine türünün ilk örneği ve insan kortikal piramidal hücrelerinin çeşitliliği üzerine bugüne kadarki en büyük çalışmalardan biridir.

UHN Krembil Beyin Enstitüsü’nde beyin cerrahı, bilim insanı ve makalenin eş-kıdemli yazarı Dr. Taufik Valiante “Bu çalışmanın amacı, insan beyin hücrelerini neyin ‘insan’ yaptığını ve insan nöron devresinin nasıl çalıştığını anlamaktı.” dedi.

CAMH Krembil Nöroinformatik Merkezi’nden bir bilim insanı ve bu çalışmanın eş-kıdemli yazarı olan Dr. Shreejoy Tripathy “Çalışmamızda, neokorteksteki ana nöron sınıfı olan insan piramidal hücrelerinin neokorteksin üst ve alt katmanları arasında nasıl değiştiğini anlamak istedik” dedi.

“Özellikle, bu nöronların elektriksel özelliklerinin, çapraz katman iletişiminin farklı yönlerini ve epilepsi gibi beyin hastalıklarında bozulduğu bilinen beyin ritimlerinin oluşumunu nasıl destekleyebileceğini anlamak istedik.”

Ekip, hastaların izni alınarak epilepsi ve tümörlü hastaların beyinlerinden rutin ameliyat sırasında çıkarıldıktan hemen sonra beyin dokusunu kullandı. Son teknoloji teknikler kullanılarak ayrıntılı morfolojilerinin görselleştirmeleri de dahil olmak üzere, bu dokunun dilimleri içindeki hücrelerin özellikleri tek tek karakterize edildi.

Dr. Valiante “Epilepsi ameliyatı dışında bu tür kayıtları elde etmek için çok az fırsat olduğundan canlı insan beyin dokusunu elde etmenin nadir olması nedeniyle, yaşayan yetişkin insan nöronlarının şekilleri ve elektriksel özellikleri hakkında çok az şey biliniyor.” dedi.

Rezeke edilen dokuyu canlı tutmak için hemen ameliyathanede modifiye edilmiş beyin-omurilik sıvısına aktarılır ve daha sonra deneysel karakterizasyon için hazırlandığı laboratuvara alınır.

İnsan dokusu nadiren incelenebilir çünkü bu dokuları inceleyebilmek için bilimsel araştırmalarda kullanılacak insan dokusuna erişmek; çalışmalara katılmaya gönüllü hastalar, hasta haklarını ve güvenliğini sağlayan etikçiler, numune toplayan ve dağıtan beyin cerrahları ve gerekli araştırma olanaklarına sahip sinirbilimciler dahil olmak üzere sıkı sıkıya bağlı çokdisiplinli bir topluluk gerekir.

İlk analizden sonra, Krembil Nöroinformatik Merkezi üyeleri, bu kohorttaki nöronları birbirinden ayıran özellikleri belirlemek için daha fazla geniş çaplı veri analizi kullandı. Daha sonra bu özellikler, Seattle, Washington’daki Allen Beyin Bilimleri Enstitüsü de dahil olmak üzere, insan beyni doku örnekleriyle benzer çalışmalar yapan diğer merkezlerden gelenlerle karşılaştırıldı.

Ekibin bulguları:

  • İnsan neokortikal piramidal hücreler arasında muazzam miktarda çeşitlilik
  • İnsan neokorteksindeki farklı katmanlarda bulunan nöronlar arasındaki farklı elektrofizyolojik özellikler
  • Katmanlar arası iletişimin yönlerini ve işlevsel olarak önemli beyin ritimlerinin oluşumunu desteklemelerini sağlayan daha derin katman nöronlarının belirli özellikleri

Ekipler ayrıca klinik öncesi modellerde bulguları ve benzer deneyler arasında kayda değer, beklenmedik farklılıklar buldular ki Dr. Tripathy, insan neokorteksinin memeli ve primat evrimi üzerindeki muazzam genişlemesini muhtemelen yansıttığına inanıyor.

Dr.Valiante’nin Krembil Beyin Enstitüsü laboratuvarında görev yapan ve çalışmanın baş yazarı olan Dr. Homeira Moradi Chameh “Bu sonuçlar, insan kortikal piramidal nöronlarının dikkate değer çeşitliliğini, benzer şekilde sınıflandırılmış insan ve preklinik nöronlar arasındaki farklılıkları ve derin katman nöronları tarafından yönlendirilen insan kortikal teta ritimlerinin oluşumu için makul bir hipotezi gösteriyor.” dedi.

Ekip, toplamda 61 hastadan 200’den fazla nöronu karakterize ederek bugüne kadarki türünün en büyük veri setini yansıtıyor ve UHN ile Krembil Beyin Enstitüsü’ndeki neredeyse on yıllık özenli çalışmayı özetliyor.

Dr. Valiante’nin Krembil Beyin Enstitüsü’ndeki laboratuvarında doktora sonrası araştırma görevlisi ve bu çalışmanın yazarlarından Dr.Scott Rich, “Bu benzersiz veri seti, farklı insan beyninin hesaplama modellerini oluşturmamızı sağlayacak ve bu, farklı insan nöropatolojilerinin incelenmesi için paha biçilmez olacaktır.” dedi.

“Örneğin, bu nöronlarda tanımlanan benzersiz özelliklerin çoğunu yönlendiren hücresel özelliklerin belirli epilepsi türlerinde değiştiği biliniyor. Bu özellikleri hesaplamalı modellerde uygulayarak bu değişikliklerin insan beyninin epilepsi ile ilgili çeşitli uzamsal ölçeklerinde dinamikleri nasıl etkilediğini inceleyebilir ve bu ‘temel bilim’ bulgularının kliniğe ve potansiyel olarak epilepsi araştırmalarında yeni yollar için motivasyonlara dönüştürülmesini kolaylaştırabiliriz.”

Dr. Valiante “Bu başarı ancak, dünyadaki türünün en büyük programlarından biri ve Kanada’daki türünün en büyük programı olan UHN Krembil Beyin Enstitüsü’ndeki çok büyük ve aktif epilepsi programı sayesinde mümkün oldu.” dedi.

Bu çalışma Nature Communications’da yayınlanmıştır.

Kaynak: https://medicalxpress.com/

Çeviri: Ece Nur Öngören

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
20 + 12 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.