Farelerdeki Kış Uykusu Araştırması: Hafızanın Korunma Mekanizmaları Ortaya Çıktı
===İÇERİK: Nörobilimciler, insan deneyimlerini 1,3 kilogramlık bir beyinde nasıl depoladığımızı anlamak için onlarca yıldır çaba gösteriyor. Şimdi ise, hibernasyon (kış uykusu) halinde olan farelerin beyinlerinde bazı şaşırtıcı ipuçları ortaya çıktı.
İki gün boyunca, hibernasyona giren fareler, hafıza için önemli bir beyin bölgesindeki beyin hücreleri arasındaki neredeyse yarısını geçici olarak kaybetti. Ancak bu zorluğun ardından, fareler anılarını korumayı başardı. Görüntüleme çalışmaları, beyin hücreleri arasındaki temel bağlantıların genellikle kaybolduğu yerden yeniden oluştuğunu gösterdi. Araştırmacılar ayrıca, “imha” işleminden etkilenmeyen beyin hücresi bağlantılarının merkez noktaları olan kümeleri belirledi.
13 Ağustos’ta yayınlanan Science dergisindeki bu bulgular, bilim insanlarını hafızanın nasıl kazanıldığı, kaybolduğu ve korunduğu konusunda daha da ileriye taşıyor.
İnsan beyni sürekli olarak yeni anılar oluştururken, aynı zamanda bu bilgilerin bir kısmını uzun vadede saklamayı da başarıyor. Japonya’daki Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde nörolog olan Kazumasa Tanaka’nın belirttiğine göre, bu iki yeteneği bir araya getirmek büyük bir zorluk teşkil ediyor.
Epizodik hafızanın merkezi olan hipokampus, “beynin en dinamik yapılarından biridir” diyor Tanaka. Orada, beyin hücreleri arasındaki bağlantıları (sinapslar) sürekli olarak büyüyüp küçülürken, beynin bu epizodik anıları – örneğin, özellikle anlamlı bir yemek veya gün batımı gibi – yıllar sonra hatırlamasını sağlar.
Bu gizemi en iyi gösteren hayvanlardan biri de kaya sincaplarıdır. Klasik bir nörobilim deneyinde , Rus araştırmacılar, hibernasyona giren sincapların beyin bağlantılarını uykuları sırasında kaybettiğini göstermişlerdir. Ancak bu yapılar, kış uykusunun bitiminden sadece birkaç saat sonra tamamen onarılmıştır.
Tanaka’nın ekibi, sincaplarla birlikte kış uykusuna girmek yerine, farelerde yapay bir hibernasyon türü oluşturdu. Araştırmacılar, elektron mikroskobu kullanarak farelerin beyinlerini hibernasyondan önce, sırasında ve sonra görüntüledi; bu teknik, sinapsları ve ilgili yapıları olan dendrit sırtlarını ayrıntılı olarak gösterir. Hibernasyon sırasında, farelerin hipokampusundaki aktivite %70 oranında azaldı.
Çeşitli deneyler göstermiştir ki, yeni oluşan bir hafızanın gücü, bağlantılı sinaptik bağlantıların gücüne bağlıdır. Tanaka’nın ekibi, hibernasyon sırasında büyük dendrit sırtlarının ve bu sırtların oluşturduğu güçlü sinaptik bağlantıların korunacağını bekliyordu. Ancak durum tam olarak böyle değildi.
Beyinleri kapanırken, farelerin nöronları, hibernasyona girmeyen farelere kıyasla sinir hücrelerinin yarısından fazlasındaki sinaptik bağlantıları çekti. Ancak sadece iki gün sonra, bu bağlantılar yeniden kuruldu. Hibernasyon sırasında kalan sırtların çoğu, yoğun beyin kavşaklarında olan çoklu sinapslı butonlarda bulundu. Sinapsların iki bileşeni vardır: kimyasal mesajlar gönderen bir akson ve bunları alan bir dendrit sırtı. Çoklu sinapslı butonlarda, tek bir akson birkaç sırt üzerine bağlanır; bu durum, elektriği birden fazla cihaza yönlendiren çoklu priz adaptörü gibidir.
Farklı deneylerde, hafıza oluşumunu bozduğu bilinen bir ilaç verilen uyanık farelere verildiğinde, bu farelerin çoklu sinapslı butonları ve anıları kayboldu.
“Görünüşe göre, çoklu sinapslı butonlar, bu yapısal bağlantıların korunmasında kilit rol oynamaktadır,” diyor MIT’deki nörolog Michele Pignatelli, ancak bu çalışmaya dahil değildi.
Bir başka şaşırtıcı bulgu ise, kaybedilen dendrit sırtlarının %80’inden fazlasının aynı konumlarda yeniden ortaya çıktığıdır. “Bu bana şunu söylüyor: sırt kaybolsa bile, sinaptik makine hala oradadır,” diyor Yeni Zelanda’daki Otago Üniversitesi’nden emekli nörolog Cliff Abraham, bu araştırmaya dahil değildi. Bu bağlantıların nasıl bu kadar doğru bir şekilde yeniden kurulduğu henüz bilinmiyor.
Fareler kış uykusundan uyandıktan sonra, Tanaka’nın ekibi, dinlenmeden önce öğrendikleri yiyecek ödülleri veya hafif elektrik şoklarıyla ilişkili konumları hatırlama yeteneklerini değerlendirdi. Beyinlerinde büyük değişikliklere rağmen, bu fareler hala bir şoktan korktuklarını veya bir ödülün yerini hatırladıklarını gösterdiler.
Uzmanlara göre, bu yeni bulgular, bir hafızanın oluşumu sırasında oluşan her bağlantının ömrü boyunca korunması gerektiği fikrini sorgulamaktadır. Bunun yerine, daha geniş beyin ağının yapısının hafızayı koruduğu görülmektedir. Hafızanın nasıl korunduğunu ,
Tanaka’nın odağı şimdi, bu sırtlara neyin onları özel kıldığını anlamaya yönelik araştırmalara yöneliktir. “Şimdi, hibernasyon sırasında hayatta kalan bu sırtların benzersiz moleküler özelliklerini belirlemek için çalışıyoruz,” diyor.
Kaynak: Sciencenews
