Beyin Nöronlardan İbaret Değil
İnsan beyni, merkezi sinir sistemi için bir kumanda merkezi gibidir. Duyu organlarından sinyaller alır ve kaslara bilgi verir. İnsan beyni diğer memeli beyinleri ile aynı temel yapıya sahip olmasına rağmen vücut büyüklüğü ile oranlandığında diğer beyinlerden büyüktür.
Beynin yapıtaşları dendiğinde ise aklımıza hemen nöronlar geliyor. Ancak beyin elektriksel ve kimyasal mesajlar iletebilen, vücudumuzu ve düşüncelerimizi kontrol edebilen bu 86 milyar nörondan ibaret değil. Beyinde elektriksel olarak aktif olmayan, hatta sayıları nöronlarınkinden fazla olan glial hücreleri de var.
İngiliz Sinirbilim Derneği Genel Müdürü Anne Cooke nöronları bir arada tutan glia hücrelerinin destek hücresinden daha öte olduklarını söylüyor ve onlara beynin kahramanları diyor. Farklı türleri olan gliaların en önemli görevleri arasında nöronlara yeterli oksijeni ve besini sağlamak, nöronların koruyucu kılıfı miyelini oluşturmak, sinir sistemindeki zararlı mikroorganizmaları yok etmek ve ölü nöronları temizlemek sayılabilir. Örneğin, mikroglia denilen küçük türleri, beyinde dolaşarak nöronları korumak üzere yabancı maddeleri topluyor. Gliaların diğer bir türü olan astrositler ise nörotransmiterler olarak bilinen kimyasal mesajların seviyelerini kontrol ederek nöronları koruyor ve oluşan hasarı gideriyor.
Araştırmalardan elde edilen kanıtlara göre, astrositler aynı zamanda zekânın gelişiminde de rol oynuyor. Seattle’daki Allen Beyin Bilimi Enstitüsünden Ed Lein nöronların her zaman önemini koruyacağını ama glial hücrelerinin de merkezi sinir sisteminin oluşmasında büyük önemi olduğunu tekrar hatırlatıyor.
Beyin hücreleri gibi hücreler arasındaki boşluklar da hayli önemli. Beynimizin derinliklerinde, beyin hücrelerini yıkayan sıvının üretildiği ventrikül denen küçük boşluklar var. Bu boşluklarda günde 500 ml beyin omurilik sıvısı üretiliyor. Bu sıvı beyin için mekanik koruma sağlarken aynı zamanda hücrelere besin sağlıyor ve atıkları uzaklaştırıyor. Aslında beyinde her şeyin yolunda gitmesinde büyük rol oynuyor.
Beyinde keşfedilmemiş farklı hücre tiplerinin olması da muhtemel. Örneğin, araştırmacılar yakın bir zaman önce şeklinin kuşburnu meyvesine benzemesi nedeniyle kuşburnu nöronu olarak adlandırdıkları yeni bir tür beyin hücresi tanımladılar ve bu hücrenin sadece insanlarda olduğunu tespit ettiler. Araştırma ekibinden Ed Lein, 2018 yılında Nature Neuroscience dergisinde yayımlanan çalışmayla tanımlanan bu özel hücre tipinin özelliklerinin başka türlerde olmadığını söylüyor. Bu bulgu, beyin bozuklukları için birçok deneysel tedavinin neden farelerde işe yarayıp da insanlarda başarısız olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir.
Ayrıca otizmden Alzheimer’a ve şizofreniye kadar farklı problemleri inceleyen bilim insanlarına da yeni ipuçları sağlayabilir. Bilim insanları kuşburnu hücrelerinin görevini tam olarak bilmeseler de beynin belirli alanlarındaki bilgi akışını kontrol altında tuttuklarını düşünüyorlar. Yine de kesin işlevlerinden bağımsız olarak, kuşburnu nöronlarının keşfedilmesinin beyin araştırmaları bakımından büyük önem taşıdığı düşünülüyor.
Bu arada Ed Lein’in beynin tüm hücre tiplerinin haritasını çıkarmak için çabaları devam ediyor. Lein, yakın bir zaman önce beynin daha karmaşık işlemleriyle ilgili olan ve kütlesinin %80’ini oluşturan neokorteks tabakasını inceledi ve sadece bu tabakada 75 farklı hücre tipi buldu.
Beynin Gizli Kalmış Bölgesi
Son zamanlarda Ed Lein gibi başka araştırmacılar da beyni daha iyi anlayabilmek için ayrıntılı haritasını çıkarmaya çalışıyorlar. İşte bu çalışmalardan birinde, bir sinir bilimci, insan beyni ve omuriliğin bağlantılarının ve morfolojisinin yeni bir atlasını çıkartırken dikkatini çeken bir şey oldu. Avustralya Sinir Bilimi Araştırma Enstitüsü (NeuRA) çalışanlarından beyin harita uzmanı George Paxinos beynin daha önce bilinmeyen gizli kalmış bir bölgesini keşfetti. Paxinos, endorestiform çekirdek (endorestiform nucleus) adını verdiği bu bölgeyi, Human Brainstem: Cytoarchitecture, Chemoarchitecture, Myeloarchitecture başlıklı kitabında detaylarıyla anlattı.
Paxinos, 30 yıl önceki çalışmalarından bu yana böyle bir bölgenin varlığından şüphelendiğini söylüyor. Bugün ise, gelişmiş boyama ve görüntüleme tekniklerinin yardımıyla, beynin bir bölgesinde, işlevsel olarak komşu sinir liflerinden ayrı bir çekirdek olduğunun gösterilebildiğini belirtiyor. Endorestiform çekirdek alt beyincik sapında, omuriliği ve beyni birbirine bağlayan sinir lifleri demetinin içinde yer alıyor. Bu bölgenin dengede durmak, müzik aleti çalmak, yazı yazmak veya spor yapmak gibi ince motor becerilerinin kontrol edilmesiyle ilişkili olduğu düşünülüyor.
Endorestiform çekirdeğin kesin olarak işlevinin ne olduğu henüz gizemini korusa da Paxinos beyinde bulunduğu yeri göz önünde bulundurarak ince motor becerilerinin kontrolünde rol oynayabileceğini düşünüyor.
Keşfedilen bu gizemli bölgenin diğer hayvanlarda olmayışı da insanı eşsiz kılan özelliklerden bir başkası. Bu keşfin Parkinson ve motor nöron hastalıklarının tedavilerine yönelik araştırmalara yardımcı olacağı düşünülüyor.
Yaşlandıkça, Bilişsel Yetenekler Azalıyor mu?
Beyin, 40 yaş civarında küçülmeye başlıyor, en karmaşık düşüncelerimizden, hareketlerimizden ve hafızamızdan sorumlu olan frontal lob, striatum ve hipokampustaki hücreler hızlı şekilde bozuluyor. Bu bozulmanın etkilerine kişinin ne kadar dirençli olduğu ise tamamen sahip olduğu bilişsel rezerviyle diğer bir deyişle beynin yaşlanmasıyla oluşan hasarlara direnme kapasitesiyle ilgili. Bilişsel rezerv, bir kişinin diğerine göre daha fazla nörona sahip olmasının yanı sıra nöronların farklı ağlar aracılığıyla birbirleriyle ne kadar fazla ilişki içinde olduğuna bağlı. Bu durum beynin etkinliğinde yaşa bağlı bir yavaşlama ya da bir hastalık olduğunda, beynin bu sorunlarla baş edebilmesini ve en iyi şekilde çalışmaya devam edebilmesi için bilgilerin yeniden yönlendirilmesini sağlıyor. Diğer yandan çevresel faktörlerin de bilişsel rezervimize etkisi var. Örneğin yüksek eğitim seviyesi bilişsel rezervimize olumlu katkı sunarken, obezitenin ve insülin direncinin bilişsel rezervin azalmasına yol açtığı düşünülüyor
Bilişsel gücü artırmanın birkaç yolu var. Örneğin, yaşamınız boyunca kendinizi eğitmeye devam etmek en büyük yararlardan birini sağlıyor. Bir müzik aleti çalmak, sosyalleşmek, doğru miktarda uyuma ve birden fazla dil konuşmak da bilişsel gücü artırma yollarından birkaçı. King’s College, İnsan ve Uygulamalı Fizyoloji Bilimleri Merkezi direktörü Steve Harridge’e göre egzersiz yapmak beyin sağlığını korumada büyük rol oynuyor. Düzenli egzersizler, hafıza, dikkat, işlem hızı, planlama ve çoklu görev gibi işlevlerde önemli gelişmeler sağlıyor. Cambridge Üniversitesinden Richard Henson ve meslektaşları, orta yaşta iş ve eğitim dışında yaptığımız işlerin ileri yaşlarda beyin sağlığına büyük katkı yaptığını keşfetti. Oysa emeklilerin yaşlılıklarında yaptıkları faaliyetlerin bu kadar etkili olmadığı gözlendi.
Nöronları Görüntülemek ve Kontrol Edebilmek İçin Geliştirilen Yeni Yöntemlerle Beynin Gizemlerini Çözmek Mümkün mü?
Lazer teknolojisi, doku genişletme ve yaratıcı genetik açılımlar ile bilim insanları beynin gizemlerini çözmeye çalışıyor. Araştırmacılar, mikroskop ve hücre biyolojisindeki önemli gelişmeleri bir araya getirerek, fareler ve meyve sineklerindeki her bir sinir hücresinin karmaşık detaylarını gözlemlediler. Seattle’daki Allen Beyin Bilimleri Enstütisinden moleküler sinirbilimci Hongkui Zeng yayımlanan iki yeni çalışmada yer alan yeni tekniklerle beynin nasıl işlediğini anlamak için ileriye doğru büyük adımlar attıklarını ve bu tekniklerle her bir nöronu inceleyebileceklerini söylüyor.
Howard Hughes Tıp Enstitüsünün Janelia Araştırma Yerleşkesinden fizikçi Eric Betzig ve meslektaşları, beyin dokusunun katmanlarının derinlemesine ve hızlıca incelenmesini mümkün kılan güçlü bir mikroskop geliştirdiler. Kafes ışık levha mikroskobu adını verdikleri bu mikroskop, ince bir lazer ışığıyla beyni tarayarak nöronların yapısını ortaya çıkarabiliyor. Ancak, herhangi bir mikroskop gibi, yapılar gerçekten çok küçüldüğünde detayı ortaya çıkarmakta zorlanıyor. Ancak başka araştırmacılar bu problemi mikroskop altındaki dokuyu bir balon gibi şişirerek çözmeyi başardı.
Massachusetts Institute of Technology’den sinirbilimci Edward Boyden’in laboratuvarında geliştirilen ve genleşme mikroskopisi adı verilen bu teknikle çok küçük örnekler bir jel ile şişirilerek incelenebiliyor. Bu jel, dokuyu şişirirken aynı zamanda dokunun korunmasını da sağlıyor.
Araştırmacılar, 2019 yılının Ocak ayında Science dergisinde yayımladıkları çalışmada kafes ışık levha mikroskobu ile meyve sineklerinin beyinlerini ve fare beyinlerinin bölümlerini incelediklerini ve her bir nöronun özelliklerini ortaya çıkarttıklarını belirtti. Ekip, sinaps adı verilen hücre bağlantılarının sayısını inceledi, yağlı bir yapıdaki miyelinin sinir hücrelerinin mesaj gönderme uzantılarının yani aksonların etrafına nasıl sarıldığını gördü ve bir nörotransmitter olan dopamini üreten tüm sinir hücrelerini tam olarak belirledi.
Sinir hücresi anatomisindeki bu yeni ayrıntıların yanı sıra bu hücrelerden bazılarının görevleriyle ilgili ipuçları da ortaya çıkarılmaya başlandı. Stanford Üniversitesinde psikiyatrist ve sinir bilimci olan Karl Deisseroth ve meslektaşları, genetik olarak tasarlanmış sinir hücrelerini kontrol etmek için lazer ışığını kullanan ileri bir optogenetik tekniğini geliştirdi.
Mikroskopi alanındaki gelişmeler sayesinde bilim insanları sinir hücrelerinin davranışlarını artık tek tek izleyebiliyor. Örneğin, farelerin yeme davranışını değiştirerek istedikleri sinir hücrelerini etkinleştirmeyi başaran araştırmacılar çalışmalarının sonuçlarını 2019 yılının Ocak ayında Nature dergisinde yayımladılar. Çalışmanın yeme davranışında ve sosyal deneyimlerde rolü olan hücrelerle ilgili düğümün çözülmesine yardımcı olacağı umut ediliyor.
Araştırmacılar fare beyninin frontal lob alanında bulunan ve beslenmeyle sosyal davranışlarda rol oynayan hücrelerin bulunduğu orbitofrontal korteksteki nöronlara odaklandılar. Belirli hücreleri tanımladıktan sonra, hücrelerin harekete geçmesini sağlamak için lazer ışığı kullanarak ortaya çıkan davranışları izlediler. Bilim insanları bir grup “yeme” nöronunu uyardıklarında farelerin daha çok kalorili su içtiğini tespit etti. Ekip sosyal davranışlarda rol oynayan nöronları uyardığındaysa farelerin daha az su içtiklerini gördü. Böylece sosyal etkileşimlerin yeme davranışını dizginleyebileceği sonucuna vardılar. Deisseroth fare beyinlerinin büyük bir kısmını derinlemesine incelemenin zor olduğunu ancak bu yeni yöntemle tüm memelerinin beyinlerinin çok yönlü incelenmesinin mümkün olabileceğini söylüyor.
Beynin gizemlerini çözmek için bilim insanları son hızla çalışıyor ve çalışmalarının sonuçları şaşırtıcı pek çok bilgiyi gözler önüne seriyor. Gene de elde edilen tüm bilgilerin buzdağının sadece görünen kısmı olduğunu düşünüyorlar. Gelecek günlerde bakalım beynin ortaya çıkacak hangi yeni bir gizemiyle şaşıracağız.
Yorum Ekle