Deniz salyangozunun uzun süreli hafızaya getirdiği yeni bakış açısı; Bilgi ters yönde akıyor!!!…

Kaliforniya Üniversitesi Fizyoloji Bilimi ve nörobiyoloji profesörü David Glanzman, 25 yıldır öğrenme ve hafıza ile ilgili çalışmaları, “Aplysia” adlı deniz salyangozunu inceleyerek gerçekleştirmektedir. Bu çeşit salyangoz, diğer bahçede bulunan türlerinden daha büyük ve merkezi sinir sisteminde yaklaşık 20.000 nörona sahip. İnsan da ise, yaklaşık 1 tirilyon sinir hücresi bulunmaktadır. Deniz salyangozun sinir hücreleri yirmi bini geçmiyorsa da, hücrelerinin çapı insanınkine oranla bin kat daha büyüktür ve dolayısıyla da mikroskop altındaki incelemelere çok elverişlidir. Bundan dolayı, bu deniz salyangozu ile beynin sırlarını çözme çalışmaları ile katkıda bulunan prof. Glanzman, Aplysia salyangozunun insandaki hafıza ve ona bağlı işlemlerin daha iyi anlaşılabilmesi yolundaki en uygun canlı olduğunu belirtmektedir.

Uzun süreli hafıza sürecinde, salyangozda ve beynimizde sinaptik bağlantılar güçlenir…
Bilim insanları, salyangozların öğrenme sürecinde nörotransmiter serotonin, reseptörlere
presinaptik aksonlar (sinapstan önceki nöronun ucu yani nörotransmitter molekülleri salan kesecikleri barındıran uçlar) üzerinden bağlanır ve karmaşık bir süreçden geçerek, yeni presinaptik aksonların gelişmesine neden olur.

Günümüz biyolojisinde, Glanzman ve Kaliforniya Üniversitesi’nden meslektaşı bu süreç için şöyle düşünmektedirler:
Bu süreç aslında presinaptik aksonlarda başlamamakta ama bu presinaptik değişme gerçekte postsinaptik (sinyalleri alan) nöronda başlamaktadır!.” … ve postsinaptik kalsiyum tarafından düzenlenen belirli bir presinaptik protein sentezi olduğunu şaşırarak gözlemlediklerini belirtip, açıklamalarına şu şekilde devam ediyor: “serotonin postsinaptik nörondaki reseptörlere bağlandıktan sonra, postsinaptik nöronun içinde kalsiyum miktarı artıyor, bu kalsiyum miktarı artımı da neticede presinaptik nörondaki protein sentezini (üretimini) arttırıyor. Yani bilgi ters yönde akıyor!. Ancak bu nasıl oluyor henüz anlamış değiliz!…”

Glanzman açıklamalarına devam ediyor: “Doğa, sinapslarınızın o kadar kolay değişmesini istemiyor gibi… Bir şey öğrenmek için, oldukça detaylı hücresel değişim üretmek zorundasınız!. Bu sanki eğer uzun süreli hafızaya sahip olmak istiyorsanız, sinapsin sadece bir tarafını değiştiremezsin gibi bir durumdur… Öğrenmenin kolayca oluşması için önemli olan, sinapslarda uzun süreli değişim istememen. Bu bir şekilde hatalı öğrenmeyi aza indirmenin yoludur ve bu önemsiz sebepler için sinapsların değişimini engeller. Bu “kilit-anahtar ilişkisi”nden daha iyi…; anahtarı kilide sokarsınız ama anahtarın kilitte dönmesi için bir koda sahip olmanız lazım, uzun süreli hafızdaki gibi bir şey …”

Haftalarca ya da uzun süreli olan anılarda, presinaptik ve postsinaptik hücreler birbirleri ile konuşmak zorundalar!… ve Glanzman bu sohbetin kimyasal sinyallerini-işaretlerini anlamaya başladıklarını belirtmekte. Ancak bunun zaman alacağını çünkü hafızanın karmaşık bir olay olduğunu, ama her gün yeni ve beklenmedik şeyler öğrenmelerinden dolayı bu sürecin çabuk işlediğini belirtmekte.

Glazman: “Söyleyebileceğim şu; salyangozların Shakespeare öğrenememesi ya da cebir öğrenememesinin başlıca sebebi, bilişimsel yani bilgisayar tarzında bir güce sahip olmamaları, çünkü onlar sadece 20.000 nörona sahipler!. Ancak iş öğrenmeye geldiğinde, tüm hücresel ve moleküler işlemler çok benzer gözükmekte! Öğrenme ve hafızanın ana işleyiş mekanizması aynı!. Sinaptik değişme sinapsların iki tarafı arasında bir etkileşimi gerektirmekte. Presinaptik protein sentezi postsinaptik kalsiyuma bağlı. Şimdi bizler için anlaşılması gereken soru; tüm sinaps boyunca postsinaptik kalsiyumu aktive eden hangi sinyaller?! ya da presinaptik hücre bu protein sentezlerini tetiklemek için nasıl etkilenmekte?!…”

Glanzman ve meslektaşları Diancai Cai ve Shanping Chen, öğrenmeye ilişkin sinaptik değişim süresince postsinaptik kalsiyum tarafından belirli presinaptik protein sentezi oluştuğunu gözlemleyen ilk bilim insanları olduklarına inanıyorlar.

Glanzman: “beynin gerçekten nasıl çalıştığını öğrenmek istedim. “Aplysia” adlı deniz salyangozu yolu ile nöronların fizyolojik ve davranış fonksiyonlarını anlayabilirsiniz. Aplysia’nın bir nöronuna bakıp, bu motor nöronu ya da bu duyusal nöron diyebilirsiniz. Biliyoruz ki, bu nöronların aktivitelerinin “davranış”açısından önemli bir role sahip. Aplysia’nın sinir sistemindeki bir çift nöronun arasındaki sinaptik bağlantıdaki değişime baktığımızda, bazı nöronların davranışı nasıl etkileceğini biliyoruz.”

Önceki araştırmalarda, Galnzman ve ekibi, Aplysia’da öğrenme ve hafıza konusunda önemli bir rol oynayan hücresel bir mekanizmayı tespit ettiler. NMDA rseptörü (N-methyl D-aspartate) adlı bir protein, sinir sistemindeki sinaptik bağların gücünü artırmakta ve memelilerin hafıza ve belirli öğrenme çeşitlerinde de önemli bir rol oynamaktadır.
http://www.newsroom.ucla.edu/portal/ucla/new-insights-into-long-term-memory-52072.aspx

İngilizce’den Çeviren: AylinER

Yukarıda okuduğumuz makale ile Glanzman ve ekibi, öğrenme ve hafıza ile ilgili dolayısıyla da hücrelerin nasıl bir mekanizma ile işlediğine bilindik bilgileri yıkan, yepyeni bir bakış açısı sunan bir çalışma gerçekleştirdiklerini okuduk…

Şimdi gelin biraz bu konuyu inceleyelim…

Öncellikle, bilindiği üzere; her sinir hücresi, aldığı iletiyi bir sonrakine iletiyor. Hücre çekirdeğinde seyreden bu işlemler, hücre sıvısı içindeki tüm birimlere yansıyor. Özellikle de hücre duvarındaki sinaps noktalarına… iki hücre arasındaki kısa devre noktası olarak tanımlanabilecek zaman aralığında, bilgiler özet halinde bir diğer hücreye aktarılıyor. Hücreler arasındaki iletişimin gerçekleşmesi için salgılanan bazı maddeler ise, geçişi kolaylaştırıyor, akışkanlık sağlıyor… Hücreler arasındaki iletişimin gerçekleşmesi için salgılanan bazı maddeler ise, geçişi kolaylaştırıyor, akışkanlık sağlıyor. Serotonin ya da glutamat, hücre sıvısı içindeki iyonların geçeceği kanalları açarken, aynı zamanda kimi protein molekülleri ve katalizatörler devreye giriyor… http://www.saglikbilgisi.com/kelime/Bellek

İşte bu bilgi dahilinde şimdi aşağıdaki bilgiyi de okuyalım:
“Aksonların en uç bölgeleri olan sinapslarda elektriksel ileti, kimyasal iletiye çevrilmektedir. Sinir hücresi ile kas hücresinin bağlantıları ise nöromüskuler bağlantı yerleri (motor plak) olarak adlandırılmaktadır. Bir sinir hücresi, akson son ucu ile sonraki sinir hücresinin ana gövdesi (soma) arasındaki sinaptik aralık ile bağlantı halindedir. Presinaptik bölgeden salınan nörotransmitterler ile oluşan kimyasal ileti postsinaptik bölgeye iletilerek sonraki hücrede elektriksel ileti başlatmaktadır…”
http://tip.cumhuriyet.edu.tr/cutf/Donem2/I.Komite(DokuKomitesi)/Biyokimya/AhmetAKER/SinirSistemi.doc

Evet… “Presinaptik bölgeden salınan nörotransmitterler ile oluşan kimyasal ileti postsinaptik bölgeye iletilerek sonraki hücrede elektriksel ileti başlatmaktadır.” bilgisi, Glanzman ve ekibi tarafından yapılan çalışmalarla çok farklı bir hal aldı!. Yani kimyasal ileti olarak adlandırılan bir bilgi, presnaptik bölgeden geçerek postsinaptik bölgeye iletiliyor ve böylelikle hücrede işlem başlıyor!. “Pre-“ ön eki “ön” demek ve post ön eki “son” demek! Biz şimdiye kadar bir işlem için başlangıç noktasını bir hücredeki ön sinaptik bağlarla oluştuğunu düşünmekteydik. Ancak Glanzman ve ekibi yaptıkları çalışma sonucunda son sinaptik bağın ön snaptik bağı etkilediğini bularak, bilginin ters yönde aktığını gözlemlemişler!!! Bu da bizleri yeni bir bakış açısına yöneltmekte; mikro boyutta bir hücrenin varoluşu, işleyişi sonuna göre (post sinpatik etkileşim) oluşmakta! Hücrenin sonu başlangıcını (presinaptik bağdaki oluşum) etkilemekte!!!…

Yeni Ufuklar (New Horizons)
ayliner.blogspot.com

AylinER – 24 Haziran 2008

Check Also

işitme2

Şizofrenideki İşitme Eksiklikleri Belirli Beyin Reseptörüne Bağlı

  Özet: Araştırmacılar, işlevsel olmayan NMDA beyin reseptörlerinin, görünüşe göre şizofreni hastalarında yaygın olan işitme ...