Sinapslar da Hafıza Süresi Kadar Kalıcıdır

Bir Teori Onayladı: Sinapslar da Hafıza Süresi kadar Dayanmakta!

Bio-X bilim insanlarından bir ekip, mikroskopi uygularak, nörobilimde uzun zamandır mevcut olan bir teori üzerine çalışma yaptılar: “Beyin bağlantılarını sağlayan sinapslar hafızayı depoluyorsa, o zaman sinapslar da, hafıza kadar kalıcıdırlar.” Bunun böyle olduğu da yapılan çalışma gösterebilmiştir.

 Nöronlar arasındaki sinaps diye adlandırılan beyindeki bağlantılar koptuğunda, ona bağlı hafızanın-anıların da uçup gittiği düşünülmektedir.

Bu fikir iyi gibi gözükse de bunu test etmek zordur. Şimdi Stanford’dan bir ekip, Bu zorluğa meydan okumaya cevap veren bir çalışma içindeler. Ekip, episodik hafızayı depolayan “hipokampus” adlı beynin bir bölgesini çalışırlar. Bu episodik hafıza; kullanılmadığı takdirde zaman içinde unutulabilecek olayların ya da konuşmaların hafızasıdır. Bu bölgedeki sinapsları çalışmak gerçek anlamda bir meydan okumadır, çünkü hipokampus öylesine derin ve bağlantıları öylesine yoğundur ki, hiç bir mikrokop kolayca bu sinapsların dayanıklılığını, yaşam süresini takip edemez.

Şimdi, uygulamalı fizik ve biyoloji dalı yardımcı profesör Mark Schnitzer, laboratuvarında mikroskopi araçlarını geliştirerek, ilk defa hipokampal nöronlar arasındaki sinapslar diye adlandırılan bağlantıları takip edebilmiş ve nörobilimcilerin neler olabileceğini düşündüğü şeyleri bu çalışması ile onaylamıştır.

 Ekibi ile farelerle yaptığı bu çalışmada, Mark Schnitzer, farelerde yaklaşık 30 gün süren nöronlar arasındaki bağlantıyı çalışırlar. Bu 30 gün, yaklaşık olarak, farenin hipokampusündeki episodik hafızanın kalış süresi olduğuna inanılmaktadır.

Bu çalışma 22 Haziran 2015 tarihli Nature dergisinde yayınlanmıştır.

Schnitzer: “Nörobilim çevrelerince uzun süredir mevcut olan bir teorinin olması onu doğru yapmaz ancak bu sefer bu teorinin doğruluğu bizim yaptığımız çalışma ile kanıtlanmıştır.” Schnitzer’ın kullandığı teknik, hafıza araştırmalarında yeni alanlarla kapı açabilir. Bu konuda kendisi şunları söylüyor: “Bu çalışmamız, yeni bir dizi çalışmalara kapı açmıştır. Örneğin; stres anında ya da hastalık modellerindeki hafızanın depolanmasında.”

Fareler, mekansal navigasyon gerektiren yeni bir olay deneyimlediğinde ya da yeni bir iş öğrendiğinde, hafıza bunu beynin merkezindeki hipokampus adlı bir yapıda 1 ay boyunca (bu insanlarda biraz daha fazla) depoluyor. Farelerde 1 ay içinde yeni hafıza (yeni bir kafesle ya da bir eşle tanışmak ya da bir labirenti dolaşmak gibi) oluşurken, hipokampusu bozan bir ameliyat yapılırsa, hafızadaki o bilgi gidiyor.

Eğer hipokampustaki bozulma bir aydan daha fazla bir zaman sonra olursa, o zaman fare halâ yeni bir arkadaşla tanışma ya da yiyeceğin bulunduğu yer hakkındaki yeni bilgiyi hafızasında halâ tutuyor oluyor. Bunun sebebi; bu hafızanın yerini değiştirmesi ve beynin farklı bir bölgesi olan neokortekse geçmesi ve artık hipokampustaki  bozulmaya karşı bir duyarlılığın kalmaması.

snaps

Stanford Bio-X ve Stanford Nörobilimler Enstitüsü üyesi olan Schnitzer: “ Bizim düşüncemiz; hafızanın zamanla beyinde dolaşması. Neokorteks uzun–süreli bir bellek deposu, önemli derecedeki kanıtlar da hafızanın hipokampusta sadece yaklaşık bir ay kaldığını göstermekte.”

 Geçmişte, New York’daki Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda ve başka yerlerdeki bilim insanları, beynin yüzeyine en yakın neokorteksteki nöronlar arasındaki bağlantıları takip etmişler ve beyni çok az bozarak, onları gözle görülür hale getirmişlerdi. Onlar, bunlar arasındaki bağlantıları izlememiş ancak uçlarında bağlantı yapan spinelar (dikenler-sert ışın) diye adlandırılan soğan şeklinde bablı bağlantıları izlemişlerdi. Spineların gelip gittiğini izlemek nöronlar arasındaki eksitatör-uyarıcı bağlantılarının oluşup bozulduğunu gördükten sonra bu, bilim insanlarına geçici bir süre hizmet etti ve o bilim insanları neokorteksin yaklaşık yarısının spineları kalıcı olduğunu ve gerisinin yaklaşık her 5 ile 15 günde bir bilgiyi devrettiğini ve böylelikle düşüşe geçtiğini tespit etmişledi.

Schnitzer: “Bu konudaki bizim açıklamamız şu: Neokorteksteki yaklaşık spineların yarısı hafıza için uzun-süreli bir bellek deposuyken, geri kalanlar yeni hafıza ya da unutma için işlenebilir olarak kalıyor.”

Neokortekste olan şey hakkındaki düşünce aynı şekildeki hipokampus için de doğru ise, o zaman, hipokampustaki spinelar, tuttukları hafızayı ile yaklaşık her 30 günde devrediyor ve düşüşe geçiyor olmalıydı. Ancak, hipokampus beyinde derinde gömülü olduğu için ve o bölgedeki spineların çok yoğun olmasından–öyle ki; çoklu spine’nın sanki bir spine’mış gibi bir arada gözükmesi– dolayı bu fikri doğrulmak, bilim insanları için sıkı bir meydan okumadıydı.

Schnitzer: “Ekibimizin hipokampustaki spineları takip edebileceği 3 parça vardı. Birincisi, 2011 yılında açıklanan bir teknikti. Bu teknikle bilim insanları uzun süreli devrelerde yaşayan bir farenin tek bir nöronunu sabit bir şekilde görüntülemeyi başarmışlardı.İkincisi, mikroendoskop diye adlandırılan optik iğnenin, beynin derinliklerindeki yapıların yüksek çözünürlüklü görüntüleri idi. Zaman içinde hipokampustaki nöronların sabit ve yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde edilse bile, ekip halâ, spineların ne zaman düşüp ne zaman yükseldiğini ayrıştırma konusunda meydan okuma ile karşı karşıya kaldılar ve tek bir spine ile pek çok bileşik şişkinlik arasındaki farkı söyleyemezlerse, bu meydan okumayı kaybedeceklerdi.

Schnitzer: “Hipokampustaki spineları çözmeyi becerebilmemizin ucunda bizim teknolojik kapasitemiz duruyor.”

Ekip, optik çözünürlüklerin sınırlanmalarını hesaba katan ve spineların görülüp kaybolmasını tespit eden imaj datasetlerinin nasıl etkilediğini gösteren matematiksel bir model kullanarak bu problemin üstesinden gelir.

Schnitzer ve ekibinin bu analizde buldukları şey; episodik hafızayı depolayan hipokampus bölgesindeki bulunan spineların her 3 haftadan 6 haftaya kadar (bu yaklaşık farenin episodik hafızasının devam süresi)  düşüşe geçmesi,devrolunması.

Schnitzer, bu çalışmalarının beyinde hafızanın nasıl depolandığına dair uzun zamandır sahip olunan fikri onayladığını, artık aynı tekniği kullanarak, bilim insanlarının, hafızanın nasıl oluştuğu ve hatırlandığı ve sonunda da nöronlar arasındaki tek tek bağlantı seviyesinde nasıl kaybolduğuna dair yeni ek bakış açıları ortaya koyabileceklerini dile getirir.

Çeviren: AylinER
http://neurosciencenews.com/synapses-episodic-memory-2149/

Check Also

Geri Dönüşü Olmayan İnsan Ruhunun Ölümsüz Yolculuğu