Beyinde Kronik Stresle İlişkili Olan Nöronlar Belirlendi

 

İsveç’teki Karolinska Enstitüsü’nde araştırmacılar, fare beyninde negatif duygusal haller ve kronik stres oluşumuyla ilişkili bir grup sinir hücresini belirledi. Gelişmiş tekniklerle haritalandırılan nöronlar, östrojen reseptörlerine de sahipler. Bu da, kadınların strese karşı erkeklerden neden daha hassas olduklarını açıklıyor. Çalışma, Nature Neuroscience adlı dergide yayımlandı.

Negatif duygulara (huzursuzluk) ve kronik strese beyindeki hangi ağların sebep olduğu şu ana kadar bilim dünyasında bilinmemekteydi.

Karolinska Enstitüsü araştırmacıları Konstantinos Meletis, Marie Carlen ve ekibi; Nöron Parça Sıralaması (Patch-seq), Geniş Ölçek Elektrofizyoloji (Nöropikseller) ve Optogenetik gibi gelişmiş teknikleri kullanarak fare beynindeki huzursuzluğu denetleyen, Hipotalamus’tan Habenula’ya (Epifiz Sapı) yönlendiren belirli nöral yolları haritalandırdılar.

Araştırmacılar, fareler bazı odalara giriş yaparken o beyin yolunu aktif hale getirmek için Optogenetik tekniğini kullandılar ve odada hiçbir şey bulunmamasına rağmen farelerin o odadan uzak durduğunu keşfettiler.

Araştırma, Yeni Depresyon Tedavileri İçin Fırsat Sunuyor

Karolinska Enstitüsü’ndeki Nörobilim Bölümü’nde Profesör olan Konstantinos Meletis, konuyla ilgili şunları söyledi: "Daha önce yaptığımız araştırmada, Hipotalamus ve Habenula (Epifiz Sapı) arasındaki bağlantıyı keşfetmiştik fakat bu sinir yolunun hangi tür nöronlardan oluştuğunu bilmiyorduk. Huzursuzluğu denetleyen sinirsel yoldaki nöron türlerini anlamamız gerçekten heyecan verici! Eğer beyindeki negatif sinyallerin nasıl oluştuğunu anlayabilirsek, depresyon gibi olan etkili hastalıkların ardındaki mekanizmayı da keşfedebiliriz. Bu da bize yeni ilaç tedavileri için fırsat sunuyor.”

Araştırma, aynı bölümden doktora sonrası araştırma yapan 3 bilim adamı tarafından yürütüldü. Profesör Meletis, bilim adamlarının duyguları ve davranışı denetleyen nöral yolları belirlemek için gelişmiş teknikleri nasıl kullandıklarını açıkladı.

Östrojen Seviyelerine Karşı Hassas

Araştırmada yapılan bir diğer ilginç keşif de nöronların huzursuzlukla bağlantılı östrojen reseptörüne sahip olmasıydı, bu reseptör onların östrojen seviyelerine karşı hassas olmalarını sağlıyordu. Erkek ve dişi fareler beklenmedik yumuşak şiddetteki itici türden olaylara maruz kaldıklarında,  dişi olan fareler erkek farelerden daha uzun süren stres tepkisi verdiler.

Nörobilim Bölümü’ndeki Profesör Marie Carlen de konuyla ilgili şöyle konuştu: "Endişe ve depresyonun kadınlarda erkeklerden daha yaygın olduğunu uzun zamandır biliyorduk fakat bunu açıklayan herhangi bir mekanizma yoktu, bu cinsiyet farklılıklarını en azından farelerde açıklayan bir mekanizmayı keşfettik.”

*Araştırmada Kullanılan Teknikler*

Nöron Parça Sıralaması (Patch-seq): Nöron Parça Sıralaması, Gen İfadesi (RNA Sıralaması) ölçümleriyle kişiye özgü hücrelerin elektriksel özelliklerinin ölçümlerini bir araya getirir ve beyindeki nöronların farklı türlerinin haritalandırılmasına olanak sağlar.

Nöropikseller: Nöropikseller sondası; yüzlerce bireysel nöron aktivitesinin aynı andaki ölçümüne olanak sağlayan, geniş-ölçek elektrofiziksel ölçümler için olan yeni tür bir elektrottur.

Optogenetik: Optogenetik, seçilen nöronlar aktif olduğunda nasıl ve ne zaman denetlenecekleri için kullanılır. Metot, (tek hücreli organizmaların zarlarından gelen kanal proteinleri gibi) ışığa hassas proteinleri üzerinde çalışılacak olan nöronlara tanıtmayı içerir. Optogenetik ışık, fare beyninin kendine özgü hücre türlerinin fonksiyonunu belirlemek için denetlemede kullanılabilir.

https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230622120922.htm’den alıntı yapılarak çevrilmiştir.

Çeviren: Esin Tezer

Beyinde Matematik Nöronları Keşfedildi

 

Beyin, belirli matematiksel işlemleri yaparken ateşlenen nöronlara sahiptir. Yakın zamanda Almanya’daki Tübingen Üniversitesi ve Bonn Üniversitesi’nde yapılan bir araştırmayla bu kanıtlandı. Bulgular; beyindeki bazı nöronların beyin toplama işlemini yaparken, bazılarının da çıkarma işlemini yaparken aktif halde göründüğünü gösterdi. Beyin; hesaplama işleminin yazılı olup olmadığını veya kelime, sembol olup olmadığını pek umursamıyor. Sonuçlar, Current Biology adlı dergide yayınlandı.

İlkokula giden pek çok çocuk üç elma artı iki elmanın beş elma yaptığını bilir. Fakat bunlar hesaplanırken beyinde neler olduğu bilinmemekteydi. Bonn ve Tübingen Üniversiteleri’nde yapılan yeni bir araştırma bu konuya ışık tuttu.

Araştırmacılar, bu araştırmayı yürütürken Bonn Üniversitesi Hastanesi Sara Bilimi Bölümü’nden yararlandılar. Bu bölüm, sara hastalığı (epilepsi) geçiren insanların beyinlerinin cerrahi süreçlerini inceleyen bir bölüm. Bazı hastalarda sara nöbetleri hep beynin aynı bölgesinden başlıyor. Doktorlar bu bölgeyi tam olarak belirleyebilmek için bazı elektrotları hastaların beyinlerinin içine yerleştirdiler. Beyine yerleştirilen bu uyarıcı çubuklar kasılmanın kaynağını belirleyebilirdi. Buna ilaveten, tekil nöronların aktivitesi de telleme aracılığıyla ölçülebilirdi. 

Bazı Nöronlar Sadece Toplama İşlemi Yaparken Ateşleniyorlar

Araştırmaya beş kadın denek ve dört erkek denek katıldı. Deneklerin sinir hücrelerinin aktivitelerini ölçmek için beyinlerinin “Temporal Lob” diye adlandırılan bölgesine elektrotlar yerleştirildi. Bu arada da deneklerden basit aritmetik işlemler yapmaları istendi. Bonn Üniversitesi Hastanesi’nde Sara Bilimi Bölümü’nde profesör olan Florian Mormann, konuyla ilgili şunları söyledi: "Çıkarma işlemlerinden ziyade toplama işlemleri esnasında farklı nöronların ateşlendiklerini keşfettik.”

Prof. Morman’ın araştırma grubunda doktora yapan Esther Kutter ise şöyle konuştu: ”Bu, sadece bazı nöronların  "+" işaretine bazılarının da yalnızca "-" işaretine tepki göstermesiyle de alakalı değildi. Matematiksel sembolleri kelimelerle değiştirdiğimizde bile etki aynıydı. Örneğin, deneklerden 5 ve 3’ü hesaplamaları istendiğinde deneklerin toplama işlemine tepki veren nöronları harekete geçti. 7 rakamı 4’ten çıkarıldığında da çıkarma işlemine tepki veren nöronları harekete geçti.”

Bu da, hücrelerin aslında matematiksel bir işlemi harekete geçirmek için kodlama yaptıklarını gösteriyor. Beyin aktivitesi, test deneklerinin hesaplama yaparlarken ne tür işlem yaptıklarını da kesin bir doğrulukla gözler önüne serdi: Araştırmacılar, hücre aktivitesi modellerini öz-öğrenimli bilgisayar programına yerleştirdiler. Aynı zamanda da yazılıma deneklerin o anda toplama işlemi mi yoksa çıkarma işlemi mi yaptığını bildirdiler. Algoritma, bu eğitim sürecinden sonra yeni aktivite verisiyle karşılaştığında kesin bir doğrulukla ne tür bir hesaplama işleminin kaydedildiğini tanımlayabiliyordu.

Araştırmayı Prof. Mormann’la birlikte Tübingen Üniversitesi’nden Prof. Andreas Nieder gözetip denetledi. Prof. Nieder ise şunları söyledi: "Yaptığımız bazı araştırmalarda maymunların beyinlerinde de bazı hesaplamalara tepki veren nöronlar olduğunu gözlemledik. Fakat insanların beyninde böyle bir şey var olduğuna dair hiçbir veri yoktu. Mormann ve Nieder analizlerini yaparlarken iki araştırma grubu ilginç bir olayla karşılaştı: Üzerinde çalıştıkları beyin bölgelerinden bir tanesi “Parahipokampal Korteks” diye adlandırılandı. Araştırmacılar, burada da toplama veya çıkarma işlemi yaparken ateşlenen sinir hücrelerini keşfettiler. Fakat toplama işlemini yaparken farklı ilave nöronlar tek ve aynı aritmetik işlemde dönüşümlü olarak aktif hale geliyorlardı. Mecazi olarak söylersek, bu sanki hesap makinesinin kontrol tuşunun sürekli yerini değiştirmesi gibiydi. Bu durum çıkarma işleminde de aynıydı.  Araştırmacılar buna “Dinamik Kodlama” da diyorlar.

Prof.Mormann sözlerini şöyle tamamladı: “Bu çalışma, en önemli sembolik yeteneklerimizden bir tanesi olan rakamlarla hesap yapma yeteneğimizi anlamamız için önemli bir adım.” Bonn Üniversitesi ve Tübingen Üniversitesi’nden olan iki ekip de şimdi sinir hücrelerinin bu hesaplama işlemlerinde tam olarak ne görev yaptığını araştırmak istiyor.

Araştırma, Alman Araştırma Kuruluşu (DFG) ve Volkswagen şirketi tarafından finanse edildi.

Çeviren: Esin Tezer

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220214121241.htm’den çevrilmiştir.