Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Gün içinde yeni bilgiler öğrenirken, nöronlar korteksten ve beynin diğer birçok bölgesinden gelen uyarıcı sinyallerle bombardımana tutulur. Bu bilgiyi bir hafızaya dönüştürmek için önce onu düzenlemeniz ve rafine etmeniz gerekir - inhibisyon burada devreye girer," diyor Dr. Lu.
Scientists Discover a New Daily Rhythm Providing Insight Into How Brain Activity Is Fine-Tuned
Yeni araştırma, uyku-uyanıklık döngüsü boyunca yeni bilgilerin nasıl aktarıldığını araştırıyor.
Araştırmacılar, bir fare modeli kullanarak beyin aktivitesini azaltan bir tür sinapsta yeni bir günlük ritim keşfetti. Engelleyici sinapslar olarak bilinen bu sinirsel bağlantılar, yeni bilgileri kalıcı anılar halinde pekiştirmemizi sağlamak için uyurken yeniden dengeleniyor. PLOS Biology dergisinde yayınlanan sonuçlar, ince sinaptik değişikliklerin insanlarda hafızayı nasıl geliştirdiğini açıklamaya yardımcı olabilir. Çalışmayı Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin bir parçası olan Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü'nden (NINDS) araştırmacılar yürüttü.
İnsan Beyni Dopamin Bilinç Mutluluk Gizem Kavramı
.webp)
Fareler üzerinde yapılan araştırma, beyin aktivitesinin nasıl ince ayarlandığına ışık tutuyor.
"İnhibisyon, beyin fonksiyonlarının her yönü için önemlidir. Ancak yirmi yılı aşkın bir süredir, uyku çalışmalarının çoğu uyarıcı sinapsları anlamaya odaklanmıştır," diyor NINDS'de kıdemli araştırmacı olan Dr. Wei Lu. "Bu, uyku ve uyanıklığın inhibitör sinapsların plastisitesini nasıl düzenlediğini anlamaya çalışmak için tam zamanında yapılmış bir çalışma."
Dr. Lu'nun laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Kunwei Wu, farelerde uyku ve uyanıklık sırasında inhibitör sinapslarda neler olduğunu araştırdı. Hafıza oluşumunda rol oynayan bir beyin bölgesi olan hipokampüsteki nöronlardan alınan elektrik kayıtları, daha önce bilinmeyen bir aktivite modelini ortaya çıkardı. Uyanıklık sırasında, sabit "tonik" inhibitör aktivite artarken, hızlı "fazik" inhibisyon azaldı. Ayrıca, uyanık fare nöronlarında inhibitör elektriksel tepkilerin aktiviteye bağlı olarak çok daha fazla arttığını keşfettiler; bu da uykudan ziyade uyanıklığın bu sinapsları daha büyük ölçüde güçlendirebileceğini düşündürdü.
İnhibitör nöronlar sinir sistemi aktivitesini azaltmak için nörotransmitter gama-aminobütirik asit (GABA) kullanır. Bu nöronlar, inhibitör sinapslarda nörotransmitterlerin yayıldığı nöronlar arasındaki boşluk olan sinaptik yarığa GABA molekülleri salarlar. Moleküller, komşu uyarıcı nöronların yüzeyindeki GABAA reseptörlerine bağlanarak daha az ateşlemelerine neden olur.
Daha ileri deneyler, uyanıklık sırasındaki sinaptik değişikliklerin artan sayıda α5-GABAA reseptörü tarafından yönlendirildiğini gösterdi. Uyanık farelerde reseptörler bloke edildiğinde, fazik elektriksel tepkilerin aktiviteye bağlı artışı azalmıştır. Bu durum, uyanıklık sırasında GABAA reseptörlerinin birikmesinin, sinaptik plastisite olarak bilinen temel bir süreç olan daha güçlü, daha verimli inhibitör sinapslar oluşturmanın anahtarı olabileceğini düşündürmektedir.
"Gün içinde yeni bilgiler öğrenirken, nöronlar korteksten ve beynin diğer birçok bölgesinden gelen uyarıcı sinyallerle bombardımana tutulur. Bu bilgiyi bir hafızaya dönüştürmek için önce onu düzenlemeniz ve rafine etmeniz gerekir - inhibisyon burada devreye girer," diyor Dr. Lu.
Önceki çalışmalar, hipokampüsteki sinaptik değişikliklerin, beyindeki nöronların yalnızca yaklaşık %10-20'sini oluşturan özel bir hücre türü olan inhibitör internöronlardan kaynaklanan sinyaller tarafından yönlendirilebileceğini göstermiştir. Hipokampüste 20'den fazla farklı internöron alt tipi vardır, ancak son çalışmalar parvalbumin ve somatostatin olarak bilinen ve sinaps düzenlemesinde kritik rol oynayan iki tipi vurgulamıştır.
Dr. Lu'nun ekibi, gözlemledikleri plastisiteden hangi internöronun sorumlu olduğunu belirlemek için, hücreleri açmak veya kapatmak için ışık kullanan bir teknik olan optogenetik kullandı ve uyanıklığın daha fazla α5-GABAA reseptörüne ve parvalbumin'den daha güçlü bağlantılara yol açtığını, ancak somatostatin internöronlarının olmadığını buldu.
İnsanlar ve fareler, hafıza depolama ve diğer temel bilişsel süreçlerin altında yatan benzer sinir devrelerini paylaşmaktadır. Bu mekanizma, inhibitör girdilerin nöronlar arasında ve tüm beyin ağları boyunca bilgi akışını hassas bir şekilde kontrol etmesinin bir yolu olabilir.
Dr. Lu, "İnhibisyon aslında oldukça güçlüdür çünkü beynin ince ayarlı bir şekilde çalışmasını sağlar ve bu da esasen tüm bilişin temelini oluşturur" diyor.
İnhibisyon beyin fonksiyonlarının neredeyse her yönü için gerekli olduğundan, bu çalışma bilim insanlarının sadece uyku-uyanıklık döngülerini değil, aynı zamanda epilepsi gibi anormal beyin ritimlerinden kaynaklanan nörolojik bozuklukları anlamalarına yardımcı olabilir.
Dr. Lu'nun grubu gelecekte GABAA reseptörlerinin inhibitör sinapslara taşınmasının moleküler temellerini araştırmayı planlıyor.
NIH/NATIONAL INSTITUTE OF NEUROLOGICAL DISORDERS AND STROKE-NİH/ULUSAL NÖROLOJİK BOZUKLUKLAR VE İNME ENSTİTÜSÜ, 19 Aralık 2022, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 08.02.2023, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: "Uyku ve uyanıklık döngüleri hipokampal inhibitör sinaptik plastisiteyi dinamik olarak modüle eder" Kunwei Wu, Wenyan Han ve Wei Lu, 1 Kasım 2022, PLOS Biology. DOI: 10.1371/journal.pbio.3001812
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.