Beynin nasıl olgunlaştığına dair yeni ipuçları keşfedildi

Bebekler gelişirken, etraflarına bakınırken ya da gülümserken beyinlerinde gerçekten ne olur? Bebeklerin sağlıklı beyin gelişiminin yeni şeyler öğrenmeye ve de çevremizdeki diğer insanlarla sosyalleşmeye önemi yadsınamaz. Norveç ve Almanya’da yaşayan Türk bilim insanları bu sorunun yanıtlarını zebra balıklarında araştırıyorlar.

Neden zebra balıkları

Norveç Bilim ve Teknik Üniversite’sinden Prof. Emre Yakşi, zebra balığı yavrularının gelişimlerini ana rahmi dışında ver tamamen şeffaf olarak devam ettirdiklerini söylüyor. “Bu cam gibi şeffaf minik hayvanların, şeffaf yumurtalarının içindeki hızlı gelişimleri, beyinlerinin nasıl geliştiğini ve çalıştığını mikroskop yardımıyla gözlemlememize olanak sağlar” diyor Prof. Yakşi. Bu teknik zebra balığı yavrularının beyin hücrelerinin ne zaman bölündüğünü ne zaman çalışmaya başladıklarını, hangi tür bilgileri taşıdıklarının incelenmesini mümkün kılıyor.

Adım adım beyin gelişimi

Peki zebra balığı yavrularının beyin gelişiminden kendimiz hakkında neler öğrenebilir miyiz? Yeni doğmuş bebekler vakitlerini çoğunu yemek ve uyumakla geçirirler. Kısa bir süre sonra önce çevrelerini gözlemlemeye, sonra gördüklerini öğrenip taklit etmeye ve hatta diğer insanlarla iletişime geçip sosyalleşmeye başlarlar. Sağlıklı beyin gelişiminin tüm bu süreçlere etkisi yadsınamayacak kadar büyük. Peki gelişen beyin baş döndürücü hızdaki tüm bu yeniliklere nasıl başa çıkabiliyor? Gelişimin her aşamasında yepyeni bölgeler ya da modüller mi ekleniyor, yoksa zaten var olan beyin hücreleri ve bilgeleri giderek daha olgunlaşıyor mu? “İşte tam da bu sorunların cevaplarını şeffaf zebra balıklarının minik ve sürekli gelişen beyinlerinden öğrenebilmek mümkün” diyor Dresden Teknik Üniversitesinden Doçent Dr. Çağhan Kızıl.

Çalışmayı yürüten araştırma ekibi.

Beyin geliştikçe yeni modüller ekleniyor

Araştırmacılar, bu soruların yanıtlarını hem balıklarda hem de insanlarda bulunan, beynin habenula isimli bölgesinde inceledi. Beynin habenula bölgesindeki aksaklıkların, insanlarda zihinsel hastalıklar, öğrenme bozuklukları ve hatta depresyonla olan bağlantıları biliniyor.

Yaksi ve meslektaşları, zebra balıklarında habenulanın nasıl geliştiğini incelediler. Profesör Yaksi, “Bu çalışmamızdaki en önemli keşfimiz bu beyin bölgesinin yeni modüllerin adım adım eklenmesiyle geliştiğini gösteriyor”, diyor. “Beyin hücreleri, sinir-kök hücrelerin bölünmesiyle oluşuyor. Ancak, her kök hücre bölünmesinde oluşan yavru sinir hücrelerinin beyne rastgele dağılmadığını, bilakis aynı anda doğan yavru hücrelerin beynin hep ayni bilgesine gittiğini gözlemledik. Yani sinir hücrelerinin nerede olduğuna bakarak beyin gelişimi sırasında ne zaman doğduklarını tahmin etmek mümkün.”

Profesör Yakşi beyin hücrelerini okullardaki sınıflara benzetiyor. “Nasıl aynı yıl doğan öğrencilerin hepsi aynı sınıfa gidiyorsa, ayni gün doğan hücrelerde beynin ayni bölgesine gidiyor. Ve tıpkı aynı sınıftaki öğrenciler gibi, sinir hücreler de aynı şeyleri yapmaya başlıyor, ayni elektriksel aktiviteyi gösteriyorlar ve hatta kelimenin tam anlamıyla aynı şarkıyı söylüyorlar”.

Beyin hücreleri birbirlerine sürekli olarak elektriksel uyarılar ve dalgalar gönderir. Araştırmacılar bu tür beyin dalgalarının beyin hücrelerinin birbirleriyle iletişim kurabilmeleri için önemli olduklarını düşünüyor. Aynı gün doğan, aynı sınıfta olan ve ayni şarkıyı söyleyen sinir hücreleri zamanla benzer yetenekler kazanıyorlar. Bu değişik hücre sınıflarının birer birer gelişimi ve beyne eklenmesi, gelişen beyne yeni görevler üstelenebilecek yepyeni modüller ve hücre sınıfları kazandırıyor. Gelişen beyin zamanla yeni yetenekleri olan, değişik dalga boylarında iletişim kurabilen ve yeni elektriksel şarkılar söyleyen sinir hücre sınıflarıyla donanıyor.

Peki tüm bu keşifler ne anlama geliyor

Prof. Yakşi’ye göre, ayni gün doğan bir sınıf sinir hücresinin benzer özellikleri olması ve ayni bölgede toplanmaları özellikle ilginç. İlk bakışta beynin ayni isleri yapan sinir hücrelerinden bu kadar çok kopya yapması gereksiz gibi görülebilir. Araştırmacı, bunun belki de daha güvenilir ve sağlam sinirsel sistemler oluşturmak için olabileceğini düşünüyor. Benzer işleri yapan birçok sinir hücresinin bir arada gelişip görev yapması, düzgün çalışamayan ya da yeterli bilgiler alıp işleyemeyen bir sinir hücresinin beyin işleyişine olabilecek kotu etkisinin en aza indirgemek için olabilir. Tıpkı şarkı söyleyen bir koroda, bazı üyelerin melodiyi unutmuş ya da yanlış nota söylemesine rağmen, koronun şarkıyı başarıyla söyleyebilmesi gibi.

Prof. Yaksi, gelecekte sınıfların nasıl çalıştığı ve birbirleriyle nasıl bağlantılı oldukları konusunda daha fazla araştırma yapabileceklerini umuyor. Örneğin, “İlginç gözlemlerimizden biri tüm sinir hücre sınıflarının aynı anda şarkı söylemiyor olduğu. Bazı sınıflar şarki söylediğinde diğer sınıflar sessizleşiyor. Bu ne anlama geliyor? Ve bir sınıfı tamamen susturursanız ne olur? Başka sınıflar o söylenmeyen şarkıları devralabilir mi? Öyleyse, bazı hücre tiplerinin hasarlandığı Parkinson gibi beyin hastalıklarının tedavisi günün birinde mümkün olabilir mi?

Yeni beyin hücreleri yapmak mi?

Elbette bu araştırmanın sonuçları beynin nasıl çalıştığını ve nasıl geliştiğini anlamaya yönelik temel düzeyde keşifler. Ancak uzun vadede beynin temel gelişimi ve yapıları hakkındaki bilgiler kendi beynimizin nasıl çalıştığını ve düzgün çalışmadığında ne olduğunu anlamak için önemli.

Parkinson ve Alzheimer gibi neurodejeneratif hastalıklarda önemli çalışmaları olan Doçent Dr. Çağhan Kızıl, bu çalışmada edinilen temel bilgilerin önümüzdeki yıllarda hasarlı beyin hücrelerinin yerini alabilecek yeni hücrelerinin yapılıp, beynin doğru bölgesine gönderilmesi ve beklenen şekilde çalışabilmeleri için önemli olduğunu soyluyor.

Orijinal makalenin linki: https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz3173