Beyindeki motivasyon ile hareket etmeyi bağlayan bir merkez

19 Eylül 2019 tarihinde yayınlanan araştırmaya göre, lateral septum (LS) bir hayvan dolaşırken ve bir ortamda nasıl bir ödül alınacağını öğrenirken hayvanın hızı ve ivmesiyle ilgili bilgileri doğrudan kodlar.

Bu ne demek?

MIT sinirbilimcileri yaptıkları araştırmada, lateral septumun hedefe yönelik hareketi yönlendiren ve motive olunmuş davranışları bağladığını buldu. Örnek vermek gerekirse, akşam yemeği için yiyecek elde etmek beynin tahmin edemeyeceğimiz kadar fazla bölgesinin koordinasyonu ve beraber çalışması ile oluyor. Bunlarla beraber, buz dolabından mı yoksa dışarıdan mı yiyecek alınma gibi etkenleri tartıyor. Hannah Witshafter “ LS’nin yer, hareket ve motivasyonel bilgileri temsil etmesi, LS’nin yer, hız ve diğer çevresel sinyaller dikkate alınarak performansı entegre etmenize veya optimize etmenize yardımcı olabilir.“ diyor.

Bundan önce yapılan araştırmada neler bulundu?

Önceki araştırmalar lateral septuma kaygı, saldırganlık ve etkiyi düzenleme gibi önemli davranışsal işlevleri atfetmişti. Ayrıca bağımlılık, psikoz, depresyon ve kaygı ile ilgili olduğuna inanılıyor.

Sinir bilimciler, lateral septumun mekansal anıları kodlamak ve onları bağlamla ilişkilendirmek için çok önemli bir merkez olan hipokampus ile bağlantılarını ve nörotransmiter dopamin yoluyla hedefe yönelik davranışlara aracılık eden bir bölge olan ventral tegmental alana (VTA) bağlantılarını takip ettiler. Fakat, şimdiye kadar hiç kimse lateral septum’un hareketi ve mekansal ödül bağlamı gibi belirli sinirsel ritimler ile senkronize ederek hareketi doğrudan takip ettiğini ya da hipokampus ile iletişim kurduğunu göstermedi.

Wirtshafter bu konu hakkında “Hipokampus beynin en çok araştırılan bölümlerinden biri. Karşılaştırma yapıldığında motivasyon ve hareketle alakalı bölgeler ile bağlantılı olsa ve hipokampusten fazla sayıda bilgi alsa bile lateral septum hakkında çok daha az şey biliniyor.” diyor.

Ekipden başka bir sinir bilimci olan Wilson,“Lateral septumdaki aktivitenin hareketle kontrol edildiği keşfi, lateral septum aracılığıyla hareket ve dopaminerjik kontrol arasındaki bellek, biliş ve hastalık ile ilgili olabilecek bir bağlantıya işaret ediyor.” dedi.

Nasıl bir deney yapıldı?

T şeklinde bir labirente konulan fareler gözlemlenerek yapıldı. Fareler, ışık ve ses işaretleri kullanarak ödüllendirildiklerine koşullandırıldı.

Yazıyı toparlamak gerekirse;

Wilson ve Wirtshafter “ Genel olarak, bulgular lateral septumdaki harekete bağlı sinyalin, hipokampustan aldığı girdiyle birleştiğinde -hayvan hareketinden kaynaklanan bağlamda ilgili değişiklikler ile beraber – lateral septumun bir hayvanın bulunduğu yerde kendi konumu hakkındaki farkındalığına ve görevi değerlendirme yeteneğine katkıda bulunmasına izin verebileceğini öne sürmektedir.” dedi.

Bu aynı zamanda, lateral septumun rapor edilen etki ve davranışları düzeltme kabiliyetinin iç durumların hareket sırasında nasıl değiştiğini ve bu değişikliklerin sonuçlarını ve sonuçlarını değerlendirme kabiliyetinden kaynaklanabileceğini gösteriyor. Örneğin, lateral septum hareketi pozitif veya negatif bir uyaranın bulunduğu yere doğru veya uzağa yönlendirmeye katkıda bulunabilir.

Bu nedenle, yeni çalışma lateral septumun yönlendirilmiş davranıştaki rolü hakkında yeni bakış açıları sunuyor ve lateral septumun bazı bozukluklarla bilinen ilişkileri göz önüne alındığında, ruh hali, motivasyon ve hareket ve zihinsel hastalıkların nöropsikiyatrik temeli ile ilgili mekanizmaların daha geniş bir şekilde anlaşılması için yeni çıkarımlar sunabilir.

Wirtshafter “ Lateral septumun hareket ve motivasyonda nasıl çalıştığını anlamak, beynin nasıl temel kararlar verdiğini ve bu süreçlerde yaşanan bozulmanın nasıl farklı bozukluklara yol açabileceğini anlamamıza yardımcı olur ”diyor.

Neuroscience News, Study finds hub linking movement and motivation in the brain, son güncelleme 19 Eylül, 2019, https://neurosciencenews.com/movement-motivation-hub-14950/

NEAT1

Sizden, belki de, yıllar yıllar öncesine gidip biyoloji dersinizde RNA ve DNA’yı , nükleik asitler, öğrendiğiniz zamanlara gitmenizi istiyorum. Bu nükleik asitler genellikle renkli kalemlerle çizilerek ya da 3 boyutlu renkli modellerle anlatılırdı. Genetik biliminin en önemli parçalarından biriydiler.

Birmingham’da Alabama Üniversitesinde Doktor Farah Lubin ve ekibinin yaptıkları bir araştırma bilim dünyası ile paylaşıldı. Araştırma NEAT1 adında olan bir RNA hakkındaydı. Araştırmanın sonuçlarına göre NEAT1 hipokampusta bulunuyor ve beynin öğrenme ve hatırlama fonksiyonlarını etkiliyor.

Araştırmayı daha detaylı anlatırsam;

Yapılan araştırmaya göre, NEAT1 hafıza yapılandırmada düzenleyici bir etkiye sahip. NEAT1 öğrenmeyi ve hatırlamayı engelliyor. Daha kolay bir şekilde, NEAT1’ını giden arabanın freni olarak anlatabilirim. Araba çalışsa bile ilerlemesini engelliyor.

Bunun nedeni nedir?

NEAT1 c-FOS denilen gen ile çalışıyor. Bu gende hafızanın oluşmasını sağlıyor. NEAT1 kodlanmayan bir RNA olmasına rağmen genin çalışmasını etkileyebiliyor.

Bu sonuçlara nasıl varılmış?

siRNA tekniği kullanarak yaşlı farelerde bu RNA’yı kapatmayı başarmışlar ve öğrenme ve hatırlamada ilerleme görmüşler.

Bundan sonraki adım nedir?

CRISPR/dCas9 tekniğinin kullanarak NEAT1 ağırlığını arttırdıkları öğrenme ve hatırlama yeteneklerinde azalttıkları daha genç farelerde tersi yönde ilerleme sağlamak.

Çalışmanın önemi nedir?

1.Bu çalışmaya kadar kodlanmayan RNAlar hakkında farklı bir görüş vardı. Çalışmayla beraber diğer kodlanmayan RNAların etkilerinin de bulabilineceği bir yol açıldı.

2.Sonraki çalışmalar NEAT1’ı tamamen kapatmak için CRISPR/dCas9 tekniğine odaklanmalı. Bu şekilde Alzheimer gibi hafıza kaybı yaşanan hastalıklar üzerinde çalışabilirler.

Yazıyı toplamam gerekirse;

NEAT1 kodlanmayan RNA’lar hakkında yeni bir algı yarattı. Bu çalışma ile sağlık alanında diğer kodlanmayan RNA’lar hakkında araştırmalar yapılırsa gelişme sağlanabilir. Son olarak da, Alzheimer gibi ciddi hafıza ilgili hastalıklara yeni bir önleyici oluşturabilinir.

Neuroscience News , A NEAT discovery about memory, son güncelleme 2 Temmuz, 2019, https://neurosciencenews.com/memory-noncoding-rna-14404/

Anısal Hafıza

Arabanızı park ettiğiniz yeri nasıl hatırlarsınız?

Neil Burgess bu sorunun cevabını anısal hafızanızı kullanarak hatırlarsınız olarak veriyor. (1)

Anısal hafıza nedir?

Geçmişte deneyimlediğiniz şeyleri tekrar deneyimlemenizi sağlayan hafıza türü. Beynimiz bunu deneyimleri kaydeden merkezi hipokampusten bilgileri alarak gelecek zamanlarda deneyimleri tekrar yaşamamızı sağlar. (2)

Bunu nasıl yapar?

Bu soruyu cevaplarken 2014 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’ne layık görülmüş John O’Keefe, May-Britt Moser ve Edvard I. Moser‘ın yaptıkları içsel konumlandırma çalışmalarından bahsederek cevap vereceğim.1971’den başlayarak O’Keefe yer hücrelerini buldu ve 2005 yılında May-Britt Moser ve Edvard I. Moser şebeke hücrelerini bularak araştırmaya katkı sağladılar. Heyet te buna bağlı kalarak ödülün %50’sini O’Keefe’e ve diğer paydayı da, %50, %25 – %25 bölerek May-Britt ve Edvard I. Moser’e layık gördü. (3)

Araştırmanın sonuçları nelerdi?

1971 yılında O’Keefe sıçanlar üzerinde yaptığı çalışmada gezindikleri odanın her bir yerinde beyinlerinde ayrı sinir hücresinin etkinleştiğini gözlemledi. Yer hücresi denilen bu hücreler birleşince odanın haritasını çıkardılar. 2005 yılında da May- Britt Moser ve Edvard I. Moser şebeke hücrelerini keşfederek çalışmaya katkıda bulundular. (4)

Yer duygusu ve yön bulma becerisi nedir?

“Yer duygumuz ve yön bulma becerimiz beynimizin en temel işlevleri arasında. Yer duygusu, vücudumuzun bulunduğumuz ortam içindeki konumuna yönelik bir algı sağlar. Bu duygu, yön bulma sırasında bir uzaklık ve yön duygusuyla bağlantılı olarak işler. Bu uzaklık ve yön duygusu ise hareketi ve önceki konumların bilgisini temel alır. Çevremizi tanıyıp hatırlayarak yolumuzu bulmamız bu mekânsal işlevler sayesinde mümkün olur.” (5) Kendi kelimelerimle açıklayacak olursam, yer ve şebeke hücreleri bulunduğumuz mekanı kaydederek gelecek zamanlarda hatırlamamızı sağlar.

Yer duygusu ve yön bulma becerisi nasıl hücreler ile oluşuyor?

Yazının devamına göre “Bu hücreler, entorinal kortekste bulunan ve başın yönü ile odanın sınırlarını tanımayı sağlayan başka hücrelerle birlikte çalışarak hipokampustaki yer hücreleriyle sinirsel devreler kuruyor. İşte bu devre sistemi beynimizde kapsamlı bir konumlandırma sistemi oluşturuyor” (6)

Konuyu toparlamak gerekirse;

Anısal hafıza yer duygusu ve yön bulma becerisi için oldukça önemli. Yer ve şebeke hücrelerinin içsel konumlandırma sistemimize katkıları birçok diğer çalışmalar ile de kanıtlanmış. Bunlardan önemli bir tanesi Brenda Milner’ın hastası Henry Gustav Molaison‘ın, literatürde H.M olarak bilinir, 27 yaşında hipokampusunun alınmasından sonra yaşadığı hafıza kaybı oldu. Hasta 1966 yılında 40. yaş gününde kendi fotoğrafını gördüğünde kendisini tanıyamadı. Kendisini hala 27 yaşında sanıyordu. Bu ve diğer acı eşiğinde değişim gibi diğer sonuçlarla da beraber, H.M sinirbilimine çağ atlatacak bulgulardan birini sundu. (7) Brenda Milner ve diğer bilim insanları yaptığı çalışmalarla beraber anısal hafıza ve hipokampus arasındaki bağı gösterdi.

(1)“ Short term Memory Neil Burgess”, YouTube Video, 10:54, “ Serious Science” , 25 Mayıs, 2018, https://youtu.be/UFE7vyqoiGU

(2)“ Short term Memory Neil Burgess”, YouTube Video, 10:54, “ Serious Science” , 25 Mayıs, 2018, https://youtu.be/UFE7vyqoiGU

(3) İlay Çelik, Yolumuzu Bulmamızı Sağlayan Sistemin Keşfi Nobel Kazandırdı

, son güncelleme 10 Aralık, 2014, http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/yolumuzu-bulmamizi-saglayan-sistemin-kesfi-nobel-kazandirdi

(4) İlay Çelik, Yolumuzu Bulmamızı Sağlayan Sistemin Keşfi Nobel Kazandırdı

, son güncelleme 10 Aralık, 2014, http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/yolumuzu-bulmamizi-saglayan-sistemin-kesfi-nobel-kazandirdi

(5) İlay Çelik, Yolumuzu Bulmamızı Sağlayan Sistemin Keşfi Nobel Kazandırdı

, son güncelleme 10 Aralık, 2014, http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/yolumuzu-bulmamizi-saglayan-sistemin-kesfi-nobel-kazandirdi

(6) İlay Çelik, Yolumuzu Bulmamızı Sağlayan Sistemin Keşfi Nobel Kazandırdı

, son güncelleme 10 Aralık, 2014, http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/yolumuzu-bulmamizi-saglayan-sistemin-kesfi-nobel-kazandirdi

(7) Necib Mahmuz, Sinirbilim Tarihini Değiştiren Hasta: H.M.

, son güncelleme 19 Haziran, 2019, http://noroblog.net/2019/06/19/sinirbilim-tarihini-degistiren-hasta-h-m/