Salk araştırmacıları, astrosit denilen yıldız şeklindeki hücrelerin beynin uzun ömürlü anılar oluşturmasına yardımcı olduğunu söylüyor. Yeni çalışma, uzun zamandır beyindeki sadece destekleyici hücreler olarak kabul edilen astrositlerin daha fazla öncü rol oynayabileceğine dair gittikçe artan bir kanıt kütlesine katkıda bulunuyor. 26 Temmuz 2019’da Glia dergisinde yayınlanan çalışma, travmatik beyin hasarı veya demans gibi uzun süreli hafızanın bozulduğu bozukluklarla ilgili tedavileri bilgilendirebilir.
Salk’ın Hesaplamalı Nörobiyoloji Laboratuvarı başkanı ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Profesör Terrence Sejnowski “Bu hücrelerin nöronların faaliyetlerini sürdürmelerine yardımcı olmaktan çok daha fazlasını yaptığının bir göstergesi” diyor. Ve ekliyor; “Bilginin beyinde iletilme ve depolanma konusunda gerçekten önemli bir rol oynadıklarını gösteriyor.”
Beyin nöronları beyin boyunca iletişim kurmak ve nörotransmiterleri serbest bırakmak için hızlı elektriksel sinyallere güvenir, ancak astrositler bunun yerine kalsiyum sinyalleri üretir ve bazıları nörotransmitere kimyasal olarak benzeyen gliotransmiterler olarak bilinen maddeleri salıverir. Klasik görüş, astrositlerin işlevinin çoğunlukla daha aktif nöronlara destek sağlamak, besin maddelerini nakletmek, moleküler kalıntıları temizlemek ve nöronları yerinde tutmaktı.
Sadece daha yakın bir zamanda, araştırmacılar, beyindeki gliotransmiterlerin serbest bırakılması yoluyla daha aktif, rol oynayabileceklerini keşfettiler, ancak bunlar büyük ölçüde gizemli kalıyor. Sejnowski, Salk doktora sonrası araştırmacısı António Pinto-Duarte ve meslektaşları 2014 yılında, astrositlerde gliotransmiterlerin serbest bırakılmasının engellenmesinin bilişsel beceriler için önemli olan bir gama salınımı olarak bilinen bir tür elektrik ritmini düşürdüğünü gösterdi.
Bu çalışmada, araştırmacılar engelli astrositlere sahip farelerin öğrenme ve hafıza becerilerini test ettiklerinde, yenilikçiliği ayırt etme kapasiteleriyle sınırlı olan kusurları buldular. Yeni çalışmada, Sejnowski’nin ekibi, ilk defa uzun süredir farelerin uzun süreli hafızalarında astrositleri kesilmiş olarak görünüyordu. Tip 2 inositol 1,4,5-trisfosfat (IP3R2) adı verilen bir reseptörden yoksun genetik olarak işlenmiş hayvanları kullandılar, astrositler iletişim için kalsiyum salmaya dayanıyorlardı.
Araştırmacılar, fareleri, yeni bir nesneyle etkileşime girmek ve bir labirentte çıkış bulmak gibi üç farklı tür öğrenme ve hafıza sorunu ile test etti. Her durumda, IP3R2 bulunmayan fareler normal fareler gibi öğrenme yeteneğini gösterdi. Ayrıca, her bir ilk öğrenme sürecinden sonraki 24-48 saat içinde test edildiğinde, bozulmuş astrositlere sahip fareler, örneğin labirentte yollarını bularak bilgiyi koruyabiliyordu.
Sonuçlar önceki çalışmalarda görülenlerle aynıydı. Bununla birlikte, grup 2 ila 4 hafta daha beklediğinde ve eğitilmiş fareleri tekrar test ettiğinde büyük farklılıklar gördü; reseptörü olmayan fareler, labirenti tamamlarken iki katından daha fazla hata yaparak daha kötü performans gösterdi.
Yeni makalenin baş yazarı olan António Pinto-Duarte “Birkaç hafta gecikmeden sonra normal fareler antrenmandan hemen sonra yaptıklarından daha iyi performans gösterdiler çünkü beyinleri bir bellek konsolidasyonu sürecinden geçti” diye açıklıyor. “IP3R2 alıcısı olmayan fareler çok daha kötü performans gösterdi.” Sonuç, astrositlerdeki kusurların bellek birleştirme veya uzak bellekteki kusurlarla ilk kez ilişkilendirilmesidir.
Beyindeki hafıza konsolidasyon sürecinin, nöronları etkileyen birkaç mekanizmayı içerdiği bilinmektedir. Bu mekanizmalardan birinin, bu kuvvetlerin arttığı uzun vadeli güçlenme ve bu bağlantıların bir kısmının zayıfladığı uzun vadeli depresyon yoluyla nöronlar arasındaki iletişim gücünün optimal bir şekilde ayarlandığı düşünülmektedir.
Sejnowski ve Pinto-Duarte, IP3R2’siz mikrofonun ve azaltılmış astrosit aktivitesinin, öncekilerle hiçbir problem yaşamamasına rağmen, ikincisinde önemli açıklar sergilediklerini ve astrositlerin özellikle nöronlar arasındaki bağlantıların uzun vadeli depresyonunda rol oynayabileceğini öne sürdüğünü gösterdi…
Sejnowski, “Nöronların uzun süreli depresyon mekanizması, iyi çalışılmamış veya anlaşılmamıştır” diyor. “Ve bu bize astrositlerin bu sinirsel bağlantıların zayıflamasına nasıl bağlı olduğuna bakmamız gerektiğini söylüyor.” Araştırmacılar, astrositlerin genel olarak nöronal iletişim ve hafızanın uzun vadeli depresyonunu etkilediği yolları daha iyi anlamak için gelecekteki çalışmaları planlıyorlar. Sejnowski, “Buradaki uzun vadeli ödeme, bu yolları daha iyi anlarsak, uyuşturucu ile hafıza birleştirmeyi manipüle etmenin yollarını geliştirebileceğimizi söylüyor” diyor.
Çeviri: Naye Aliefendioğlu