Güçlü anılar, senkronize bir arada çalışan nöron ekipleri tarafından kodlanır.
Özet
Araştırmacılar, bazı hatıraların zamanla kaybolmasını sağlarken, bazı hatıraların hızla kaybolmasını sağlayan sinirsel süreçleri belirledi.
Neden bir süre önce tanıştığınız bir kişinin ismini unutup, çocukluk yıllarınızda en iyi arkadaşınızın ismini hatırlayabiliyorsunuz? Başka bir deyişle, neden bazı anılar on yıllar boyunca unutulmaz da bazıları dakikalar içinde kaybolur?
Çalışma
Fare modellerini kullanan Caltech araştırmacıları, güçlü ve kararlı anıların, bu anıların zamanla devam etmesine izin veren artıklık sağlayan, senkronize olarak ateşlenen nöronların “ekipleri” tarafından kodlanır. Araştırma, hafızanın beyin hasarından sonra felç veya Alzheimer hastalığı gibi etkilenebileceğini anlama konusunda bazı çıkarımlar içeriyor.
Çalışma, biyoloji araştırma profesörü Carlos Lois’in laboratuvarında yapıldı ve Science dergisinin 23 Ağustos’ta yayınlanan bir makalesinde anlatıldı. Lois aynı zamanda Caltech’teki Tianqiao ve Chrissy Chen Neuroscience Enstitüsü’nün bağlı bir öğretim üyesidir.
Doktora sonrası bilim adamı Walter Gonzalez liderliğindeki ekip, farelerin yeni bir yer öğrendiklerinde ve hatırladıklarında sinirsel faaliyetlerini inceleyerek bir test geliştirdi. Testte; bir fare, beyaz duvarları ile yaklaşık 5 metre uzunluğunda düz bir oda içine yerleştirildi. Eşsiz semboller duvarlar boyunca farklı konumlara işaret ediyorlardı- örneğin, en sağ uca yakın kalın bir artı işareti ve merkeze yakın ise açılı bir eğik çizgi. Şekerli su (fareler için bir ikram) pistin her iki ucuna yerleştirildi. Fare keşfederken, araştırmacılar, fare hipokampüsündeki (yeni hatıraların oluşturulduğu beynin bölgesi) yerler için kodladığı bilinen belirli nöronların aktivitesini ölçtüler.
Bir hayvan başlangıçta alana yerleştirildiğinde, ne yapacağından emin değildi ve şekerli suya rastlayana kadar sola ve sağa dolaştı. Bu durumlarda, fare duvardaki bir sembolü fark ettiğinde, tek nöronlar aktive edildi. Ancak alan ile ilgili birçok deneyimin ardından, fare alana aşina oldu ve şekerin yerlerini hatırladı. Fare daha aşina hale geldikçe, duvardaki her bir sembolü görerek daha fazla nöron senkronize olarak aktive edildi. Temel olarak, fare, her bir benzersiz sembole göre nerede olduğunu biliyordu.
Sonuç
Anıların zaman içinde nasıl azaldığını incelemek için araştırmacılar fareleri alandan 20 güne kadar uzaklaştırdılar. Bu moladan sonra alana geri dönen, daha fazla sayıda nöron tarafından kodlanan güçlü anılar oluşturan fareler bu görevi çabucak hatırladı. Bazı nöronlar farklı aktivite göstermiş olsalar da büyük nöron gruplarının aktivitesini analiz ederken farenin alan hafızası açıkça tanımlanabildi. Başka bir deyişle, nöron gruplarının kullanılması, beynin artıklık sahibi olmasını sağlar ve orijinal nöronların bazıları sessiz kalsa veya zarar görse bile anıları hatırlar.
Gonzalez şöyle anlatıyor: “Anlatacak uzun ve karmaşık bir hikayeniz olduğunu hayal edin. Hikâyeyi korumak için, beş arkadaşınıza anlatabilir ve daha sonra hikâyeyi yeniden anlatmak ve birbirlerine yardım etmek için ara sıra hepsiyle bir araya gelebilirsiniz. Bir bireyin unutmuş olduğu boşlukları doldurun. Ek olarak, öyküyü her anlattığınızda, öğrenecek yeni arkadaşlar getirebilir, dolayısıyla hikâyenin korunmasına ve hafızanın güçlendirilmesine yardımcı olabilirsiniz. Benzer şekilde, kendi nöronlarınız zamanla devam edecek hatıraları kodlamak için birbirlerine yardımcı olur. “
Tartışma
Hafıza insan davranışları için çok temeldir; hafızadaki herhangi bir bozulma günlük yaşamımızı ciddi şekilde etkileyebilir. Normal yaşlanmanın bir parçası olarak ortaya çıkan hafıza kaybı yaşlılar için önemli bir engel olabilir. Ayrıca, başta Alzheimer olmak üzere birçok hastalığın neden olduğu hafıza kaybı, akrabaları tanımak veya eve dönüş yolunu hatırlamak da dahil olmak üzere en temel rutine müdahale edebilecek yıkıcı sonuçlar doğurmaktadır. Bu çalışma, yaşlandıkça hatıraların daha çabuk kaybolacağını, çünkü bir hafızanın daha az nöron tarafından kodlandığını ve bu nöronların herhangi birinin başarısız olması durumunda hafızanın kaybolduğunu göstermektedir. Çalışma, bir gün bir hafızayı kodlamak için daha fazla sayıda nöronun güçlendirilmesini artırabilecek tedavilerin tasarlanmasının hafıza kaybını önlemeye yardımcı olabileceğini göstermektedir.
Lois, “İnsanlar yıllarca bir eylemi ne kadar çok uygularsanız, bunu daha sonra hatırlama şansınız o kadar iyi” dedi. “Şimdi bunun muhtemel olduğunu düşünüyoruz, çünkü bir eylemi ne kadar fazla uygularsanız, eylemi kodlayan nöronların sayısı o kadar yüksek olur. Bellek depolama konusundaki geleneksel teoriler, bir belleği daha kararlı hale getirmenin bireysel nöron bağlantıların güçlendirilmesini gerektirdiğini varsayar. Sonuçlarımız aynı hafızayı kodlayan nöronların sayısının arttırılmasının hafızanın daha uzun süre dayanmasını sağladığını gösteriyor.”
Makaleye “Nöronal temsillerin zaman ve hipokampustaki hasarla kalıcılığı?” adı verilmiştir. Gonzalez ve Lois’in yanı sıra ortak yazarlar, lisans Hanwen Zhang ve eski laboratuar teknisyeni Anna Harutyunyan. Fon, Amerikan Kalp Birliği, Della Martin Vakfı, Burroughs Wellcome Fund ve Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü’nden bir BRAIN Girişimi hibesi ile sağlandı.
Kaynak
Dergi Referansı
Walter G. Gonzalez, Hanwen Zhang, Anna Harutyunyan, Carlos Lois. Persistence of neuronal representations through time and damage in the hippocampus. Science, 2019: Vol. 365, Issue 6455, pp. 821-825 DOI: 10.1126/science.aav9199