Işıkla müdahale eden sinirbilimciler farelerde belirli bellekleri sildi. Amaç: belleğin yeniden kazanımı için hipokampus ve korteks’in birlikte çalıştığını göstermek…
California Üniversitesi, Davis Sinirbilim Merkezi ve Psikoloji Bölümünden araştırmacılar farelerdeki belirli bellekleri silmek için ışığı kullandı ve epizodik (olaylar ve yerlerle ilgili) belleği yeniden kazanmak üzere, beynin farklı bölümlerinin birlikte nasıl çalıştıklarını varsayan temel savı, 40 yıl sonra kanıtladı.
GÖRSEL: Belleğin yeniden kazanımı sırasında hipokampus’taki hücreler beyin korteksi’ndeki hücrelere bağlandı.
CREDIT: Kazumasa Tanaka, Brian Wiltgen/UC Davis
Kazumasa Tanaka, Brian Wiltgen ve meslaktaşları bellek geri kazanımıyla ilgili sürüncemede kalan bir fikri sınamak üzere yeni bir yöntem uyguladı. Yaklaşık 40 yıldır sinirbilimciler epizodik belleklerin geri kazanımında serebral korteks’le hipokampus arasında işbirliği gerektiğiyle ilgili bir sav geliştiriyorlardı. Sav; öğrenmenin korteks’deki işleyişle ilgili olduğunu, geri kazanım sırasında hipokampus’un bu etkinlik örüntüsünü -ki olayı yeniden deneyimlemeyi sağlıyor- yeniden ürettiğini söylüyor. Hipokampus zarar görürse hastalar onlarca yıllık anılarını kaybedebilir.
Ancak ışığı kullanarak sinir hücrelerine müdahale etmede ya da onları incelemede kullanılan optogenetik* yöntemlere gelinceye kadar, savın doğrudan sınanması çok zordu.
Bilimciler; sinir hücreleri etkinleştirildiğinde, her ikisi de yeşil ışık yayan ve hücrelerin ışıkla denetlenen bir anahtara dönüştüren bir proteini gösteren, genetiği değiştirilmiş fareleri kullandı. Bu sayede öğrenme ve belleğin geri kazanımında, fiber-optik bir kablo içinden ışıkla yöneterek sinir hücrelerinin korteks ve hipokampus’ta etkinleştirilmesini ve bir anahtara dönüştürülmesini izlemeyi başardılar.
Araştırmacılar fareleri hafif elektrik şoku verebilecekleri bir kafese yerleştirerek eğitti. Normal olarak, yeni bir çevreye yerleştirilen fareler çevreyi koklar ve keşfeder; ama önceden hafif şok aldığı bir kafese yerleştirildiklerinde, “korku tepkisiyle” hareketsiz kalırlar.
Tanaka ve Wiltgen, önce öğrenmeyle ilgili hücrelerin etiketlenebileceğini ve belleği geri çağırma sırasında yeniden etkinleştirildiklerini gösterdi. Sonra hipokampus’taki belirli sinir hücrelerini anahtara dönüştürmeyi başardılar ve farelerin tatsız olayın anılarını kaybettiğini gösterdiler. Ayrıca hipokampustaki öteki hücreleri kapatmanın, söz konusu belleğin geri kazanımını etkilemediğini göstermeyi ve hipokampus’tan korteks’deki belirli hücrelere kadar fiberleri izlemeyi de başardılar.
Wiltgen, korteks’in bunu tek başına yapamayacağını, hipokampus’tan girdilere gereksinimi olduğunu belirtti ve ekledi “Bu, bizim alanımızda uzun süredir temel bir varsayım olmuştu ve Tanaka’nın verileri bunun doğru olduğunu gösteren ilk doğrudan kanıtı sağladı.”
Araştırmacılar korteks’deki belirli hücrelerin, duygulanımda ve hareketsizleşerek donma tepkisini üretmede rol oynayan beyin yapısı amigdalaya nasıl bağlandığını da görebildi.
Çalışma Whitehall Vakfı, McKnight Vakfı, Nakajima Vakfı ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edildi.
* Stanford Üniversitesinden Karl Diesseroth’un öncüsü olduğu optogenetik yöntemleri beyin işlevlerinin araştırılmasında hızla bir standart yönteme dönüşüyor.
İlgilenenler için yayının kaynağı: Kazumasa Z. Tanaka, Aleksandr Pevzner, Anahita B. Hamidi, Yuki Nakazawa, Jalina Graham, Brian J. Wiltgen. Cortical Representations Are Reinstated by the Hippocampus during Memory Retrieval. Neuron, 2014 DOI: 10.1016/j.neuron.2014.09.037