Furkan Altunsoybir yıl önce
Bir Dartmouth araştırmasına göre, beyindeki elektrik sinyallerini düzenleyen bir "moleküler hacim düğmesi" öğrenme ve hafızaya yardımcı oluyor.
Moleküler sistem, nöronlar arasındaki sinapslardan geçen elektrik sinyallerinin genişliğini kontrol eder.
Kontrol mekanizmasının bulunması ve onu düzenleyen molekülün tanımlanması, araştırmacılara Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve epilepsi gibi nörolojik bozuklukları yönetmenin yollarını aramalarında yardımcı olabilir.
Proceedings of the National Academy of Sciences'da yayınlanan araştırma, elektrik sinyallerinin şekillerinin sinapsların işleyişine nasıl katkıda bulunduğuna dair ilk çalışmayı anlatıyor.
Dartmouth'da biyolojik bilimler yardımcı doçenti ve araştırma lideri olan Michael Hoppa, "Beynimizdeki sinapslar son derece dinamiktir ve bir dizi fısıltı ve haykırışla konuşur," dedi. "Bu bulgu, bizi inatçı nörolojik bozuklukları tedavi etme konusunda daha düz bir yola sokuyor."
Sinapslar, beyindeki nöronların farklı frekanslarda iletişim kurmasını sağlayan küçük temas noktalarıdır. Beyin, nöronlardan gelen elektriksel girdileri bu sinaptik boşluklardan geçen kimyasal nörotransmiterlere dönüştürür.
Salınan nörotransmiter miktarı, beynin devreleri içinde aktive olan nöronların sayılarını ve modellerini değiştirir. Sinaptik bağlantı gücünün yeniden şekillendirilmesi, öğrenmenin nasıl gerçekleştiğini ve anıların nasıl oluştuğunu gösterir.
Bu hafıza ve öğrenme süreçlerini iki işlev destekler. Kolaylaştırma olarak bilinen bunlardan biri, sinapsın şeklini değiştiren sinyalleri güçlendiren, giderek daha hızlı yükselen bir dizi yükselmedir. Diğeri depresyon, sinyalleri azaltır. Bu iki plastisite biçimi birlikte beyni dengede tutar ve nöbetler gibi nörolojik bozuklukları önler.
Hoppa, "Yaşlandıkça, güçlendirilmiş sinapsları sürdürmek kritik önem taşır. Beynimizde iyi bir esneklik dengesine ve aynı zamanda sinaptik bağlantıların stabilizasyonuna ihtiyacımız var" dedi.
Araştırma, beynin öğrenme ve hafızadan sorumlu merkezi olan hipokampa odaklandı.
Araştırmada, araştırma ekibi, elektrik artışlarının, sinapslar boyunca salınan kimyasal nörotransmiter büyüklüğünü etkileyen analog sinyaller olarak iletildiğini buldu. Bu mekanizma, değişken ayarlara sahip bir ışık kısıcıya benzer şekilde çalışır. Önceki araştırmalar, sivri uçların yalnızca "açık" ve "kapalı" konumlarda çalışan bir ışık anahtarına benzeyen dijital bir sinyal olarak iletileceğini düşünüyordu.
Dartmouth'da doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarı In Ha Cho, "Bu elektrik artışlarının analog olduğu bulgusu, beynin hafızayı oluşturmak ve öğrenmek için nasıl çalıştığına dair anlayışımızı ortaya çıkarıyor" dedi. "Analog sinyallerin kullanımı, beyin devrelerinin gücünü modüle etmek için daha kolay bir yol sağlar."
Nobel ödüllü Eric Kandel 1970 yılında deniz sümüklüböceklerindeki elektrik sinyallerinin şekillerinin değişimi ile öğrenme arasındaki bağlantı üzerine bir çalışma yürüttü. Sürecin, o zamanlar memeli beyninde bulunan daha karmaşık sinapslarda gerçekleştiği düşünülmüyordu.
Dartmouth araştırması, beynin hipokampusundaki sinapslardan geçen elektrik sinyallerinin analog olduğunu keşfetmenin ötesinde, elektrik sinyallerini düzenleyen molekülü de tanımladı.
Kvβ1 olarak bilinen molekülün daha önce potasyum akımlarını düzenlediği gösterilmişti, ancak elektrik sinyallerinin şeklini kontrol eden sinapsta herhangi bir rolü olduğu bilinmiyordu. Bu bulgular, Kvβ1 moleküllerinin kaybının daha önce neden farelerde ve meyve sineklerinde öğrenmeyi, hafızayı ve uykuyu olumsuz etkilediğini açıklamaya yardımcı oluyor.
Araştırma ayrıca beynin bu kadar düşük enerjide bu kadar yüksek hesaplama gücüne sahip olmasına izin veren süreçleri de ortaya koyuyor. Tek bir analog elektriksel dürtü, çok bitli bilgileri taşıyabilir ve düşük frekanslı sinyallerle daha fazla kontrol sağlar.
"Bu, beynimizin süper bilgisayar seviyelerinde çok daha düşük elektriksel dürtü oranları ve bir buzdolabı ampulünün enerji eşdeğeri ile nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı oluyor. Bu kontrol seviyeleri hakkında ne kadar çok şey öğrenirsek, beynimizin nasıl olduğunu öğrenmemize yardımcı oluyor. çok verimli, "dedi Hoppa.
Araştırmacılar on yıllardır kimyasal salınımın moleküler mekanizmasına odaklanarak sinaptik plastisitenin moleküler düzenleyicileri aradılar. Şimdiye kadar, sinir terminallerinin küçük olması nedeniyle elektrik darbelerinin ölçümlerini gözlemlemek zordu.
Yeni araştırma bulgusu, beyindeki nöronlar arasındaki sinaptik bağlantılarda elektrik sinyallerini ölçmek için ışık kullanan tekniklerle voltaj ve nörotransmiter salınımını ölçmek için Dartmouth'da geliştirilen teknoloji ile sağlandı.
Ekip gelecekteki çalışmalarda, keşfin yaşlanma sırasında meydana gelen ve yaygın nörolojik bozukluklara neden olan beyin metabolizmasındaki değişikliklerle nasıl ilişkili olduğunu belirlemeye çalışacak.
Araştırma ekibine göre moleküler sistem, beynin farmasötikler tarafından kolayca hedef alınan ve kendisini ilaç tedavilerinin geliştirilmesine ödünç verebilecek bir bölgesinde var.
Bu araştırmanın finansmanı Ulusal Bilim KARİYER ödülü ve Klingenstein-Simons Bursu aracılığıyla sağlandı.
Kaynak:
Love
0
Cool
0
Geeky
0
Lol
0
Meh
0
Omg
0
Thnk
0
Angry
0