Önceleri, çoğu nörobilimci, sahip olabileceğimiz bütün nöronlarla birlikte doğduğumuzu düşünüyordu. Çocukluğumuzda, beynimizin farklı alanları arasındaki bilgi “otoyolları” diyebileceğimiz sinir devrelerini oluşturmaya yardımcı olması için bazı yeni nöronlar üretebiliyorduk. Ancak bilim insanları, sinirsel bir devrenin kurulması tamamlandıktan sonra herhangi bir yeni nöronun eklenmesinin bilginin akışını bozarak beynin iletişim sistemini etkisiz hale getireceğini düşünüyorlardı.
1962’de, Joseph Altman, yetişkin fare beynindeki hipokampus bölgesinde nörogenezin (nöronların doğuşu) kanıtını bulduğunu açıkladı. Ve yeni doğan nöronların hipokampüsteki doğum yerlerinden beyindeki diğer bölgelere “göç” ettiklerini bildirdi. 1979’da, Michael Kaplan Altman’ın bulgularını doğruladı ve 1983’te erişkin bir maymun beyninin frontal bölgesinde öncül sinir hücreleri buldu. Yetişkin beynindeki nörogenez ile ilgili bu keşifler, doğru olabileceğini düşünmeyen diğer araştırmacılarca eleştirildi. Fakat, kuşların şakımayı nasıl öğrendiklerini anlamaya çalışan bir bilim insanı, sinirbilimcilerin yetişkin beynindeki nörogeneze daha ciddi eğilmelerini ve artık neyin mantıklı olduğunu görmeye başlamalarını söyledi. Fernando Nottebohm ve araştırma ekibi, bir dizi deneyle, erkek kanaryaların frontal bölgelerindeki nöron sayısının çiftleşme mevsimi boyunca dramatik bir şekilde arttığını kanıtladı.
Kuşların beyinlerine neden böyle kritik bir zaman aralığında nöronlar ekleniyordu? Nottebohm, yeni nöronların, karmaşık davranışları kontrol eden beynin frontal sinir devrelerinde yeni melodiler depolamasına yardımcı olduğunu ileri sürdü. Yeni nöronlar öğrenmeyi mümkün kılıyordu. Nottebohm’a göre, kuşların beyinlerinin hatırlama ve öğrenmelerine yardımcı olmak için yeni nöronlar üretmesi, memelilerin beyinleri için de geçerli olabilmeliydi. Bazı bilim insanlarının, bu bulguların memelilere uygulanamayacağı eleştirilerini, Elizabeth Gould maymun beyninin farklı bir bölgesinde yenidoğan nöronlar bularak, Fred Gage ve Peter Eriksson, yetişkin insan beyninin benzer alanlarında yeni nöronlar ürettiğini kanıtlayarak yanıtladılar.
Yapılanma
Beyin ve omuriliği kapsayan merkezi sinir sistemi, iki temel hücre tipi olan nöronlar ve homeostatis sağlayan nöroglialardan oluşur. Glialar beynin bazı bölümlerinde nöronlardan daha fazladır, ancak nöronlar beynin kilit oyuncularıdır. Nöronlar bilgi habercileridir. Beynin farklı alanları ve beyin ile sinir sisteminin geri kalan kısmı arasında bilgi iletmek için elektriksel uyarıları ve kimyasal sinyalleri kullanırlar. Düşündüğümüz, hissettiğimiz ve yaptığımız her şey, nöronlarla astrositler ve oligodendrositler olarak adlandırılan glial hücreler olmaksızın mümkün değildir.
Nöronlar, hücre gövdesi, akson ve dendrit adı verilen iki uzantıdan oluşmaktadır. Hücrenin aktivitelerini kontrol eden ve hücrenin genetik materyalini içerense çekirdeğidir. Hücrenin mesajlarını ileten akson uzunca bir kuyruk gibidir. Ağaç dallarını andıran dendritler de hücreye gelen mesajları almaktadır. Nöronlar, nörotransmitter olarak adlandırılan, komşu nöronların aksonları ve dendritleri arasındaki sinaps denilen küçük bir alana, nörotransmitter olarak adlandırılan aktarıcı kimyasallar göndererek birbirleriyle iletişim kurarlar.
Sınıflandırılma
– Duyusal nöronlar, gözler ve kulaklar gibi duyu organlarından beyne bilgi taşırlar.
– Motor nöronlar, beyindeki sinir hücrelerinden kaslara konuşma gibi istemli kas aktivitelerini kontrol eden mesajları iletirler.
– Diğer tüm nöronlara “internöron” (ara sinir hücresi) denilmektedir.
Bilim insanları, nöronların vücudumuzaki en çok çeşitliliğe sahip hücre olduğunu düşünmektedirler. Bu üç nöron sınıfında yüzlerce farklı nöron türü vardır ve her biri belirli bir mesajı taşıma yeteneğine sahiptir. Nöronların birbirleriyle ne şekilde bir bağlantı ve nasıl bir iletişim kurdukları, nasıl düşündüğümüz, hissettiğimiz ve hareket ettiğimiz konusunda her birimizi benzersiz kılan şeydir.
Doğum
Beyinde yeni nöronların oluşma derecesi, sinirbilimciler arasında tartışmalı bir konudur. Nöronların büyük bir çoğunluğu, doğduğumuzda zaten mevcut olmasına rağmen, nörogenezin ömür boyu sürdüğünü destekleyen kanıtlar vardır. Nöronlar, beynimizin, konsantrasyonu öncü nöral hücreler (sinir kök hücreleri olarak da adlandırılır) bakımından zengin bölgelerinde doğarlar. Bu hücrelerin beyinde bulunan nöronların ve gliaların tamamını olmasa da çoğunu yeniden üretme potansiyeli vardır.
Kök hücrelerle ilgili bilgilerimiz çok yeni ve her an yeni bulgularla değişebilir olsa da araştırmacılar, sinir kök hücrelerinin beyindeki diğer hücreleri nasıl ürettiklerini açıklayabilecek kadar çok şey öğrendi. Üretilen hücrelere belirli bir kök hücrenin soyu denilmekte ve prensip olarak bir soyağacı üyesine benzetilmekte. Sinir kök hücreleri, ikiye bölünerek, ya iki yeni kök hücre, ya iki erken progenitör hücre ya da her birinden birer tane üretir.
Bir kök hücre, başka bir kök hücre üretmek üzere bölündüğünde, kendini yenilemektedir. Ortaya çıkan yeni hücre, daha fazla kök hücresi yapma potansiyeline sahiptir. Bir kök hücre erken bir progenitör hücre üretmek için bölündüğünde ise farklılaşmaktadır. Farklılaşma, yeni hücrenin şekil ve işlev açısından daha “ustalaştığı” anlamına gelmektedir. Ancak, erken bir progenitör hücre, birçok farklı hücre türü üretmek için kök hücre potansiyeline sahip değildir ve sadece belirli soylardaki hücreleri yapabilir. Erken progenitör hücreler kendilerini yenileyebilir veya iki yoldan birini seçebilir. Ya astrosit, ya da nöron veya oligodendrosit üretirler.
Yolculuklar
Bir nöron, doğduktan sonra, beyindeki görev yerine gider. Bilim insanları, nöronların yolculuk için iki farklı yöntem kullandıklarını saptadılar. Bazı nöronlar, ışınsal gliaların uzun liflerini izlemektedir. Bu lifler, beynin iç katmanlarından dış katmanlarına kadar uzanmaktadır. Nöronlar hedeflerine ulaşmak için lifler boyunca kayarlar. Nöronlar ayrıca kimyasal sinyalleri kullanarak da hareket etmekte, nöronların yüzeyinde bulunan ve yakınlarındaki glial hücrelerin ya da aksonların benzer moleküllerine tutunan yapışkan moleküllerin kimyasal sinyallerini izlemektedirler.
Tüm nöronlar yolculuklarında başarılı olamamakta, yalnızca üçte biri hedeflerine ulaşmakta, bazı hücreler nöronal gelişim sürecinde ölmektedir. Bazı nöronlar ise yanlış adrese gitmektedir. Yolculuğu kontrol eden genlerdeki mutasyonlar, çocukluk dönemi epilepsisi gibi bozukluklara neden olabilecek yanlış yerleştirilmiş ya da hatalı nöronların oluşturduğu bölgeler yaratmaktadır. Bazı araştırmacılar, şizofreninin ve öğrenme bozukluğu disleksisinin yanlış yönlendirilmiş nöronların bir sonucu olabileceğinden şüphelenmektedir.
Farklılaşma
Konumuna bağlı olarak, bir nöron, spesifik nörotransmitterleri alıp göndererek duyusal bir nöron, bir motor nöron veya bir internöronun işlerini gerçekleştirebilir. Gelişmekte olan bir beyinde, bir nöron, biçim ve lokasyon, transmitter türü ve hangi nöronlara bağlanacağını belirlemek gibi konularda, diğer hücrelerden gelen moleküler sinyallere bağlıdır. Yeni doğan hücreler, yetişkinlikte yerleşecek olan sinir devrelerini veya “bilgi yollarını” nöronun nörona bağlanmasıyla oluştururlar. Ancak yetişkinlerin beyninde, sinirsel devreler halihazırda gelişmiş ve yerleşmiş olduğundan, nöronlar uyum sağlamanın bir yolunu bulmak zorundadır. Yeni bir nöron yerleştiğinde, kendisini çevreleyen hücrelere benzemeye başlar. Akson ve dendritler geliştirerek komşularıyla iletişim kurar.
Ölüm
Nöronlar vücudumuzdaki en uzun ömürlü hücreler olmalarına rağmen, yolculukları ve farklılaşmaları sırasında büyük bir kısmı ölür. Bazı nöronların yaşamları, beyindeki bazı hastalıklar nedeniyle, doğal olmayan biçimde son bulur:
– Parkinson hastalığında, dopamin nörotransmitterini üreten nöronlar, beynin vücut hareketlerini kontrol eden bir alanı olan bazal gangliyonda ölürler. Hastalar hareket sorunları yaşarlar.
– Huntington hastalığında genetik bir mutasyon, bazal gangliyonda nöronları öldüren glutamat adlı nörotransmitterin fazla üretilmesine neden olur. Sonuç olarak, hastalar kontrolsüz şekilde eğilir ve kıvranırlar.
– Alzheimer hastalığında, beynin belleği kontrol eden neokorteks ve hipokampus bölgelerinde, nöronların içinde ve çevresinde olağandışı proteinler oluşur. Nöronlar öldüğünde, insanlar hatırlama kapasitelerini ve gündelik işlerini yapma becerilerini kaybederler.
– Beynin ve merkezi sinir sisteminin diğer bölümlerine verilen fiziksel hasar da nöronları öldürebilir veya devre dışı bırakabilir.
– Omurilik yaralanmalarında, nöronların yara yerinin altındaki aksonlarla olan bağlantısı kesildiğinden, beyin ve kaslar arasındaki iletişim bozulur. Bu nöronlar bir süre yaşasalar da iletişim yeteneklerini kaybederler.
Kaynakça:
-Xing Jin, “The role of neurogenesis during development and in the adult brain”, European Journal of Neuroscience, 44 (6): 2291?2299, (2016).
-Eric R. Kandel, “Principles of neural science” (5. ed.), Appleton and Lange, McGraw Hill.
-GL Ming, H.Song, “Adult neurogenesis in the mammalian brain: significant answers and significant questions”, Neuron, 70 (4): 687?702.
-National Institute of Neurological Disorders and Stroke, www.ninds.nih.gov
Yazar:Oben Güney Saraçoğlu