Anılar Nasıl Oluşur? Anıların Oluşumunda Bellek, Amigdala ve Engram Hücrelerinin Rolü

Anılar Nasıl Oluşur? Anıların Oluşumunda Bellek, Amigdala ve Engram Hücrelerinin Rolü.

Anılar, geçmişimizi bugüne bağlar ve gelecekte yaşayacaklarımızın çerçevesini oluşturur. Anı dediğimiz olgunun nasıl oluştuğu henüz tam olarak bilinmese de yapılan bazı çalışmalar anıların kimyasallar olarak depolandığına ve bu kimyasalların farklı kombinasyonlarda çağrılmasının çeşitli görsel, işitsel, kokusal vb. anıları oluşturduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca genetik ve optogenetikteki son gelişmeler, nöronal engramlar ve korku belleği arasında nedensel bir ilişki kurmak ve nöron tiplerine belirli roller atamak için yararlı araçlar sağlamıştır. Yapılan çalışmaya geçmeden önce belleğimizi ve korku merkezimiz olan amigdalayı kısaca tanıyalım.

Bellek, duyu organlarımız ile aldığımız görsel, işitsel, uzamsal gibi farklı türleri olan bilgileri ilişkilendirip kullanabildiğimiz, belki bir saniyeliğine depolayabileceğimiz, farklı anatomik yapıların(Amigdala, hipokampüs, prefrontal korteks) birbirleriyle ilişkili olarak çalıştığı karmaşık bir sistemdir. Belleğin 3 temel işlevi olduğu kabul edilir. Bunlar:

Kodlama: Duyu organlarıyla alınan bilginin depolanabilecek hale gelecek şekilde işlenmesidir.

Depolama: Bilginin depolama alanlarında belli bir süre saklanmasıdır.

Geri çağrılma: Bilginin kullanılabilecek şekilde depolama alanından alınmasıdır, buna hatırlama da denir.

Bellekte bulunan yapılardan biri olan amigdala, duygular; duygusal davranışlar ve motivasyon için birleştirici merkezdir. Ve beynin medial temporal lobunda bulunur.

Amigdalanın nöronal devreleri, duygusal öğrenmeyi ve hafızayı, birden çok seviyede meydana gelen karmaşık mekanizmalar aracılığıyla düzenler. Özellikle dikkat çeken üç fenomen sinaptik esneklik, engramların toplanması ve ağ salınımlarıdır. Bu olaylar büyük ölçüde bağımsız incelenmiştir, ancak  bellek kodlamayı ve geri almayı şekillendirmek için etkileşime girmeleri muhtemeldir. Dahası amigdala, çağrışımsal anıların oluşumu ve depolanması için yer olarak işlev görebilir. Farklı ilişkisel öğrenme paradigmaları arasında en çok çalışılan şey korku şartlandırmasıdır. Çoğu amigdala çekirdeğinin korku öğrenmenin çeşitli aşamalarını düzenlediği gösterilmiştir.

Anılar Nasıl Oluşur? Anıların Oluşumunda Bellek, Amigdala ve Engram Hücrelerinin Rolü

Yapılan araştırmalar sonucu, anılarımızın; beyinde dağınık halde bulunan nöronlardan oluşan bir dizi veya bir desen tarafından kodlandığı düşünülüyordu.  Bu nöronlar dizisine veya desenine ‘’engram’’ adı veriliyordu. Beyin yeni bir deneyimin anısını oluşturduğunda,’’Engram hücreleri’’ adı verilen nöronlar hafızanın ayrıntılarını kodlar ve daha sonra onu her hatırladığımızda yeniden etkinleştirilir. Engram hücreleri, hipokampüste ve beynin diğer kısımlarında bulunur. Son zamanlarda yapılan birçok çalışma, bu hücrelerin belirli anılarla ilişkiler oluşturduğunu ve bu ağların bu bellek hatırlandığında etkinleştirildiğini göstermiştir. Ayrıca, nöronların arasındaki bağlantıların(Sinapsların) gücündeki değişimlerle anıların oluştuğu, dolayısıyla ‘’Öğrenme’’ sürecinin gerçekleştiği ileri sürülmüştü. Ancak, bu anıların kodlanması ve geri çağrılmasının altında yatan moleküler mekanizmalar tam olarak anlaşılmamıştır.

Yeni bir MIT çalışması, bu sürecin hücrelerin kromatinin büyük ölçekli yeniden modellenmesi ile kontrol edildiğini ortaya koymaktadır. Araştırmacılara göre DNA ve histon proteinlerinden oluşan oldukça sıkıştırılmış bir yapı olan kromatinin yoğunluğundaki ve düzenindeki değişiklikler, belirli bir hücrede aktif spesifik genlerin ne kadar aktif olduğunu kontrol edebilir. Anıların saklanmasına dahil olan bu yeniden modelleme, birkaç güne yayılan birden fazla aşamada gerçekleşir.

Bu zamana kadar yapılan çalışmalar neticesinde sinirbilimciler, hafıza oluşumunun ilk aşamasında; engram hücrelerinde ani erken genler olarak bilinen genlerin etkinleştirildiğini, ancak bu genlerin kısa sürede normal aktivite seviyelerine döndüğünü biliyorlar. MIT ekibi, anıların uzun vadeli depolanmasını koordine edebilmek için sürecin daha sonra ne olacağını keşfetmek istedi.

MIT doktora sonrası araştırmacısı Asaf Marco hafızanın oluşumunun ve korunmasının, saatler ve günlere yayılan hatta aylar sürebilen çok hassas ve koordineli bir olay olduğunu-kesin olarak bilemediklerini söylemiştir. Aynı zamanda bu süreçte nöronlar arasındaki bağlantıları daha güçlü ve daha hızlı hale getiren birkaç gen ifadesi ve protein sentezi dalgası olduğunu da ifade etmiştir.

Tsai ve Marco, bu dalgaların; belirli bir genin erişilebilir olup olmadığını kontrol eden kromatinin kimyasal değişiklikleri olan epigenomik modifikasyonlar tarafından kontrol edilebileceğini varsaydı. Zamanla tek tek engram hücrelerinde meydana gelen epigenomik değişiklikleri incelemek için, araştırmacılar, bir hafıza oluştuğunda hipokampüsteki engram hücrelerini bir floresan protein ile kalıcı olarak etiketleyebilecekleri genetik olarak tasarlanmış fareler kulanıldı.

Anılar Nasıl Oluşur? Anıların Oluşumunda Bellek, Amigdala ve Engram Hücrelerinin Rolü

Araştırmacılar, yaptıkları deneyde farelerin bir kısmını  güçlü bir kısmını da zayıf elektrik şoklarıyla korkutarak, bir korku koşullanması oluşturdu. Bu fareler, şoku aldıkları kafesle ilişkilendirmeyi öğrendikleri için hafif bir ayak şoku aldılar. Fareler kötü bir olay yaşadıklarını(örneğin elektrik şokuna maruz kaldıklarını) anımsadıkları bir yere bırakıldığında, tipik olarak donakalır. Ekip, doksisiklin  adı verilen bir tür antibiyotikle, koşullanma sürecinde etkinleşen beyin hücrelerini etiketledi. Bunlar engram hücreleri olarak adlandırılır; çünkü korku koşullanması sürecinde bellek ile ilişkidelerdir. Daha sonra, yeni geliştirilen ve ‘’ dual e-GRASP’’ adı verilen yeşil floresan protein ile etiketleme tekniği kullanarak, nöronlar arasındaki sinapslar görülebilir hale getirildi;

Post-sinaptik (çıktıyı alan) nöronların yanısıra, pre-sinaptik (girdiyi veren) nöronların iki ayrı grubu tarafından oluşturulan sinapslar da belirlendi. Ardından, bu teknik kullanılarak,  engram hücrelerindeki (korku koşullanması sırasında etkin olarak etiketlenmiş hücrelerdeki) ve engram hücresi olmayan hücrelerdeki sinapsların bağlantılılığı (gücü) görselleştirildi.

Engram nöronları ile engram nöronu olmayan (korku koşullanması sırasında etkin olarak etiketlenmemiş) nöronlar arasındaki sinaps etkileşimleri karşılaştırıldığında, engram hücrelerinin; bir başka engramla etkileşim sırasında, engram nöronu olmayan bir nöronla etkileşime nazaran çok daha aktif oldukları gözlemlendi.

Engram nöronları arasındaki sinaps bağlantıları daha fazla ve daha büyük; bu bağlantılar koşullanmalar sırasında daha da büyük hale gelebiliyor. Yani güçlü ve zayıf elektrik şoklarının yol açtığı hatıra oluşumu, şokun gücüne göre değişebiliyor; güçlü elektrik şoku ‘’daha kötü’’ bir hatıra olarak, hipokampüsteki engram nöronları arasında daha güçlü sinaps bağlantılarına sebep oluyor.

 Araştırmacılar, elde ettikleri bulguların öğrenme ve bellek açısından öneminin yanı sıra, farklı yerlerdeki nöronların aynı anda görüntülenebilmesini sağlayabilmesi açısından bu yeni tekniğin gelecek araştırmalara sağlayacağı potansiyel katkı için de heyecanlı olduklarını belirtiyor. Artık biliyoruz ki; anıların oluşumunun ve güçlerinin ardında, hipokampüsteki engram nöronları ve onlar arasındaki bağlantıların gücü bulunuyor.

Yazan: Nazlıcan Güvenoğlu

Kaynak*

Kaynak**

Kaynak***

YouTube Kanalımız

Popüler Yazılar

Gökbilimciler Dünyanın Kesin Ölüm Tarihini Hesaplamayı Başardılar

Gökbilimciler Dünyanın Kesin Ölüm Tarihini Hesaplamayı Başardılar Bilim insanları çalışmalarında, gezegenlerin yapısı dışında, yaşanabilir bölgede geçirdikleri zaman ve oradan tekrar ayrıldıkları zamanla da ilgilenirler....

Güneşin 2,5 milyon katı parlaklığındaki Yıldız Kayboldu

Güneşin 2,5 milyon katı parlaklığındaki Yıldız Kayboldu Bilim insanları 2019 yılında Güneşin 2,5 milyon katı parlaklığındaki büyük kütleli bir yıldızın ortadan kaybolduğuna tanık olmuşlardı. Astrofizikçilerden oluşturulan...

NASA’dan Çılgın Kampanya

NASA’dan Çılgın Kampanya Bir değil, iki değil, üç değil, dört değil tam yedi yeni gezegen bir arada. NASA tek bir yıldız etrafında dönen yedi dünya benzeri...

Her Şeyi Değiştiren Teori – Genel Görelilik Teorisi

Her Şeyi Değiştiren Teori - Genel Görelilik Teorisi Merhabalar bugün tam 104 yıl önce 1916 yılında bir deha tarafından ortaya atılan bir teori hakkında konuşacağız. Genel...

İlgili Yazılar

1 Comment

Leave a reply

Please enter your comment!
Please enter your name here

%d blogcu bunu beğendi: