Milyonlarca 'Sessiz Sinaps' Yaşam Boyu Öğrenmenin Anahtarı Olabilir

[™ Admin]

Milyonlarca 'Sessiz Sinaps' Yaşam Boyu Öğrenmenin Anahtarı Olabilir

Yenidoğanlar, dünyayı dolaşmayı öğrenirken çok miktarda yeni bilgiyi hızlı bir şekilde depolamaya ihtiyaç duyarlar. Henüz nörotransmiter aktivitesi olmayan nöronlar arasındaki olgunlaşmamış bağlantılar olan sessiz sinapsların, bu hızlı bilgi depolamanın yaşamın erken dönemlerinde gerçekleşmesini sağlayan donanım olduğu düşünülüyor.

İlk olarak on yıllar önce yeni doğmuş farelerde keşfedilen bu potansiyel nörolojik kesişme noktalarının, hayvanlar yaşlandıkça kaybolduğu düşünülüyordu. ABD'deki MIT'den araştırmacılar tarafından yakın zamanda yapılan bir araştırma, bu yok olma eyleminin başlangıçta tahmin edildiği kadar aşırı olmayabileceğini buldu.

Ekip, bu potansiyel bağlantılara özel olarak bakmak için yola çıkmamıştı. Bunun yerine, dendrit adı verilen sinir hücresi uzantılarının konumları üzerinde önceki çalışmalarına devam ediyorlardı.

Pazarlık ettiklerinden biraz daha fazlasını aldılar. Sadece dendritlerin görüntülerini yakalamakla kalmadılar, aynı zamanda onlardan çıkan filopodia adı verilen sayısız küçük, iplik benzeri çıkıntıları da yakaladılar.

Makalenin kıdemli yazarı MIT sinirbilimci Mark Harnett, "Gördüğümüz ilk şey, çok tuhaf ve beklemiyorduk, her yerde filopodia olduğuydu" diyor.

Genellikle görüntüleme için hücreyi aydınlatmak için kullanılan flüoresan parıltısında gizlenen araştırmacılar, yalnızca geçen yıl geliştirilen epitop koruyucu büyütülmüş proteom analizi (eMAP) adı verilen özel bir görüntüleme tekniği kullandılar.

Bu yeni görüntüleme işlemi, hassas hücresel yapıları ve proteinleri yerlerine kilitlemeye yardımcı olmak için bir jel kullanır ve dokular manipüle edildiğinde araştırmacıların bunları daha iyi incelemesine olanak tanır.

Yeşil bir flüoresan proteini ifade eden virüsler, görüntüleme için ilgili dokuları aydınlatmaya yardımcı olmak için iki erkek ve iki dişi yetişkin fareye yerleştirildi. Birincil görsel korteksleri daha sonra parçalara ayrıldı ve eMAP hidrojel monomer solüsyonunda inkübe edilmeden ve cam slaytlar arasına monte edilmeden önce bir milimetrelik dilimlere bölündü.

Bu, eMAP çözümüne hücresel yapıyı yerine oturtması için zaman verir ve bu da araştırmacıların flüoresan dendritlerin süper yüksek çözünürlüklü görüntülerini almasına olanak tanır.

2.234 dendritik çıkıntının büyütülmüş görüntüleriyle donanmış olan araştırmacılar, yetişkin farelerin beyinlerinde daha önce yetişkin farelerde hiç görülmemiş filopedia konsantrasyonlarına sahip olduğunu ilk kez görebildiler.

Dahası, yapıların çoğu, olgun, işleyen bir sinapstan beklenen iki nörotransmiter reseptöründen yalnızca birine sahipti. İkincisi olmadan, nöronlar arasında etkili bir şekilde 'sessiz' bağlantı noktalarıydılar.

Daha sonra araştırmacılar, yetişkin sessiz sinapslarının etkinleştirilip etkinleştirilemeyeceğini sordu.

Filopodia ipliklerinin uçlarındaki nörotransmitter glutamatı serbest bırakarak ve on milisaniye sonra küçük bir elektrik akımı üreterek bunun mümkün olduğunu gösterdiler.

Bu prosedür, eksik reseptörlerin birikmesini uyararak ve filopodia'nın komşu sinir lifleriyle bir bağlantı kurmasını sağlayarak, sinapsları dakikalar içinde 'susturdu'.

Bu reseptörler genellikle magnezyum iyonları tarafından bloke edilir, ancak akım onları serbest bırakarak filopodia'nın başka bir nörondan mesaj almasına izin verir.

Ekip, sessiz sinapsları aktive etmenin olgun bir nöron üzerindeki dendritik dikenlerin aktivitesini değiştirmekten çok daha kolay olduğunu buldu.

Araştırmacılar şimdi yetişkin insan beyin dokusunda sessiz sinapsların olup olmadığını araştırıyorlar.

Harnett, "Bu makale, bildiğim kadarıyla, bunun bir memeli beyninde gerçekte nasıl çalıştığının ilk gerçek kanıtıdır" diyor.

"Filopodia, bir bellek sisteminin hem esnek hem de sağlam olmasına izin verir. Yeni bilgiler edinmek için esnekliğe ihtiyacınız var, ancak önemli bilgileri korumak için de kararlılığa ihtiyacınız var."

Kaynak: ScienceAlert