Beyinciğin Yeni Bir İşlevi Keşfedildi

Beynin en iyi bilinen bölümlerinden biri olan beyincik (serebellum), beynin toplam hacminin sadece % 10’unu kaplamasına rağmen, beyindeki toplam nöron sayısının % 50’sinden fazlasını içeriyor. Tüm bu işlem gücüne rağmen, beyinciğin büyük oranda bilinçli farkındalığın sınırları dışında işlev gördüğü, ayakta durmak ve nefes almak gibi fiziksel aktiviteleri koordine ettiği düşünülüyordu.

Fakat Nisan 2017`de Nature dergisinde yayımlanan bir çalışmada, sinirbilimciler insan davranışını motive eden ve şekillendiren ödül tepkisi sisteminde beyinciğin önemli bir rol oynadığını keşfettiklerini açıkladı. Bu çalışma, yüzyıllardır esas olarak motor beceriler ve duyusal girdiler ile ilişkilendirilmiş olan bu küçük bölge için yeni araştırma alanları açmakla kalmayıp, beyinciğin büyük bir kısmını oluşturan ve granül hücreleri olarak bilinen nöronların, daha önce düşünmediğimiz biçimlerde fonksiyon gösterdiğini öne sürüyor.

Beyincik içerisinde çok sayıda nöronun yer aldığı göz önüne alındığında, beyinciğin, beynin görevleri nasıl yerine getirdiğine dair oluşturulan büyük resimdeki işlevselliğine ilişkin çok az ilerleme kaydedildiğini söyleyebiliriz. Bu kopukluğun büyük bir kısmından sorumlu tutabileceğimiz yaklaşım ise, beyinciğin sadece motor becerilerde rol oynadığı varsayımına dayanıyor.

Beynin arka kısmına yerleşerek, beyincik, beyin zarındaki bir bölge olan ve planlama, kontrol ve bilinçli yapılan hareketlerde rol oynayan motor korteks ile çok fazla sayıda bağlantı kurmuş durumdadır. Beyinciğin, dikkat ve dil işleyişi gibi bilişsel süreçlerle bağlantısı olduğuna yönelik daha önceden elde edilen ipuçları olsa da, granül hücreleri üzerinde yapılan daha önceki çalışmalar, bu hücreleri sadece temel duyusal ve motor fonksiyonlar ile ilişkilendirmişti. Bu da; beyinciği hasar almış birisindeki etkileri gözlemlediğimizde anlam kazanıyor. Bu kişiler genellikle dengeyi sağlamada, bir nesneye uzanıp kavramada ve dik durmada zorluklar yaşar. Eğer beyincikte bir hasar meydana gelirse, ilk göreceğiniz etki; motor koordinasyon eksikliğidir.

Fakat beyincikte bundan daha fazlası da gerçekleşiyor olabilir. Çünkü beyin kabaca 60 milyar granül hücresi içeriyor (bu sayı, beyindeki toplam nöron sayısından daha fazla); bu nedenle bu zamana kadar üzerine çalışmalar yürütmek oldukça zor oldu.

Beyinciğin, farelerde kasları nasıl kontrol ettiğini anlayabilmek için, Stanford Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi granül hücrelerini gözlemleyebilmek adına nöronların etkinliğini gerçek zamanlı olarak görüntülemeye olanak sağlayan “iki fotonlu kalsiyum görüntüleme” adında yeni bir teknik kullandı. Bu görüntüleme tekniğinin sonucunu kapak görselinde görebilirsiniz. Buradaki parlak yeşil tonu, esasında “yeşil floresan protein” (İng. green flouorescent protein – GFP) adındaki bir maddenin sonucudur. Bu protein, denizanası gibi biyo-ışıldamalı canlılar (kendiliğinden parıldama yeteneğine sahip olma)  tarafından doğal olarak üretilir ve böylece hücrelere çok az zarar vererek genoma eklenebilir. Bu madde ayrıca araştırmacıların belirli hücrelerin etkinliğini gerçek zamanlı inceleyebilmesini de oldukça kolaylaştırdı. Sadece hücrenin DNA’sına eklenmesi gerekiyor ve RNA’ya çevrimin yapıldığı veya proteine dönüştürüldüğü seferlerde parıldıyor.

GFP’nin farelerde neyi açığa çıkaracağını görmek için, araştırmacılar farelerin bir manivelayı kaldırdıkları her seferde şekerli suyla ödüllendirildikleri bir mekanizma kullandılar. Yapılan deneylerde, beklenen çıktı fiziksel aktivite sonucu tepki olarak beyincikte neler olduğuyken ortaya çıkan şey araştırma ekibini şaşkına çevirdi. Görünüşe göre, granül hücreleri ile ödül tepki mekanizması arasında şekerli su ile tetiklenen bir bağlantı vardı. Bazı granül hücreleri, fareler kolu çektiklerinde ateşlendi; fakat bir diğer granül hücresi seti ise fareler ödüllerinin gelmesini beklerken etkinleşti. Ödülü tamamen aldıklarında, bu da beyinikte bir başka granül grubunun tetiklenmesine yol açtı.

Bu, beyindeki bir bölgenin motor koordinasyon ve ödül tepki mekanizmasıyla bağlantılı olduğunu gösteren ilk çalışma değil. Daha önce de, ön beyinde yer alan bazal gangliyonların bu iki fonksiyon tarafından tetiklendiği bulunmuştu. Bu yeni çalışma, beyinciğin de benzer şekilde karmaşık olduğuna işaret ediyor.

Elbette çalışmanın sonuçları henüz sadece farelerde gözlemlenmiş durumda, yani aynı sonuçlar insanlarda da elde edilene kadar sonuçların eşdeğer olduğundan emin olamayız. Fakat beyinciğin, tüm beyin bölgeleri içerisinde beynin en eski evrimsel atalarından biri olduğu düşünülüyor ve beyincik tüm omurgalı sınıflarında benzer şekillerde bağlanmış durumda. Bu nedenle benzer sonuçların insanlarda da gözlemleneceğini bekleyebiliriz.

Kaynak : BilimFili