YOLU AYDINLATMAK
Hayatta yaptığımız şeyler, belleğimize gömülü izler bırakır. Tıpkı Marcel Proust’un çok sevdiği bir çikolatadan bir ısırık aldığında çocukluğundan bir zamanlar unutulmuş hatıralarının geri gelmesi gibi, bellekte kalan izler, geçmiş şeylere dair canlı duyusal deneyimler çağrıştırabilir. Antik Yunan döneminden beri, bilim insanları bu kalıntıların beynin fiziksel yapısını bile değiştirebileceğini düşünüyor.
Ancak, bu sürecin bilimsel modellerinin ortaya çıkması 20. yüzyılın başlarında gerçekleşti. 1904’te Richard Semon adlı bir Alman bilim insanı, bellek engramları olarak adlandırdığı bu izlerin bir olay veya deneyim yaşadıktan sonra, beyinde fiziksel değişiklikler olarak yerleştiğini öne sürdü. MIT’den biyoloji ve sinirbilim profesörü, 1987 Fizyoloji ve Tıp Nobel Ödülü sahibi Susumu Tonegawa, “O zamanlar, belirli bir anıyı tutan belli bir engramı içeren beyin hücrelerini tanımlayacak bir teknoloji yoktu” diyor. Aradan 100 yıldan fazla bir süre geçti. 2005 yılında bilim insanları, mavi ışık darbelerine yanıt vermek üzere genetiği değiştirilmiş nöronları uyarabilen bir teknik olan optogenetiği kullanmaya başladılar. Bu yeni teknoloji ile, hayvanlarda hafıza engramlarını taşıyan belirli nöronları tespit etmek ve tanımlamak mümkün oldu. 2012’de Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmada, Tonegawa ile MIT ve Stanford Üniversitesindeki araştırmacılar, optogenetik kullanarak hafıza izlerimizin gerçekten de beyin hücrelerinin belirli kümelerinde yaşadığını gösterebildiler. Bunun ötesinde, bu nöronlardan birkaçını etkinleştirmek, bellekte kayıtlı olan bütün anıyı geri getirebiliyor. Makalede, araştırma ekibi, beynin uzun süreli anıların oluşumunda rol oynayan ve belirli koşullar altında çalışmaya başlayan bir bölgesi olan hipokampüsteki belirli bir nöron grubunu nasıl saptadıklarını anlatıyor. Bunu, farelerin tanıdık olmayan bir kafesi keşfetmelerini sağlayarak yaptılar.
Tonegawa, “Fareye ayaklarından hafif bir elektrik şoku veriyoruz” diyor. “Fare hemen bu kafesin korkunç bir kafes olarak düşünmeye başlıyor.” Ertesi gün, fareler aynı kafese yerleştirildiklerinde, bu koşullandırmadan dolayı, o ortamdan korkmaya başladılar. Araştırmacılar daha sonra farelere beyin hücrelerini (özellikle, hipokampüsteki hedeflenen nöronları) mavi ışıkla tetikleyebilecek bir protein enjekte ettiler. Tonegawa, “Bu proteinler, belirli bir dalga boyunda ışık verildiğinde hücreleri aktive edebilme gibi kimyasal bir özelliğe sahip” diyor. Bilim insanları, farelere tamamen farklı bir ortamdayken ışık verdiklerinde, hipokampüslerine yerleştirmiş oldukları proteinler aktif hale geldi ve fareler oldukları yerde donakaldı. Araştırmacılar, o farelerin o anda elektrik akımı yedikleri anılarını canlandırdıklarını düşünüyor. Tonegawa, “Deneyin mantığı buydu” diyor. “Dün etiketlenen bu nöronların şimdi o hafıza engramlarını taşıdığını görüyoruz.” Başka bir deyişle, kafes anısı yapay yollarla uyarılmış olsa da, fareler onu hala hatırlıyorlar. Bu da, olayın izlerinin bir beyin hücresi popülasyonunda depolanmış olduğunu düşündürüyor. Tonegawa, “Engram taşıyan nöronları tanımlayabilir ve onları bir boya ile etiketleyerek mikroskop altında gözlemleyebiliriz” diyor. “Artık bu hücreleri optogenetik ile etkinleştirebilir ve nasıl bir etki yapacaklarını görebiliriz.” Tonegawa, bu teknolojiyi Alzheimer’ın arkasındaki biyolojik mekanizmalar hakkında daha fazla bilgi edinmek ve hastalığı erken evrelerinde tedavi etmek için kullanmayı umuyor. İnsanlar üzerinde yapılan birkaç çalışmada, beyin hastalığının hipokampüse saldırmaya başlamasından önce bile bazı hastaların yeni anılar oluşturmakta güçlük çektiğinin görüldüğünü söylüyor. “Beyin normal görünüyor; ancak aslında bir bozulma var” diye ekliyor. Tonegawa şimdi, hastalığın oluşum evrelerinde ortaya çıkan bu bilişsel aksaklıkların yeni hatıralar oluşturamamaktan mı yoksa yeni hatıralar oluşturup bunları geri çağıramamaktan mı kaynaklandığını görmek istiyor. Farelerdeki Alzheimer’ın erken evreleri üzerine araştırmalarda elde edilen sonuçların, bu hatıraların hâlâ fiziksel izler oluşturduğunu ve kaldığını, ancak doğal ipuçları tarafından geri çağrılamadığını söylüyor. Ancak bilim insanları, bellek engramlarını taşıyan hücreleri yeniden etkinleştirmek için optogenetik gibi yapay yöntemler kullandıklarında, hayvanlar yeni deneyimleri mükemmel bir şekilde hatırlayabiliyor. Tonegawa, “Böyle bir şeyi keşfetmek ancak yeni teknolojilerden faydalanarak mümkün oldu” diyor. “Bu yöntemler, bize öğrenme ve bellek sürecinde nelerin olduğunu araştırmamıza olanak sağlıyor.”
