Beyin içinde ikinci bir beyin keşfedildi!

İsviçre, Lozan’da Leman gölü kıyısında kurulu laboratuvarda bir araya gelen bir grup Avrupalı, Amerikalı ve Asyalı bilim adamının keşfi, biyoloji ve tıp dünyasını sarsacak. Beş yıldan beri burada sürdürülen araştırmaların ve aynı zamanda Amerika ve Avrupa’nın bazı üniversitelerindeki çalışmaların sonucunda nöronların insan aklının tek "efendisi" olmadığı belirlendi.

Science at Vie fransız bilim dergisi, bu bulgunun bilim dünyası için tam bir şok dalgası olduğunu yazdı ve bu bulgunun temelinde, nöronlar dışındaki diğer beyin hücrelerinin de kilit roller üstlenmesi yattığını belirtti..

Bilim dünyasının şimdiye kadar göz ardı ettiği bu hücreler, bilgileri beynin bir ucundan ötekine taşıyarak nöronlara eklemlenen gerçek bir iletişim ağı kuruyorlar.

İki ayrı görüş

Daha doğru bir ifadeyle, bunlar nöronların etkinliğini senkronize etmek üzere "orkestra şefi" görevini üstleniyorlar. Bu fazla yetenekli hücreler de yıldızı andıran biçimleri nedeniyle astrosit (astre= Fransızca yıldız) olarak adlandırıyor. Daha doğrusu bunlar, beyin hacminin yüzde 50’sinden fazlasını kapsayan gliyal adlı hücrelerin büyük ve kuraldışı sülalesinin bir bölümünü oluşturuyor.

Bu ünlü gliyal hücreler 19. yüzyılın ortalarından beri biliniyor! Peki o halde niçin bunca zamandır bunların önemi göz ardı edildi?

Alman doktor Rudolf Virchow 1856 yılında bunları keşfetti. Bunları "glue" (tutkal) sözcüğünü çağrıştıran "gli" olarak adlandırdı.

Böylece gliyal hücrelerin o tarihten itibaren yalnızca beyindeki boşluğu doldurmak için varoldukları sanıldı.

Ve 1835’te varlıkları belirlenmiş olan nöronları Ğsinir hücreleri- izole etmek, beslemek ve pasif olarak savunan ilkel hücreler olarak değerlendirildi.

Şimdi Lozan’daki enstitü çalışanı Pascal Jourdain şöyle diyor: "50’li yıllardan beri, beyindeki faaliyetleri kaydetme yöntemi, nöronlarda ’elektrik akımı’nın yayılmasına dayanır. Oysa astrositler (yıldız hücreler, gliyalar) elektrik açısından hemen hemen sağırdır, çünkü onların alışverişi kimyasal yoldan gerçekleşir."

Yıldız hücrelerin farklı yapıları, bazı molekülleri fosforlu hale getiren yöntemlerin geliştirildiği 90’lı yıllarda yavaş yavaş ortaya çıkmaya başladı. Böylece yıldız hücrelerin başka yetenekleri belirlenmeye başladı. Lozan’daki kuruluşta bir araya gelen bu araştırmacılar her şeyi nöronlarla açıklayan "nörologlar"a karşı, kendilerini "gliyologlar" adıyla tanımlıyor.

İki kuram karşı karşıya

Geçerli nöroloji teorisine göre, kafatasımızın içi, sinaps adlı bağlantı noktalarından oluşan geniş bir iletişim ağı şeklindedir.

Ancak İsviçre’deki ekipten Andrea Volterra, yıldız hücreleri göz ardı eden bu yaklaşımın beyni kısmen açıklayabildiğini belirtiyor. Ona göre, bu hücrelerin nöronlar arasındaki bağlantı noktalarını sarıp sarmalayan ve bir tür manşon görevi üstlenen uzun kollara sahip olduklarını ifade ediyor.

Nitekim "gliyologlar" beyin ortamını yapay olarak canlandıran hücre kültürleri üzerinde gerçekleştirilen in vitro deneylerde şimdiye kadar kimsenin aklına gelmemiş olan bir şey fark ettiler: Beyin iletişimi yıldız hücrelerin kararlı etkisiyle sağlanıyordu.

Araştırmacılardan Pascal Jourdain şu açıklamada bulunuyor:

"Klasik modele göre, bir nöron bir başka nörona mesaj gönderdiğinde, ilk önce bir elektrik akımından geçiyor. Bu akım sinaps düzeyine vardığında, nörotransmetörlerin (sinir iletici kimyasalların) serbest kalmasını tetikliyor. Bu kimyasal mesajlar daha sonra ikinci nöronun yüzeyinde yer alan reseptörlere sabitlenecekler, bunlar da diğer sinapsa elektrik akımı gönderecekler ve bu tetikleme zincirleme sürüp gidecektir."

Hareketleri yavaş

Yıldız hücreler bu bilgi akışını kolaylaştıracak, yavaşlatacak ve hatta durdurabilecek yöntemlere sahipler. Üstelik eldeki bulgulara göre astrositler bir sinapstaki bilgileri bir diğer sinapsa aktarabiliyorlar. Yani bilgiler sadece nöronlar aracılığıyla değil bir başka yolla da beynin bir ucundan diğerine iletiliyor.

Peki bu yol nasıl işliyor? Astrositlerin içinde aşırı miktarda kalsiyum iyonu üretimine yol açan bir dizi kimyasal tepkime söz konusu. Bu tepkimeler bir astrositten diğerine dalga dalga yayılıyor. Gliyologlar, bir tür kalsiyum dalgasından söz ediyor.

Ama bu dalganın yaydığı bilgiler çok ağır hareket ediyor. Sinirlerdeki elektrik akımı saniyede en az 1 metre katederken bunların hızı en çok saniyede 15-30 mikrometreye çıkabiliyor. Biri hızlı diğeri yavaş bu iki ağın kullanımı, beynimizin ekinliklerini daha iyi koordine etmesini sağlıyor.

Ancak gliyologlar laboratuvar ortamında bu bulguları elde etseler de in vitro ortamda gerçekleştirilen gözlemleri onaylayacak canlı hayvan üzerinde verilere sahip değillerdi.

Hayvanda gözlendi

2004 yılı sonunda Amerikalı araştırmacı Hajime Hirase ilk kez canlı bir farenin kafatasının içinde yıldız hücreleri in vivo görmeyi başardı. Bunu da laboratuvarlarda şimdilik pek yaygın olarak kullanılmayan bifoton mikroskop sayesinde başardı.

Bu aygıt moleküllere zarar vermeden onların dokular içindeki hareketinin izlenmesini sağlıyor. Hajime Hirase, yıldız hücreleri doğrudan inceleyebilmek amacıyla hayvanın kafatasında iğneyle küçük bir delik açtı.

Şimdilik bu yöntem beynin derinliklerine nüfuz edilmesine olanak sağlamadığı için yetersiz olsa da araştırmacılar yakında astrosit iletişimi hakkındaki teorilerini kanıtlayacak bulgulara ulaşacaklarından eminler.

Üstelik astrositler yalnızca iletişimde rol oynamayıp yeni nöron ve yeni sinapsların oluşumunda da vazgeçilmez nitelikteler. Beynin yaşam süresince sürekli maruz kaldığı değişimler öğrenme ve anımsama işlevlerinin temeli olduğuna göre bu özellik büyük önem taşıyor. Beynin bu esnekliği de astrositlerin salgıladığı kimyasal maddelerden kaynaklanıyor.

Yıldız hücreler çok gerekli

90’lı yılların sonunda Stanford Üniversitesi’nden Ben Barre ve ekibi nöronlarla gliyal hücreleri birbirlerinden ayıran ve bunları haftalarca kültür ortamında tutabilen özgün bir yöntem geliştirdiler.

Ekip nihayet 2001 yılında nöronların gliyal hücrelerin yokluğunda kültive edilmeleri halinde yeni oluşan sinapsların az sayıda ve etkisiz olduğunu belirledi.

Bu etki kültür ortamında asıltı halinde yeniden bir araya gelen bir ya da birkaç maddenin serbest kalmasının sonucu. Geriye bu maddelerin doğasının kesin olarak saptanması kalıyor.

İşte bu hedefe varmak amacıyla da halihazırda pek çok ekip canla başla çalışıyor.

Sonuç olarak, yıldız hücrelerin yaşamımız boyunca nöronların doğuşunu kontrol ettiğini söyleyebiliriz. 1997 yılından beri, olgun yaşta bile beynin özellikle de bellek sürecinde önemli bir rol oynayan hipokampta kök hücrelerden yeni hücreler üretebildiğini biliyoruz.

Bu bölgedeki yıldız hücrelerin de kök hücreleri nörona dönüştüren, henüz tanımlanmamış molekülleri serbest bıraktığı belirlendi. Kısacası yıldız hücreler beynin mimari yapısının başlıca organizatörleri olarak görülebilir. Oysa bu hücrelerin şimdiye kadar bütünüyle edilgen oldukları sanılıyordu!...

Einstein’ın zekası

Albert Einstein’ın beynine 1980’li yıllarda otopsi yapma izni verilen ilk araştırmacı olan Marian Diamond, "bir sırrın anahtarı tam da gözünüzün altında olabilir ve siz yıllarca bunu görmeden yanından geçebilirsiniz" diyor.

Einstein’ın beyninin sırrı neydi? Aslında ünlü dahinin beynindeki nöronların sayısı ve fizyonomisi sıradan insanlarındakinden farklı değildi.

Bununla birlikte, beyninde nitelikli işlere rezerve edilmiş bazı bölümlerdeki gliyal hücre sayısının inanılmaz derecede yüksek olduğu belirlendi.

Bu gözlem o yıllarda bilim adamlarını hayretler içinde bırakmıştı.

Ancak artık bu durumun nasıl açıklanacağı biliniyor. Marian Diamond, Einstein’ın ve daha genel olarak, hayvan soyunun en yüksek orandaki gliyal hücrelerine sahip insan türünün zekasının gelişiminde gliyal hücrelerin önemli bir rol oynadığının artık bilindiğini kaydediyor.

Kısacası zeka ne kadar gelişmişse o kadar fazla gliyal hücreye sahip. Tıp dünyasında bir devrimin yakın olduğundan kimsenin kuşkusu olmasın.

"Gli"nin nöbetçi ve korumacı rolü

Yıldız hücreler "gli" adlı bir dizi beyin dokusuna aitler. Yıldız hücreler dışında gli, mikrogli ve oligodentrosit adlı belli başlı iki tür hücreye daha sahiptir. "Kol"la donanmış hücrelerden oluşan mikrogli beynin bağışıklık sisteminin temelidir; sinir sistemini enfeksiyon v.b. saldırılara karşı korur. Kısa süre önce yapılan bir araştırmaya göre, bu hücreler çevredeki alanları denetlemek için kollarını buralara göndererek beynin durumunu denetlerler. Bunlar beynin nöbetçileridir. Oligondentrositlerin ise sinir liflerini sarmal halinde saran uzantıları vardır. Bunlar böylece sinirlerdeki elektrik akımını koruyup kolaylaştıran, izole edici kılıf niteliğindeki miyelini üretirler.