Nöronların karar verme mekanizması ilk kez görüntülendi: Beynin gizli dili

Bilim insanları, beyin hücrelerinin aldığı kimyasal sinyalleri yakalayabilen yeni bir protein sensörü geliştirdi. 'iGluSnFR4' adı verilen bu teknoloji, Alzheimer ve epilepsi gibi nörolojik hastalıkların kökenini anlamada ve yeni nesil ilaçların geliştirilmesinde kritik bir rol oynayacak.

Nörobilim dünyasında, beynin işleyiş mekanizmasını anlamaya yönelik çalışmalarda tarihi bir eşik aşıldı. Allen Enstitüsü ve HHMI Janelia Araştırma Kampüsü araştırmacıları, beyin iletişiminin temelini oluşturan ancak bugüne kadar gözlemlenmesi neredeyse imkansız olan ‘gelen kimyasal sinyalleri’ tespit eden yeni bir protein geliştirdi.

Bu keşif, sadece beynin bilgi işleme sürecini aydınlatmakla kalmayacak, aynı zamanda trilyonlarca dolarlık sağlık endüstrisini ilgilendiren nörolojik hastalıkların tedavisinde de yeni kapılar aralayacak.

‘GLUE SNIFFER’ İLE HASSAS TAKİP

Geliştirilen ve ‘iGluSnFR4’ (okunuşu 'glue sniffer') olarak adlandırılan moleküler sensör, beyindeki en yaygın nörotransmitter olan glutamatın hareketlerini takip ediyor.

Glutamat, hafıza, öğrenme ve duygusal süreçlerde hayati bir role sahip. Ancak bu kimyasalın sinyalleri o kadar ince ve hızlıdır ki, mevcut teknolojilerle bu akışı anlık olarak yakalamak şimdiye dek mümkün olmamıştı. Yeni protein, nöronlar arasında değiş tokuş edilen en zayıf sinyalleri bile algılayarak, beynin iletişim ağını gerçek zamanlı olarak izlenebilir hale getiriyor.

HASTALIKLARIN TEDAVİSİNDE YENİ UMUT

Bu teknolojinin en büyük ticari ve tıbbi potansiyeli, hastalık araştırmalarında yatıyor. Anormal glutamat sinyallemesi; Alzheimer, şizofreni, otizm ve epilepsi gibi küresel çapta milyonlarca insanı etkileyen hastalıklarla doğrudan ilişkilendiriliyor.

Yeni sensör sayesinde araştırmacılar:

• Bu hastalıklarda sinyal iletiminin nerede ve nasıl bozulduğunu hassas bir şekilde belirleyebilecek.
• İlaç geliştirme süreçlerinde, deneysel tedavilerin sinaptik aktiviteyi nasıl etkilediğini doğrudan gözlemleyebilecek.
• Daha etkili ve hedefe yönelik tedavilerin geliştirilme sürecini hızlandırabilecek.

BEYNİN ‘GİRDİLERİ’ ARTIK GÖRÜNÜR

Şimdiye kadar bilim insanları nöronların sadece ‘çıktılarını’ (gönderdikleri sinyalleri) ölçebiliyordu. Ancak bir nöronun karar verme süreci, aldığı binlerce ‘girdi’nin işlenmesiyle gerçekleşir.

Allen Enstitüsü Kıdemli Bilim İnsanı Dr. Kaspar Podgorski, durumu şu benzetmeyle özetledi: "Bu, kelimelerin hepsinin birbirine karıştığı bir kitabı okumaya benziyordu. Bizim yaptğimiz şey, bu nöronlar arasındaki bağlantıları netleştirmek. Artık sayfadaki kelimelerin sırasını ve ne anlama geldiklerini anlayabiliyoruz."

KÜRESEL İŞ BİRLİĞİNİN ÜRÜNÜ

Bulguları Nature Methods dergisinde yayımlanan bu çalışma, kurumlar arası stratejik iş birliğinin bir sonucu. HHMI Janelia Araştırma Kampüsü'nden Dr. Jeremy Hasseman, projenin GENIE Projesi ekibi ile Allen Enstitüsü'nün Sinir Dinamiği grubu arasındaki ortak çalışma sayesinde başarıya ulaştığını vurguladı.