Beyin'in GPS hücrelerini bulan psikolog kökenli sinirbilimciler 2014’ün Nobel Tıp Ödülünü aldı.2014 Fizyoloji ve Tıp Nobel Ödülü “Beyindeki yer ve durumumuzu belirleyen hücreleri keşiflerinden” dolayı psikolog kökenli sinirbilimciler John O´Keefe ile May-Britt Moser ve Edvard I. Moser aldı.
Nerede olduğumuzu, bulunduğumuzu bir yerin diğerinden farklı yolu olduğunu nasıl anlarız? Ayrıca, bu farklılıkları ortaya koyan bilgilerle, bir yolun diğerinden farklı veya aynı olduğuna dair belirteç izleri nerede depolar ve bir sonraki seferde gittiğimiz yolun doğru olduğunu nasıl hemen anlarız? Bu yılki Nobel ödülü alan bilim insanları, beyindeki konumlandırma sistemi olarak ifade edilebilecek bir “dahili GPS” sistemini keşfetmelerinden dolayı aldı. Bu sistem, bizim uzaydaki yönlenme ve alışmamızı mümkün kılan yüksek bie bilişsel sistemin hücresel temellerini içermektedir.
1971 yılında, John O´Keefe bu konumlandırma sisteminin bileşenlerini ortaya çıkardı. O’Keefe, beynin hipokampus bölgesindeki bir alanda yer alan bir çeşit sinir hücrelerinin, fare odanın bir bölgesinde tutulduklarında devamlı olarak aktifleştiğini gözlemledi. Diğer bazı sinir hücrelerinin de odanın farklı bölgesinde aktifleştiğini gözlemledi. Bunun üzerine O’Keefe, “konum hücreleri” nin odanın bir haritasını çıkardıkları sonucuna vardı.
30 yıldan fazla bir süre sonunda da (2005), beyindeki konum belirleme sisteminin diğer ana bileşenlerini ortaya çıkardılar. Bu bilim insanları da daha başka bir sinir hücresi keşfederek bunlara “ızgara (grid) hücreleri” adını verdiler. Grid hücreleri, koordinat sistemi oluşturarak eksiksiz bir yol bulma ve konumlandırmayı sağlamaktadır. May-Britt ve Edvard Moser daha sonraki çalışmalarında konum ve grid hücrelerinin yer ve seyahati nasıl mümkün kıldıklarını gösterdiler.
John O´Keefe, May-Britt Moser ve Edvard Moser’in keşifleri bilim insanları ve filozofların yüzyıllardır kafasını meşgul eden, beynin etrafımızı nasıl bir haritalayabildiği ve karmaşık ortamlarda dahi yolumuzu nasıl buılabildiğimiz problemini çözmüş oldu.
Çevremizi nasıl görüp algılarız?
Konum duyusu ve seyrü sefer rotası oluşturma yeteneği varlığımızın ana öğelerindendir. Mekan duyusu bulunduğumuz yerde konumumuza ait bir algı oluşturur. Bu duyu, dolaşım esnasında mesafe hissi ile bağlantılı olup hareket ve daha önceki konum bilgimiz e dayalı olarak oluşur.
Yer ve konum konusundaki sorular bilim insanları ve filozofları yüzyıllarca meşgul etmiştir. 200 yıldan daha fazla bir süre önce Alman fiolozof Immanuel Kant, önsel bilgiler gibi deneyimden kaynaklanmayan bazı zihinsel yeteneklerin var olduğunu tartışmıştı. Kant, uzay kavramının zihinde kalıtsal bir prensip olduğuna inanıyor ve dünyanın mutlaka fark edilerek algılanması gerektiğini savunuyordu. 20. Yüzyılın ortalarında davranışsal psikolojinin gelişmesiyle bu soruların deneysel olarak çalışılması gerektiği vurgulandı. Edward Tolman sıçanların labirentte hareketlerini çalıştığı sırada, yönlerini nasıl bulacaklarını öğrendiklerini ortaya koymuştur. Ayrıca, beyinlerinde “bilişsel bir harita” oluştuğunu ileri sürmüş ve bu haritanın yollarını bulmalarını sağladığını ileri sürmüştü. Fakat bu haritaların beyinde nasıl oluştuğu ve bulunduğu konusu halen devam ediyordu.
John O´Keefe ve uzaydaki konum
John O´Keefe beynin davranışları nasıl kontrol ettiği problemine oldukça yoğunlaşmışken, 1960’ın sonlarında bu soruya nörofizyolojik metotlarla cevap bulmaya karar verdi. Bir odada serbest olarak dolaşan sıçanların beyninde yer alan hipokampus olarak adlandırılan bir bölgedeki bazı sinir hücrelerinden aldığı sinyalleri kaydederken, sıçanlar belli bir yere geldiğinde belirli sinir hücrelerinin aktifleştiğini keşfetti. Böylece, “konum hücreleri” dediği bu hücrelerin yalnızca göresl girdileri kaydetmediği, ortamın dahili bir haritasını oluşturduğunu gösterebilmiştir. O’Keefe, hipokampusun çok sayıda harita oluşturduğunu, farklı ortamlarda aktifleşen konum hücrelerinin kolektif aktivitesi ile bu durumun oluştuğu sonucuna varmıştı. Böylece, bir çevreye ait olan bellek hipokampusta konum hücrelerinin spesifik bir kombinasyonla saklanabilmektedir.
May-Britt ve Edvard Moser koordinatları keşfettiler
May-Britt ve Edvard Moser, hareket eden sıçanlarda haritalamanın hipokampus ile ilşkisini çalışırken, entorinal korteks olarak adlandırılan beyin parçasının hemen yakınındaki hücrelerde şaşırtıcı bir davranış biçimi gözlemlediler. Buradaki belirli hücrelerin, sıçan hekzagonal bir ızgaradan geçerken aktifleşmekteydi. Bu hücrelerin her biri özel bir uzamsal şekilde aktifleşmekte ve grid hücreleri ile kolektif bir koordinat sistemi oluşturarak uzamsal navigasyonu mümkün kılmaktaydı. Etornial korteksin diğer hücreleriyle birlikte, baş tarafındaki yönü belirleyip odanın sınırlarını da tanıyabilmek için hipokampusun konum hücreleriyle birlikte bir devre oluşturmaktaydılar. Bu devresel yapılar da beyindeki dahili GPS için detaylı bir konumlandırma sistemini meydana getirmektedir.
İnsan beynindeki haritanın yeri
Beyin görüntüleme tekniklerindeki son araştırmalar ile nöroşirurjiye ait tecrübeler insanlarda da grid hücrelerinin varlığına ve yerlerine ait delilleri ortaya koymuştur. Alzheimer hastalığına sahip bireylerde hipokampus ve etorinal korteks erken evrelerde sıkça etkilenmekte ve bu insanlar kolayca yollarını kaybedip çevrelerini tanıyamamaktadırlar. Beynin konumlandırma sistemi hakkındaki bilgiler, bu yönüyle Alzheimer’lı hastalardaki yıkılan uzamsal hafıza kaybının mekanizmasını anlamamızda da kuvvetli bir şekilde destek sağlayacaktır.
Beynin konumlandırma sisteminin keşfi, özelleşmiş hücrelerin grup halinde nasıl çalıştıkları ve daha ileri bir kognitif fonksiyonu beraberce yönettiklerine dair önemli bir örnek oluşturmaktadır. Bu durum ayrıca, hafıza, düşünme ve planlama gibi diğer bilişsel işlemlerin anlaşılması için önümüze yeni bulvarlar açmıştır.
Üsküdar Üniversitesi Kurucu Rektörü Prof. Dr. Nevzat Tarhan ödülü psikolog kökenli sinirbilimcilerin almasının sevindirici olduğunu söyleyerek beyin alanında çalışmaların daha da artacağını, Üniversite ve hastane olarak bu alandaki çalışmalarını yoğunlaştırdıklarını söyledi.
| Anahtar yayınlar: |
| O'Keefe, J., and Dostrovsky, J. (1971). The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely‐moving rat. Brain Research 34, 171-175. |
| O´Keefe, J. (1976). Place units in the hippocampus of the freely moving rat. Experimental Neurology 51, 78-109. |
| Fyhn, M., Molden, S., Witter, M.P., Moser, E.I., Moser, M.B. (2004) Spatial representation in the entorhinal cortex. Science 305, 1258-1264. |
| Hafting, T., Fyhn, M., Molden, S., Moser, M.B., and Moser, E.I. (2005). Microstructure of spatial map in the entorhinal cortex. Nature 436, 801-806. |
| Sargolini, F., Fyhn, M., Hafting, T., McNaughton, B.L., Witter, M.P., Moser, M.B., and Moser, E.I. (2006). Conjunctive representation of position, direction, and velocity in the entorhinal cortex. Science 312, 758-762. |
Okunma : 7796
