Beyinde Yaşanan Büyük Göç

Ekipten Anıl Toklu, Knowing Neurons'tan çevirdi.

Vücudumuzdaki her bir hücrenin nasıl doğru yere ulaştığını merak ettiniz mi hiç? Bu durum her biri işlevlerini yerine getirmek için uygun pozisyonlarını bulan 37,2 trilyon hücreye ulaşan bedenimizin sadece iki hücreden geldiğini fark ettiğinizde daha da şaşırtıcıdır. Baştaki soruyu, vücudumuzun en karmaşık organlarından olan beyne indirgeyerek cevaplamaya çalışabiliriz.

Son yıllarda, birkaç araştırma grubu nöronların nasıl doğduğunu, konumlarına nasıl ulaştığını ve birbirleriyle nasıl bağlantı kurduğunu araştırdı. Farklı hücre tiplerine dönüşme kapasitesine sahip “progenitör hücreler” nöronlara dönüşür, nöronlar yerleşmek için doğru yeri bulmak zorundadır. Doğum yerlerine ve nihai hedef varış noktalarına bağlı olarak “nöronal göç” denilen bir süreçte, hedeflendikleri yapıya ulaşmak için farklı yollar izleyip farklı ulaşım araçlarından faydalanacaklardır. Bu gelişimsel süreç, her adımda alınan kararların, bu hücrelerin ve dolayısıyla tüm beynin kaderini belirlediği kritik bir “kayan kapıyı” (sliding door) temsil eder.

Memeli neokorteksi beynin en dışındaki kabuk bölgesidir ve beynin en karmaşık yapılarından biridir. Yüksek bilişsel işlevler burada yer alır. İki farklı nöron tipi dahil olmak üzere birkaç farklı hücre grubundan oluşur. Neokortekste en bol bulunan nöronlar, asıl işi diğer nöronlarla temasa geçmek, onları harekete geçirmek ve taşıdıkları bilgiyi iletmelerini sağlamak olan uyarıcı nöronlardır. Uyarıcı nöronların nöronal göçü yoğun olarak incelenmiştir.

Bu süreci anlamamıza yardımcı olmak için, bir çalışanın işyerine zamanında ulaşmak ve günlük görevlerini yerine getirmek için trenini yakalaması gerektiğini hayal edin. Nöronal göç durumunda çalışanımız “yenidoğan uyarıcı nöronunu” temsil eder. Yakalaması gereken tren ise nöronu adeta uygun işyerine yönlendiren radyal glia hücresidir. Radyal glia hücreleri, gelişen neokorteksin tabanında “ventriküler bölge” adı verilen nöronların doğduğu alanda bulunur. Gelişmekte olan neokorteksin yüzeyine kadar bir lif uzatırlar ve uyarıcı yenidoğan nöronlar, demiryolu görevi gören bu iskele lifinin sonuna kadar tırmanırlar.

Böylece, göç eden nöronlar önceden konumlandırılmış nöronlar arasında hareket eder, radyal glia lifinin ucuna ulaşır ve halihazırda göç etmiş ve konumlandırılmış nöronların üstüne birikmek için ayrılır. Bu işlemin günümüzde kemirgenlerde görselleştirilmesi nispeten kolaydır. Standart mikroskoplar altında ventriküler bölgede yenidoğan nöronlarının hızlandırılmış videolarını kaydedebilir ve radyal glia lifini tırmanırken tüm hareketlerini izleyebiliriz.

Nöronların yükselişi, çevre ortamdan gelen çeşitli moleküller ve sinyallerle de kontrol edilir. Son zamanlarda yapılan araştırmalar aynı zamanda göç eden nöronların yalnızca moleküler işaretleri değil, aynı zamanda komşu hücrelerden gelen ve yolculuklarını durdurmalarını veya devam etmelerini söyleyen elektrik sinyallerini de algılayabildiklerini ortaya koydu.

Eğer bir nöron doğru yerine ulaşmazsa ne olur? Çalışanımızın analojisine geri dönelim ve yanlış trene atladığını, yolculuğunun farklı bir yerde bittiğini hayal edelim. Göç süreci sırasındaki hatalar, şizofreni ve lisensefali gibi çeşitli nörogelişimsel bozukluklara neden olabilir. Örneğin lisensefali, Reelin mutasyonları olan hastaların tipik bir özelliğidir. Reelin, bu çekici molekülün varlığının, göç eden nöronların radyal glia lifinden ayrılmasına neden olacağı şekilde bir yolculuğun sonu şeklinde davranır. Reelin düzgün bir şekilde çalışmadığında, göç eden nöronlar bu çekiciliği hissedemezler, hareketlerini durdururlar ve iskele lifinin sonuna ulaşmazlar.

Bu karışık dağılım gelecekteki işlevlerinde kargaşa yaratır. Yanlış treni yakalayan çalışanı bir kez daha düşünürsek, yapması gereken görevleri yine de yerine getirebilir, ancak işyerine ulaştığında almış olacağı yönlendirme eşliğinde yapmış olmaz. Aynısı üretkenliği için de geçerlidir, çünkü o kadar verimli olmayacaktır veya iletişim kurması gereken bütün insan ağına ulaşamayacaktır. Yanlış yerleştirilmiş nöronların almaları gereken bilgileri alamamaları ve bunun sonucunda yanlış nöronlara yanlış talimatlar göndermeleri şizofrenide olandır.

Peki ya bir nöron doğru yerine ulaşmışsa ancak bu yanlış zamanda olmuşsa? Bu durumda, çalışanımız binmesi gereken treni kaçırıyor ve onun yerine bir sonraki trene biniyor ve işe geç kalıyor. Bu, bir grup araştırmacının, kemirgenlerde Wnt adlı bir proteinin etkisini yapay olarak değiştirerek son zamanlarda gözlemlediği şeye benzer. Wnt, nöronal göçün çok erken evrelerinde, tren kalkmadan önce düdüğünü üfleyen kondüktör gibi davranması nedeniyle önemlidir.

Araştırmacılar göçün başlangıcında Wnt işlevini etkisiz hale getirdiğinde, nöronlar kemirgenlerde 24 saatlik bir gecikmeden sonra (insanlarda yaklaşık 3 hafta gecikmeye karşılık gelir) amaçlanan konumuna ulaşmışlardır. Çalışanımızın profesyonel geleceği için çok önemli bir toplantısı olduğunu ve geç kaldığı için toplantıyı kaçırdığını hayal edin. Bu kariyerini geri alınamaz şekilde değiştirebilir! Nitekim, göçmen nöronlardaki bu gecikme, gelecekteki bağlantılarını bozacak kadar uzundu, bu da sonunda otizm benzeri davranış sergileyen kemirgenlere yol açtı.

Nöronal göç bize gelişmedeki her bir adımın bir sonraki adımın doğru şekilde gerçekleşmesine imkân vermek için önemli olduğunu söylüyor. Doğumlarından itibaren nöronlar sürekli bir sonraki kayar kapının önünde durur ve her bir kapının arkasındaki trenin yakalanıp yakalanmamasına ilişkin talimatı uygularlar. Uygun girdiler alamadıklarında veya önceden belirlenmiş bir randevuya geç kaldıklarında, sonuçlar yalnızca sonraki adımların başarısını değil, tüm beynin geleceğini etkileyebilir.

Çeviren: Anıl Toklu
Düzenleyen: Onur Arpat

Yazı ilk olarak 6 Şubat 2019 tarihinde Knowing Neurons sitesinde İngilizce olarak yayınlanmış olup NöroBlog’un Knowing Neurons ile gerçekleştirdiği işbirliği ile Türkçe diline çevrilmiş ve yayınlanmıştır.

NöroBlog’u Patreon üzerinden desteklemek için: patreon.com/NoroBlog

Anasayfamızdan daha fazla sinirbilim yazısına ulaşabilir, podcast ve videolarımıza erişebilirsiniz.