Beyninin Kablosu: Yüzyıldır Yanlış Çiziyormuşuz

Şimdi gözlerini kapat ve bir nöron hayal et.

Klasik çizimlerde gördüğün o nöronu. Yıldız şeklinde bir hücre gövdesi ve uzun, dalgalı bir kuyruk. O kuyruğa "akson" diyoruz — beynindeki hücrelerin birbiriyle konuşmasını sağlayan kablo.

Peki bu kablo nasıl görünüyor aklında?

Çoğumuz pürüzsüz, düzgün bir tüp hayal ediyoruz. Bir bahçe hortumu gibi. Ama Nature Neuroscience'da yayınlanan yeni bir araştırma, bu resmi baştan aşağı değiştiriyor.

Araştırmacılar Ne Buldu?

Johns Hopkins Medicine'den bilim insanları, aksonların — yani nöronların beyin boyunca elektrik sinyali göndermesini sağlayan uzantıların — pürüzsüz tüpler olmadığını keşfetmiş. Güçlü mikroskoplarla baktıklarında bu yapılar küçük boncuklardan oluşan bir kolyeye benziyor. Tekrarlayan, düzenli şişkinlikler. Yüzyıllardır gözümüzün önünde ama kimse görmemiş.

Araştırma ekibi insan saçından yaklaşık 100 kat ince aksonları incelemiş. Bunun için yüksek basınçlı dondurma elektron mikroskobu tekniğini kullanmışlar. Neden bu kadar uğraşmışlar? Düşün: bir üzümü kurutup kuru üzüm yapmak ile dondurmak arasındaki fark gibi. Standart mikroskopi yöntemleri kimyasal işlemler ve susuzlaştırma içeriyor. Bu da incelenen yapıların doğal halini bozabiliyor. Dondurma tekniği ise her şeyi olduğu gibi koruyormuş.

Binlerce fare nöronu görüntüsünde — hem laboratuvar ortamında büyütülenler hem de yetişkin farelerden alınanlar — bu boncuklar sürekli karşılarına çıkmış. Üstelik canlı nöronlarda da aynı yapıyı gördüklerini doğrulamışlar. Yani ortaya dondurma işleminin yarattığı bir yanılsama değil.

Aslında Bu Normalmiş

İşte beni gerçekten heyecanlandıran kısım: bu boncuklu aksonlar hasar veya hastalık belirtisi değil.

Bilim insanları daha önce de nöronlarda şişkinlikler görmüştü. Ama genellikle ölmekte olan hücrelerde ya da Parkinson gibi hastalıklarda. O şişkinliklerde hücre zarında ve iç iskele sisteminde görünür hasar oluyordu. Araştırmacılar "beaded axon" (boncuklu akson) deyince akıllarına hep kötü şeyler geliyormuş.

Ama bu boncuklar farklı. Ekip onlara "sinaptik olmayan varikoziteler" demiş — yani nöronların birbirine sinyal gönderdiği bağlantı noktaları değiller. Sadece oradalar. Normal anatominin bir parçası.

Bunu bir an durup düşün. Yüz yılı aşkın süredir beyin anatomisini yanlış çiziyormuşuz. Bilim insanları dikkatsizdi diye değil. Yapılar basitçe görüntüleme için düzgün korunacak kadar küçük ve hassasmış.

Bu Boncuklar Neden Var?

Araştırmacılar sadece gözlemlemekle kalmamış, açıklamaya da çalışmışlar. Teorik biyofizikçilerle işbirliği yapıp akson zarlarının matematiksel modellerini oluşturmuşlar.

Buldukları şu: Bu boncuklu şekil fiziksel kuvvetlerden kaynaklanıyor. Çevredeki şeker konsantrasyonunu artırınca, Şişkin bölgeler küçülmüş. Modeldeki zar gerilimini değiştirince boncuklar tepki vermiş. Kolesterol seviyesi de etkili olmuş.

Açıklama şöyle: Aksondaki zar — içinde sert bir iskelet değil — bu boncuklu yapıya kendisi şekil veriyor. Mikroskobik ölçekte fizik kurallarının oyunu bu. Su damlacıklarının oluşması gibi, belirli malzemelerin basınç altında kırışması gibi.

Neden Önemli?

Düşün, aksonlar beynin iletişim sistemi. Öğrenme, hafıza, karar verme — beynin yaptığı her şeyde payları var. Kitap çizimlerimiz temel bir yapısal özelliği kaçırıyorsa, başka neleri gözden kaçırıyor olabiliriz?

Ekip aynı boncuklanmayı insan beyin dokusunda da görmüş. Yani bu sadece farelerde olan bir şey değil. Bu ciddi bir gelişme.

Nörobilimciler için bu yepyeni sorular açıyor: Boncuklu yapı sinyal iletimini etkiliyor mu? Nörolojik hastalıklarda rol oynuyor olabilir mi? İlaç ve tedavileri akson anatomisi hakkındaki yanlış varsayımlarla mı tasarlıyorduk?

Ama bence asıl güzel olan şey farklı. Hâlâ kendi biyolojimiz hakkında temel şeyler keşfediyor olmamız. Evrendeki en karmaşık nesne dediğimiz insan beyni, hâlâ açığa çıkarılmayı bekleyen sırlara sahip.

Belki bir dahaki sefere bir ders kitabında veya müze sergisinde o klasik nöron çizimini gördüğünde hafifçe gülümsersin. O pürüzsüz, düzgün çizgilerin altında beyninin aslında çok daha güzel ve tuhaf bir şey yaptığını bilerek.

Boncuklarla.