İnsan beyninin nasıl oluştuğuna ait uzun müddettir kabul gören modellerden biri yeni bir araştırmayla sorgulanmaya başladı.
Stanford Üniversitesi öncülüğündeki bilim insanları, beynin bütün kısımlarının tek bir ortak öncü hücreden geliştiği yönündeki yaygın görüşün bilakis, embriyonik gelişimin erken devrinde birbirinden büsbütün farklı iki hudut sistemi öncüsünün ortaya çıktığını belirledi.
18 Eylül’de Nature Neuroscience mecmuasında yayımlanan araştırmaya nazaran bu hücre kümelerinden biri ön ve orta beyni, başkası ise arka beyni oluşturuyor. İki hücre soyunun gelişim sırasında birbirine dönüşmediği ve baştan itibaren farklı yönlere ilerlediği belirlendi.
Araştırmacılar, embriyoların organ ve dokularının şekillenmeye başladığı “gastrulasyon” ismi verilen çok erken gelişim periyodunu inceledi.
Fare embriyolarında yapılan çalışmalar, daha bu etapta iki farklı beyin öncü hücresi kümesinin ortaya çıktığını gösterdi.
Bunlardan Otx2 genini taşıyan hücrelerin ön ve orta beyni oluşturduğu, Gbx2 genini taşıyan ikinci kümenin ise sırf arka beyne dönüştüğü belirlendi.
Araştırmacılar iki hücre kümesinin gelişim boyunca birbirine karışmadığını ve farklı genetik programlarla ilerlediğini saptadı.
YILLARDIR ÇÖZÜLEMEYEN SORUNUN YANITI BULUNDU
Çalışmanın çıkış noktalarından biri bilim insanlarının yıllardır laboratuvarda karşılaştığı bir sorun oldu.
Araştırmacılar insan kök hücrelerinden ön ve orta beyne ilişkin birçok hudut hücresini üretmeyi başarırken, arka beyne mahsus kimi motor nöronların laboratuvarda oluşturulması son derece güçtü.
Yeni araştırma, bunun sebebinin yanlış hücresel başlangıç noktası olabileceğini gösterdi.
Bilim beşerlerine nazaran geçmişte arka beyin hücreleri oluşturulmaya çalışılırken aslında ön ve orta beyin için programlanmış hücreler kullanılmaya çalışılmış olabilir.
Stanford Üniversitesi’nden gelişim biyoloğu Kyle Loh, ön beyin ile arka beynin büsbütün farklı öncü hücrelerden meydana geldiğini birinci defa gösterdiklerini belirtti.
Araştırmacılar iki hücre kümesinin sırf farklı genler taşımadığını, DNA’nın hücre içinde paketlenme biçiminin de birbirinden besbelli biçimde ayrıldığını ortaya koydu.
“Kromatin” olarak isimlendirilen bu yapı, hangi genlerin etkin hale getirilebileceğini belirliyor.
Araştırmaya nazaran ön ve orta beyni oluşturacak hücrelerle arka beyni oluşturacak hücreler, daha gelişimin başlangıcında farklı kromatin yapılarına sahip oluyor.
Bu farklılık hücrelerin gelecekte hangi beyin bölgesine dönüşeceğini adeta baştan belirliyor ve iki gelişim çizgisinin birbirine geçmesini engelliyor.
550 MİLYON YILLIK BİR MİRAS OLABİLİR
Araştırmanın en dikkat cazip bulgularından biri de bu ikili yapının insanlara has olmaması.
Bilim insanları emsal gelişimsel ayrımı tavuklarda, zebra balıklarında ve beşerlerle çok eski bir ortak atayı paylaşan palamut solucanlarında da tespit etti.
Bu durum, beynin iki farklı hücresel kökenden gelişmesini sağlayan sistemin en az 550 milyon yıllık olabileceğine işaret ediyor.
Araştırmacılar, evrimsel süreçte başlangıçta başka pozisyonlarda bulunan hudut sistemlerinin vakit içinde fizikî olarak yan yana gelmiş ve tek bir yapı üzere çalışmaya başlamış olabileceğini kıymetlendiriyor.
Denizanalarında bugün bile bedenin farklı bölgelerinde bulunan başka hudut ağlarının görülmesi, bu olasılığa örnek olarak gösteriliyor.
İnsan beyninin farklı kısımları farklı misyonlar üstleniyor.
Ön beyin; şuur, lisan, planlama, soyut düşünme ve muhakeme üzere üst seviye zihinsel süreçlerde temel rol oynuyor.
Arka beyin ve beyin sapı ise teneffüs, kalp atışı, uyku ve açlık üzere hayatın devamı için gerekli otomatik fonksiyonları düzenliyor.
Bu bölgelerdeki motor nöronlar ayrıyeten yüz, lisan ve boğaz kaslarını denetim ederek konuşma ve yutkunma üzere fonksiyonların gerçekleşmesini sağlıyor.
LABORATUVARDA İLK KEZ ÜRETİLDİ
Araştırmacılar yeni gelişim modelinden yararlanarak insan pluripotent kök hücrelerinden arka beyne mahsus fonksiyonel motor nöronlar üretmeyi başardı.
Laboratuvarda geliştirilen hücrelerin elektriksel sinyaller oluşturduğu ve gerçek arka beyin hücrelerini tanımlayan proteinleri ürettiği görüldü.
Bu gelişme, daha evvel laboratuvar ortamında üretilmesi son derece güç olan belli arka beyin motor nöronlarının incelenmesini mümkün hale getirdi.
Bulgular bilhassa amyotrofik lateral skleroz (ALS) ve spinal musküler atrofi (SMA) araştırmaları açısından kıymet taşıyor.
Her iki hastalıkta da arka beyin ve beyin sapındaki birtakım motor nöronlar vakitle fonksiyonlarını kaybediyor.
Bu hücrelerin canlı hastalardan alınması mümkün olmadığı için hastalıkların laboratuvar ortamında incelenmesi uzun müddettir değerli bir zahmet oluşturuyordu.
İnsan kök hücrelerinden gerçek arka beyin nöronlarının üretilebilmesi, bilim insanlarının bu hastalıklarda hücrelerin sebep bozulduğunu daha detaylı incelemesine ve yeni tedavi adaylarını test etmesine imkan sağlayabilir.
“İKİ AYRI BEYİN” Mİ?
Stanford Üniversitesi çalışmayı, insan beyninin evrimsel olarak iki eski hudut sisteminin birleşiminden oluştuğu biçiminde yorumluyor.
Ancak bilim dünyasında bu yorumun kapsamı konusunda henüz tam görüş birliği bulunmuyor.
Nature mecmuasının araştırmayla ilgili değerlendirmesinde kimi bilim insanlarının beynin iki başka hücre popülasyonundan geliştiği yönündeki geniş evrimsel yoruma temkinli yaklaştığı belirtildi.
Araştırmanın daha güçlü biçimde ortaya koyduğu sonuç ise ön/orta beyin ile arka beynin gelişimin çok erken etabından itibaren iki farklı ve birbirine dönüşmeyen hücre soyundan oluşması.
Bu sebeple bulgular, insanın “iki başka beyni olduğu” manasına gelmekten çok, bugün tek ve bütünleşik çalışan beynin iki farklı gelişimsel kökenden meydana geldiğini gösteriyor.
İlk yorum yapan olun