Sinirbilimciler, laboratuvarda insan beynini taklit eden dokular üreterek beyin araştırmalarında önemli bir dönüm noktasına ulaştılar. Bu doku, beynimizdeki devrelere benzeyen bir şekilde üretilmesiyle öne çıkıyor.
Japon ve Fransız bilim insanları, laboratuvarda yetiştirilen insan beyni taklit dokularını birbirine bağlamak için yeni bir teknik geliştirdiler. Bu teknik, insan beyninin doğal dinamiğine benzemesiyle dikkat çekiyor. Beynin gelişim mekanizmalarını ve işlevlerini tam olarak incelemek hala zor olsa da, araştırmacılar belirli bölgeler arasındaki bağlantıların ve oluşturdukları devrelerin birçok beyin fonksiyonu için kritik olduğunu biliyor.
İnsan beyninin anlaşılması için kritik bir gelişim
Hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar, beyin yapısı ve işlevselliği açısından türler arası farklılıklar nedeniyle sınırlı kalıyor. Öte yandan, laboratuvarda yetiştirilen beyin hücreleri de insan beynindeki hücrelerin karakteristik bağlantılarından yoksun olma eğilimindedir. Bu durum, daha önce yapılan çalışmalarda beyin devreleri oluşturma girişimlerini zorlaştırmıştır.
Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacılar, “nöral organoidler” adı verilen deneysel dokular üzerinde çalışarak bu sorunu aşmayı başardılar. Nöral organoidler, insan kök hücrelerinin beyin gelişimini taklit etmek için 3 boyutlu yapılar halinde büyütüldüğü deneylerde oluşturuluyor.
Elip, organoidleri canlı bir insan beynindeki farklı bölgeleri birbirine bağlayan köprülere benzeyen aksonal demetleri birbirine bağlayarak yeni bir yöntem geliştirdi. Aksonal demetlerle bağlanan serebral organoidler, tek organoidlerden veya önceki tekniklerin kullanıldığı organoidlerden daha karmaşık aktivite gösterdi.
Araştırma ekibi, optogenetik olarak bilinen bir teknik kullanarak aksonal demetleri uyardı. Uyarım sonrasında organoid aktivitesinde değişiklik yaşandığı ve bunun “plastisite” olarak bilinen bir süreçte gerçekleştiği gözlemlendi.
Plastisite, beyin benzeri yapıların değişime nasıl tepki verdiğini ve uyum sağladığını anlamada önemli rol oynar. Bu da yapay beyin dokularının nasıl işlediği hakkında daha fazla şey öğrenmemizi sağlar.
Çalışmanın kıdemli yazarı Yoshiho Ikeuchi, “Bu bulgular, aksonal demet bağlantılarının karmaşık ağlar geliştirmek için önemli olduğunu gösteriyor. Özellikle, karmaşık beyin ağları dil, dikkat ve duygu gibi birçok yüksek işlevden sorumludur.” diyor.
Beyin ağlarındaki değişikliklerin çeşitli nörolojik ve psikiyatrik hastalıklarla ilişkili olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, beyin ağlarını daha iyi anlamak önemlidir. Laboratuvarda yetiştirilen dokuların dinamiğini anlamak, bu ağların farklı durumlarda zaman içinde nasıl oluştuğu ve değiştiğinin keşfedilmesine yardımcı olabilir. Bu da bilim insanlarını daha iyi tedavilere götürebilir.
