Beyinde Lokal Dopamin Salınımının Altında Yatan Mekanizma

Günlük hayatımızda bir hareketi başlattığımızda beyin dopamin adı verilen ve bu eylemi kontrol eden kimyasal bir haberci salgılar Dopamin sinyalizasyonu oldukça karmaşık bir süreçtir ve özellikle de Parkinson hastalığı gibi hareket bozukluklarındaki rolü göz önüne alındığında bilim insanlarının araştırmakta olduğu bir alandır.

Harvard Tıp Fakültesinden bir araştırma ekibi beyinde dopamin salınımın için yeni bir mekanizma tanımladı. Fareler üzerinde yürütülen ve Science dergisinde yayınlanan araştırma, asetilkolin adı verilen başka bir kimyasal habercinin, bu nöronların daha önce ateşlemeyi başlattığı bilinmeyen bir kısmına bağlanarak dopamin nöronlarının ateşlenmesini tetikleyebileceğini gösteriyor.

Bulgular beyindeki asetilkolin ve dopamin sistemlerinin etkileşimini açıklayarak sinyalin nöronun bir ucunda diğer uca aktığı ve burada kimyasal habercilerin salınımına neden olduğu şeklindeki mevcut dogmaya meydan okuyor. Araştırma nöron aksonunun da sinyali başlatabileceğini öne sürmektedir.

Nörobiyoloji profesörü kıdemli yazar Pascal Kaeser ‘Dopamin ve asetilkolinin etkileşiminin tanımlanması günlük hayatımızda gerçekleştirdiğimiz hareketlerin nasıl üretildiğini ve değiştirildiği anlamak için esastır’ demiştir.

Sinyal gönderme

Nöronlar vücutta sinyal gönderen ve alan özel hücreleridir. Sinyal iletimi nöronun dendrit adı verilen uzantısının kimyasal bir sinyal alması ile başlar. Daha sonra nöron gövdesi akson adı verilen uzantısına bir impuls ya da aksiyon potansiyeli göndererek ateşlemeyi başlatmak için sinyali düzenler. Aksiyon potansiyeli mesajı bir hücreden diğerine taşıyan nörotransmiterlerin salınmasını sağlar. Dopamin ve asetilkolin vücuttaki en önemli nörotransmiterler arasındadır.

Kaeser ve ekibi, beyinde hareketlerimiz için diğer beyin alanlarından gelen girdileri birleştiren striatumu inceliyor. Özellikle orta beyinde bulunan dopamin nöronlarının striatum ile nasıl iletişim kurduğuyla ilgilenmektedirler. Kaeser bu sürecin klasik modelinin dopamin nöronları ile açıklandığını ancak bazen asetilkolinin doğrudan striatumda dopamin salınımını başlattığını söylemektedir.

Bu fenomeni farelerde araştırırken orta beyindeki dopamin nöronlarının striatumdaki aksonları kesilmiş olsa da dopamin salgıladığını gördüler. Ekip daha sonra striatumda asetilkolin sinyallerinden daha az dopamin sinyali olduğunu ancak bunların çok güçlü olduğunu belirlemiştir.

Başka bir deney setinde araştırmacılar dopamin salınım bölgesinin aynı zamanda asetilkolin tarafından yönlendirildiğini saptadı. Daha sonra araştırmacılar asetilkolini uyararak yaptıkları deneyde asetilkolinin dopamin salınımını sağlayan aksiyon potansiyellerini indüklediğini belirlemiştir. Son bir deney setinde ekip, fareler hareket ederken dopamin ve asetilkolin sinyallerini araştırdı. Araştırmacılar asetilkolin sinyallerinin dopamin sinyallerinden hemen önce ortaya çıktığını buldu.

Büyük resimi görmek

Bu lokal mekanizma beyindeki üç tip dopamin nöronundan yalnızca birine ait olmasına rağmen Kaeser bunu önemli bir mekanizma olarak görüyor: ‘Bence bu çalışmadan çıkan en önemli bulgu yerel bir sinyal sisteminin aksonda bir aksiyon potansiyeli başlatabilmesidir’ demiştir. Araştırmanın baş yazarı Changliang Liu ‘Artık bunun gerçekleştiğine dair net kanıtlarımız olduğuna göre bu mekanizmanın daha yaygın olup olmadığı hakkında daha fazla soru sorabiliriz. Belki buzdağının sadece görünen yüzü bu’ diye eklemiştir.

Kaeser ayrıca aksondan hücre gövdesine ve dendrite bir sinyal göndererek dopamin nöronlarının yönünü tersine çevirmenin mümkün olup olmadığını merak ediyor. Bu olursa nöronların nasıl çalıştığına dair klasik görüşü daha da zorlayacaktır. Mekanizma insanlarda doğrulanırsa bulgular Parkinson hastalığı gibi hareketi etkileyen nörodejeneratif bozukluklar için yeni tedavilerin geliştirilmesi konusunda bilgi verebilir. Kaeser ‘Parkinson hastalığını anlamak ve tedavi etmek için gerçekten önemli bir adım olabilir’ demiştir.