Epilepsi Hastaları Üzerinde Yapılan Hafıza Testleri İle Nöronların Elektriksel Aktivitesinin İzlenmesi

Ulusal Sağlık Enstitüleri'ndeki araştırmacıların epilepsi hastaları üzerinde yapılan bir çalışmada, hastalara yaptıkları hafıza testleri ile nöron adı verilen binlerce bireysel beyin hücresinin elektriksel aktivitesini izlemişlerdir. Araştırmacılar, hastalar bir kelime çiftini öğrendiklerinde meydana gelen hücrelerin ateşleme modellerinin, çifti başarılı bir şekilde hatırlamadan bir saniye kadar tekrarlandığını bulmuşlardır. Yapılan bu çalışma, nöbetleri ilaçlarla kontrol edilemeyen ilaca dirençli epilepsili hastalar için bir NIH Klinik Merkezi çalışmasının bir parçasıydı.

NIH Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü'nde (NINDS) beyin cerrahı araştırmacısı ve Science'ta yayınlanan çalışmanın kıdemli yazarı olan Kareem Zaghloul, belleğin hayatımızda çok önemli bir rol oynadığını belirtmiştir. Zaghloul, müzik notalarının bir kayıtta oluk olarak kaydedilmesi gibi, beynimizin de anıları tekrar tekrar çalınabilecek sinirsel ateşleme kalıplarında sakladığını ifade etmiştir. Zaghloul'un ekibi, geçici olarak hastanın nöbetlerinin kaynağını belirleme umuduyla beyin aktivitesini izlemek için tasarlanmış cerrahi olarak implante edilmiş elektrotlarla yaşayan ilaca dirençli epilepsi hastalarının elektrik akımlarını kaydetmiştir. Bu dönem ayrıca hafıza sırasında sinirsel aktiviteyi inceleme fırsatı da sunmaktadır. Bu çalışmada ekip, bilim insanlarının epizodik anılar olarak adlandırdığı geçmiş deneyimlerimizin anılarını saklamak için kullanılan etkinliği de incelemişlerdir. 1957'de epilepsi hastası olan H.M. hafıza araştırmalarında bir atılım sağlanmıştır. H.M, beyninin bir kısmı nöbetlerini durdurmak için cerrahi olarak çıkarıldıktan sonra yeni deneyimleri hatırlayamadı. O zamandan beri araştırma, epizodik anıların, beynimizin tanıdık bir kokunun esintisi veya akılda kalıcı bir melodinin nağmesi gibi şeylerle tetiklendiğinde tekrarladığı nöral aktivite paternleri olarak saklandığı veya kodlandığı fikrine işaret etmiştir. Ancak bunun tam olarak nasıl olduğu bilinmiyordu.

Bireysel Nöronların Benzersiz Ateşleme Modelleri Yeni Kelime Modelini Öğrenmekle İlişkilidir

Son yirmi yılda kemirgenler üzerinde yapılan çalışmalar, beynin anıları eşsiz nöronal ateşleme sekanslarında depolayabileceğini öne sürmüştür. Dr.Zaghloul'un laboratuarına katıldıktan sonra Alex P. Vaz, bu fikri insanlarda test etmeye karar vermiştir. Vücut tarafından üretilen elektrik sinyallerinin anlamını deşifre etme konusunda uzmanlaşmış bir biyomühendis olan Vaz, hastalardan topladıkları verilere dikkatlice bakıldığında, insanlarda kemirgenlerde görülene benzer olan bellek ve nöron ateşleme paternleri arasında bir bağlantı bulabileceklerini düşündüklerini belirtmiştir. Araştırmacılar bunu yapmak için beyinin dil merkezi olan ön temporal lobda bulunan bireysel nöronların ateşleme modellerini analiz etmişler ve hastalar ekranın önünde oturtularak, kek ve tilki gibi kelime çiftlerini öğrenmeleri istendiğinde akımlar kaydedilmiştir.

Araştırmacılar sonuç olarak, bireysel nöronların benzersiz ateşleme modellerinin her yeni kelime modelini öğrenmekle ilişkili olduğunu keşfetmişlerdir. Zaghloul, bu sonuçların, beyinlerimizin anıları saklamak ve daha sonra geçmiş bir tecrübeyi hatırladığımızda bunları tekrarlamak için farklı nöral sivri aktivite dizileri kullanabileceğini düşündürmekte olduğunu ifade etmiştir. Geçen yıl araştırma ekibi, dalgalanmalar olarak adlandırılan elektrik dalgalarının, bir şeyi doğru hatırlamadan birkaç saniye önce beyinde bölünebileceğini göstermiş ve ön temporal lobda kaydedilen dalgalanmalar ile öğrenme ve hafıza sırasında görülen sivri paternler arasında bir bağlantı keşfetmişlerdir. Ayrıca araştırmacılar, medial temporal lob adı verilen başka bir alanda kaydedilen dalgalanmaların, öğrenme sırasında ön temporal lobda görülen ateşleme modellerinin tekrar edilmesinden önce geldiğini göstermişlerdir.

Zaghloul, sonuçların, anıların beyin boyunca nöronal ateşleme modellerinin koordineli bir şekilde tekrarlanmasını içerdiği fikrini desteklediğini ifade etmiştir. Zaghloul, anıları nasıl oluşturduğumuzu ve aldığımızı incelemenin sadece kendimizi anlamamıza yardımcı olmakla kalmadığını, aynı zamanda sinir bozukluklarının hafıza bozukluklarında nasıl parçalandığını da gösterdiğini belirtmiştir.