Beyniniz Bulaşık Makinesi Gibi Çalışıyor

Beyniniz Bulaşık Makinesi Gibi Çalışıyor: Araştırma; Hastalıklardan Nasıl Korunduğunu Gösteriyor.

Uyku sırasında beyin, ritmik darbelerle hücreler arasındaki boşluklardan atık ürünleri temizler. Bu Alzheimer gibi hastalıkların gelişmesini engeller.

Gece uyuduğumuzda beynimiz hala aktiftir. Gün içindeki aynı yoğunlukta değil çünkü bilincimizin dinlenmesinin iyi bir nedeni var: Rahatlamalıyız. Bunu yapmak için beynin, diğer şeylerin yanı sıra, tıpkı bir ofis binasındaki temizlik ekiplerinin çalışanlar eve gittikten sonra yaptıkları gibi temizlenmesi gerekir. Düşünme organı, yoğun günlük aktivitelerden kaynaklanan atık ve toksinleri, kelimenin tam anlamıyla, hücreler arasındaki boşluklardan vücudun atık su sistemine atar.

Şimdi St. Louis, Missouri’deki Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden Jonathan Kipnis liderliğindeki bilim adamları, beynin kızarma sürecini nasıl yönlendirdiğini öğrenmek için fareler üzerinde hayvan deneyleri kullandılar. Sonuçlarını Şubat ayının sonunda “Nature” dergisinde yayınladılar.

Beynin enerji yoğun görevleri için birçok besine ihtiyacı vardır. Karmaşık ağlarda düşünme, planlama ve problem çözme gibi bilişsel süreçleri kontrol eder. Bunu yapmak için hareketleri planlar, başlatır ve duyusal izlenimleri ve duyguları işler. Buna bağlı olarak protein kalıntıları ve haberci maddeler gibi çok fazla atık üretilir. Atıkların ortalıkta bırakılmaması gerekir, aksi takdirde düşünen organ kendi kendini zehirler. Kipnis, “Beynin (aksi takdirde) birikebilecek ve nörodejeneratif hastalıklara katkıda bulunabilecek metabolik atıkları atması kritik önem taşıyor” diyor.

Uzun bir süre boyunca atıkların nasıl uzaklaştırıldığı belirsizdi çünkü beyin, vücudun geri kalanındaki lenfatik sistem gibi bir kanalizasyon sistemine sahip görünmüyordu. 2013 yılında ABD’nin New York eyaletindeki Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi’nden Maiken Nedergaard liderliğindeki bilim insanları, beynin benzer ancak ayrı bir kanalizasyon sistemine sahip olduğunu açıklamış ve buna “glimfatik sistem” adını vermişlerdi. Bu isim, “glial bağımlı lenfatik taşımanın” kısaltılmış versiyonudur çünkü içindeki özel glial hücreler, sinir hücreleri arasında ve beyin kan damarları çevresinde kanallar oluşturur.

Beyindeki dalga havuzu

Bu kanallar, beynin dışını çevreleyen sıvının aynısı olan beyin omurilik sıvısıyla doludur. Yıkama işlemi için, glial hücreler koordineli elektrik sinyallerini ateşler ve bu şekilde beyin sıvısını ritmik harekete geçirerek dalgalar oluşturur. Dalga benzeri titreşimin aslında atık taşınmasına neden olduğunu kanıtlamak için araştırma ekibi, test hayvanlarında belirli beyin bölgelerini kapattı, böylece bu bölgelerdeki nöronlar artık ritmik dalgalar üretmedi. Bu dalgalar olmadan taze beyin omurilik sıvısı devre dışı kalan beyin bölgelerinden geçemez ve sıkışan atıklar beyin dokusunu terk edemezdi.

Dalga düzeni uyku döngüleri sırasında değişiyor gibi görünüyor. Çalışma yazarlarının yazdığına göre çarpıcı olan şey, daha büyük genliğe sahip daha yüksek beyin dalgalarının sıvıyı daha fazla kuvvetle hareket ettirmesidir. Baş yazar ve nörobiyolog Jiang-Xie, “Beyin temizleme sürecinin bulaşık yıkamaya benzer olduğunu düşünüyoruz” diye açıklıyor. “Örneğin, tabağa sıçrayan çözünebilir atıkları temizlemek için büyük, yavaş, ritmik silme hareketleriyle başlıyorsunuz.” Ardından, tabak üzerindeki özellikle yapışkan yiyecek kalıntılarını gidermek için küçük alanları daha hızlı hareketlerle fırçalıyorsunuz. Beyin aynı zamanda temizleme yoğunluğunu atık malzemelerin türüne ve miktarına da uyarlıyor olabilir.

İnsan beyninin 3 boyutlu haritasının bu versiyonu, beyin yüzeyinden itibaren derinliklerine göre renklenen uyarıcı nöronları gösteriyor. Mavi nöronlar yüzeye en yakın olanlardır ve fuşya rengi olanlar en içteki katmanı işaretler. Numune yaklaşık 3 mm genişliğindedir.

İnsan beyninin atlası sinir biliminin hayalidir. Harvard   bilim insanları artık buna biraz daha yaklaştılar. İnsan beyninin tek bir milimetreküpünün nano ölçekli 3 boyutlu haritasını oluşturdular. Her ne kadar bu organın yalnızca bir kısmını kapsıyor olsa da (tüm beyin milyonlarca kat daha büyüktür), bu parça tek başına yaklaşık 57.000 hücre, 230 milimetre kan damarı ve yaklaşık 150 milyon sinaps içerir. Bu, insan beyninin bugüne kadarki en yüksek çözünürlüklü görüntüsüdür.

Yıkama, kesme, döşeme

Bern Üniversite Hastanesi’nden uyku araştırmacısı Albrecht Vorster, yayını övüyor. Glimfatik sistemin ilk tanımlanmasından bu yana, birçok araştırma grubu “gece beyin yıkama”nın kanıtlarını buldu, ancak teori tamamen tartışmasız değildi çünkü önemli ayrıntılar henüz açıklığa kavuşturulmamıştı. Washington Üniversitesi’nin araştırması artık bu boşluklardan birini kapatıyor ve olası bir temizlik mekanizmasını açıklıyor.

“Önemli olan, bu ritmik hareketlerin sinir hücrelerinin gerçek ateşleme düzeninden bağımsız olmasıdır”, dolayısıyla kendi görevleri vardır. Ayrıca bu olaylar neredeyse tamamen derin uykuda gerçekleşti. Vorster, uykunun beyni normal durumuna geri döndürdüğünü söylüyor; bu önemli çünkü “bir takım hastalıklar, daha sonra kümeler oluşturabilecek kalan protein kalıntılarıyla ilişkilidir” diyor Albrecht Vorster bey.

“Kirli beyin hastalıkları” olarak da bilinen bu hastalıklar arasında Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığı da vardı. “Yıllarca süren aşırı kısa uyku veya uyku bozukluklarından sonra hastalanma riski artıyor; örneğin nefes almada duraklamalarla birlikte horlama veya vardiyalı çalışma nedeniyle. Horlamadan, yeterli, düzenli, dinlendirici bir uyku bizi beyin hastalıklarından korur.”