Bireysel Beyin Farklılıkları Mental Yetenekleri Şekillendiriyor

Herkes farklı kişilik özelliklerinin karışımına sahip: Kimimiz dışa dönük, kimimiz zor bir kişilik ve kimimiz evhamlıyız. Yapılan yeni bir çalışma, beynin de hem anatomik hem de akıl ve hafıza gibi zihinsel faktörleri etkileyen farklı karakterlere sahip olduğunu öne sürüyor.

Sonuçlar NeuroImage dergisinde yayımlanmakta.

Çalışmanın lideri, University of Illinois’den sinirbilim profesörü ve aynı zamanda Beckman Institute for Advanced Science and Technology üyesi olan  Aron K. Barbey: “Bilişsel sinirbilimde temel odak araştırmalardan biri zekanın beyin yapısı ve fonksiyonlarındaki bireysel farklılıklar tarafından nasıl şekillendirdiğinin anlaşılmasıdır.” diyor.

Yıllarca, bilişsel sinirbilimciler beynin belli bölgeleri ile genel zeka veya hafıza gibi zihinsel süreçler arasında ilişki bulmaya çalıştı.

Günümüze kadar, araştırmacılar beyin yapısı ve işlevlerinin kapsamlı ölçümlerini bir analizde başarılı bir şekilde bir araya getirebilmiş değildi.

Barbey ve ekibi ise beynin tüm yapısına ait büyüklüğü ve şekli ölçtü.

 

Beckman Institute’te doktora sonrası araştırmacı ve makalenin baş yazarı olan Patrick Watson: “Sinir lifi demetleri, ak madde kanalları, hacmi, kortikal (kabuksal) kalınlık ve kan akışını inceleyebildik. Ayrıca, yürütme özellikleri ve işler bellek gibi bilişsel değişkenlere de aynı anda bakabildik.” diyor.

Bağımsız bileşen analizi denilen bir istatistiksel yöntem kullanarak, araştırmacılar birbiriyle ilişkili olan ölçümleri dört özgün özellik altında gruplandırdı. Bu dört özellik birlikte bireylerin beyinlerindeki anatomik farklılıkları açıkladı. Özellikler, genelde beyin büyüklüğü ve şekli ile bireyin yaşı gibi beyin biyolojisindeki farklılıklardan kaynaklanmaktaydı.  Bu faktörler insanlar arasındaki bilişsel yetenek farklılıklarını açıklayamadı. Araştırmacılar sonrasında bu dört özellik ile açıklanamayan beyin farklılıklarını inceledi. Geriye kalan bu farklılıklar zeka ve hafıza gibi bireysel farklılıklarla açıklandı.

“Genel zekayı belirleyen ve zeka için önemli bir spesifik beyin ağı olan frontoparyetal ağdaki farklılıklardan sorumlu bilişsel-anatomik özellikleri belirleyebildik.” diyor Barbey.

Watson: ” Bu çalışmada raporlanan 4 özellik beynin insanlar arasında nasıl farklılık gösterdiğini incelemek için özgün bir yöntem. Bu bilgi, araştırmacılara bilişsel yeteneklerdeki çok belli olmayan farklılıkları çalışmaları konusunda yardımcı olabilir. Beyinler yüzler kadar farklı ve bu çalışma bizim ‘normal’ beynin nasıl olduğunu anlamamıza yardımcı oldu. Beklenmeyen beyin farklılıklarına bakarak, beynin hafıza ve zeka gibi şeylerle ilgili kısımlarına doğru yönelebiliyoruz  “diyor.

 


Kaynak :

  • Bilimfili,
  • P.D. Watson, E.J. Paul, G.E. Cooke, N. Ward, J.M. Monti, K.M. Horecka, C.M. Allen, C.H. Hillman, N.J. Cohen, A.F. Kramer, A.K. Barbey.Underlying sources of cognitive-anatomical variation in multi-modal neuroimaging and cognitive testing.NeuroImage, 2016; 129: 439 DOI: 10.1016/j.neuroimage.2016.01.023

Alzheimer’ı Engelleyebilecek İmplant Geliştirildi

Alzheimer hastalığı ile ilgili en son gelişmede, EPFL’den (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) bilim insanları, hastanın bağışıklık sistemini hastalığa karşı uyarabilen implant edilebilir (yerleştirilebilir) kapsül üretmeyi başardıklarını açıkladı.

Alzheimer hastalığının gelişimi ile ilgili hipotezlerden birisine göre, hastalığın sebeplerinden birisi amiloid beta (amyloid-β) proteininin beynin farklı yerlerden aşırı birikmesidir. Bunun sonucunda da nöronlar için zehirli (toksik) etkiler gösteren protein plakların oluşmasına sebep olmaktadır.

Bu plaklarla baş etmenin en etkili yöntemi amiloid-β proteinlerini hedefleyip onlara bağlanabilecek antikorları kullanmaktır. Çünkü antikorlar bağışıklık sistemini, kendi bağlandıkları şeye saldırıp yok etmeleri için uyarabilmektedir. Bu tedavi biçiminden maksimum verimlilik sağlamak için ilk bilişsel düşüşlerin yaşanmasından daha önce uygulanması gerektiği düşünülüyor. Böylelikle Alzheimer hastalığının öncülü olabilecek bilişsel yetenek azalmaları, demansiya gibi rahatsızlıklar dahi, plak oluşumu engelleneceği için önlenebilir olacaktır. Ne var ki, bu terapi üst üste aşı enjeksiyonları uygulanmasını gerektirdiğinden belirli yan etkiler üretebiliyor.

Şimdi ise EPFL’den bilim insanları antikorları sürekli iğnelerle deri altına vermek yerine, sürekli ve güvenli biçimde hastanın beyninin içine antikorları salgılayabilecek implant geliştirmeyi başardı ve bulgularını  Brain dergisinde yayımladı.

Patrick Aebischer’in EPFL’deki laboratuvarında amiloid-β’ya karşı antikorlar üretmek üzere genetik olarak modifiye edilmiş hücreleri barındıran kapsüller üretildi. Derinin altındaki dokuya yerleştirilen kapsüllerden, kan dolaşımının içine sürekli biçimde kapsülün içindeki hücreler tarafında sentezlenen antikorlar salınıyor. Bu antikorlar daha sonra kan-beyin bariyerini (blood-brain barrier) aşarak hedefleri olan amiloid-β plaklarına ulaşıyorlar.

alzheimer-engelleyen-implant-bilimfilicom
Görselin üst panelinde açık mavi renkte görülen kapsül içerisinde antikor üreten (pembe ile gösterilen) hücreleri barındırıyor ve kafa derisinin altına yerleştiriliyor. Aşağı kısımda ise (solda) kapsülle tedavi edilmeyen beyindeki amiloid beta plakları siyah noktalarla gösterilirken, (sağda) kapsül ile terapiden sonra amiloid betaların miktarındaki gözle görülür azalma gösteriliyor. Telif : Patrick Aebischer (EPFL)

Kapsülün temeli 2014 yılında Aebischer’in laboratuvarında yayımlanan dizayna dayanıyor. Birbirine polipropilen film ile tutturulan iki geçirgen zardan oluşan kapsül makrokapsülleme cihazı (ing. macroencapsulation device) olarak anılıyor. Kapsülün toplam uzunluğu 27 milimetre, eni 12 milimetre ve kalınlığı 1.2 milimetre ve hücre büyümesini kolaylaştıran hidrojel barındırıyor.

Kapsülün içindeki hücreler ise çok büyük bir önem arz ediyor. Bu hücrelerin hem antikorları üretebilmeleri gerekiyor hem de yerleştirildikleri canlının bağışıklık sistemini kendi üzerlerine çekmemek için o bireye biyolojik olarak uyumlu olmaları gerekiyor. Bu ikinci sorun her transplant işleminde aşılması gereken bir sorundur. Tam da bu noktada kapsülün zarları devreye giriyor ve hücreler için bireyin bağışıklık sistemine karşı bir kalkan görevi görüyor. Bu koruma sayesinde bir tek donörden alınacak hücreler birden fazla hasta için kullanılabilir hale geliyor.

Kapsülün içine yerleştirilmeden önce hücreler, özel olarak amiloid-β proteinlerini tanıyarak hedefleyebilecek antikorları (savunma molekülleri) üretmek üzere genetik olarak modifiye ediliyor. Bu hücreler tercihen kas dokusundan alınıyor ve dışlarını kaplayan geçirgen zar, kapsülün çevresinden gerekli olan besinlerin ve moleküllerin kapsül içine alınmasını sağlıyor.

Fareler üzerinde test edilen mini-cihaz büyük bir başarı gösterdi. Alzheimer hastalığını simüle edecek biçimde üretilen fareler üzerinde yapılan deneylerde, beyindeki amiloid-β plaklarında ciddi bir azalma gözlemlendi. Dahası, 39 haftalık süre boyunca kapsülden yayılan antikorlar sayesinde beyinde daha fazla amiloid-β plağı oluşmadığı tespit edildi. Tedavi sayesinde ayrıca, Alzheimer’ın işaretlerinden biri olan amiloid-tau proteininin fosforilasyonunda da azalma görüldü.

Bağışıklık sistemini; güvenli, sağlıklı ve sürekli biçimde antikorlar vererek uyarmayı ve bu yolla da Alzheimer hastalığının biyoişaretlerinin miktarlarında azalmayı sağlayan bu yöntemin, diğer nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde de kullanılabileceği öngörülüyor.


Kaynak :

  • Bilimfili,
  • Aurélien Lathuilière, Vanessa Laversenne, Alberto Astolfo, Erhard Kopetzki, Helmut Jacobsen, Marco Stampanoni, Bernd Bohrmann, Bernard L. Schneider, Patrick Aebischer. A subcutaneous cellular implant for passive immunization against amyloid-β reduces brain amyloid and tau pathologies. Brain, 2016; aww036 DOI:10.1093/brain/aww036