İnsan beynini taklit edebilen dokular geliştirildi

Japon ve Fransız sinirbilimciler, laboratuvar şartlarında yetiştirilen insan beynini taklit edebilen dokuları birbirine bağlamak için yepyeni bir teknik geliştirdi. Araştırmacıların ortaya koyduğu yeni teknik esasında insan beyninin doğal dinamiğine benzemesiyle de dikkatleri üstüne çekiyor. Beynin gelişim mekanizmalarını ve işlevlerini tam olarak incelemek zor olmaya devam etse de araştırmacılar, spesifik bölgeler arası bağlantıların ve oluşturdukları devrelerin birçok beyin işlevi için önemli olduğunu idrak etmeye başladılar.

İnsan beyninin anlaşılması için kritik bir gelişim

Hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar, beyin yapısı ve işlevindeki türler arasındaki farklılıklar nedeniyle sınırlı kalıyor. Öte yandan laboratuvarda yetiştirilen beyin hücreleri de insan beynindeki hücrelerin karakteristik bağlantılarından yoksun olma eğilimiyle ayrı bir zorluk oluşturuyor. Daha önce yapılan çalışmalarda laboratuvar koşullarında beyin devreleri oluşturulmaya çalışılmış ve bu alanda ilerleme kaydedilmiş olsa da karakteristik eksikliği araştırmaları sınırlamıştı.

Şimdi ise Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacılar, insan kök hücrelerinin beyin taklidi yapan yapılar halinde büyütüldüğü deneysel bir doku olan “nöral organoidler” arasında daha fizyolojik bağlantılar oluşturmanın bir yolunu buldu. Bu özel dokular, insan kök hücrelerinin beyin gelişimini taklit etmek üzere 3 boyutlu yapılar halinde büyütüldüğü deneylerde oluşturuluyor. Elip, organoidleri canlı bir insan beynindeki farklı alanları birbirine bağlayan köprülere benzeyen aksonal demetleri birbirine bağlayarak yaptı.

Aksonal demetlerle bağlanan serebral organoidler, tek organoidlerden veya önceki tekniklerin kullanıldığı organoidlerden daha karmaşık aktivite gösterdi. Buna ek olarak, 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 görüldü.

Plastisite olukça önemli çünkü araştırmacıların beyin benzeri yapıların değişikliklere nasıl tepki verdiğini ve uyum sağladığını anlamalarına yardımcı oluyor. Bu da yapay beyin dokularının nasıl işlediği hakkında daha fazla şey öğrenmek anlamına geliyor.

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 derin işlevden sorumludur.” diyor.

Beyin ağlarındaki değişikliklerin çeşitli nörolojik ve psikiyatrik durumlarla ilişkilendirildiği göz önüne alındığında, beyin ağlarının daha iyi anlaşılması önemli. Laboratuvarda yetiştirilen dokuların dinamiğinin anlaşılması bu ağların farklı durumlarda zaman içinde nasıl oluştuğu ve değiştiğinin keşfedilmesi sağlayabilir. Bu da bilim insanlarını daha iyi tedavilere götürebilir.