Vücudumuzdaki Hücreler de Öğreniyor ve Hatırlıyor mu?
New York Üniversitesi’nden bilim insanlarının yaptığı yeni bir araştırma, hafızanın yalnızca beynimize özgü bir yetenek olmadığını ortaya koyuyor. Araştırmaya göre, beynin dışındaki bazı insan hücreleri de bilgi öğrenebiliyor ve depolayabiliyor. Bu bulgu, hafıza kavramına dair mevcut anlayışımızı kökten değiştirebilir.
Hücreler Nöronlar Gibi Davranıyor
Araştırmacılar, hücreleri öğrenme ritimlerini taklit eden sinyallere maruz bıraktıklarında, bu hücrelerin nöronlara benzer davranışlar sergilediğini gözlemlediler. Özellikle, uyarımlar tek seferde yoğun bir şekilde verilmek yerine, zamana yayıldığında hücrelerin tepkileri güçlendi. Bu durum, “aralıklı tekrar etkisi” olarak bilinen ve öğrenme süreçlerinde önemli bir rol oynayan prensibi akla getiriyor.
Araştırmanın baş yazarı Nikolay V. Kukushkin, “Öğrenme ve hafıza genellikle beyinler ve beyin hücreleriyle ilişkilendirilir, ancak çalışmamız vücuttaki diğer hücrelerin de öğrenebildiğini ve hafıza oluşturabildiğini gösteriyor” diyor. Bu çarpıcı sonuçlar, öğrenmenin yaşamın temel bir özelliği olabileceğini ve tüm hücrelerin zamanı ve bilgiyi işleme biçimine yerleşik olabileceğini düşündürüyor.
Vücut da Hatırlıyor
Bu keşfin merkezinde, ilk olarak 19. yüzyılda psikolog Hermann Ebbinghaus tarafından tanımlanan “aralıklı tekrar etkisi” prensibi yer alıyor. Bu prensip, bir konuyu sınavdan hemen önce sıkıştırmak yerine aralıklarla tekrar ettiğimizde daha iyi hatırlamamızın nedenini açıklıyor. Aralıklı tekrar etkisinin, insanlardan deniz salyangozlarına kadar birçok farklı hayvan türünde gözlemlendiği biliniyor. Daha da önemlisi, bu etki her zaman sinirsel aktiviteyle ilişkilendirilmiştir.
Kukushkin ve ekibi, bu nedenle aynı prensibin beyin dışında da geçerli olup olmadığını test etmeye karar verdiler. Deneylerinde, biri sinir dokusundan, diğeri ise sinir sisteminde hiçbir rolü olmayan böbrek hücrelerinden elde edilen iki farklı insan hücre türü kullandılar. Her iki hücre türü de, “hafıza geni” olarak adlandırılan ve CREB proteini tarafından kontrol edilen bir genin aktifleşmesi durumunda parlayan bir sinyal üretmek üzere genetik olarak tasarlandı. CREB, nöronların uzun süreli hafızayı pekiştirmesine yardımcı olan moleküler bir anahtardır ve vücuttaki neredeyse her hücrede bulunur.
Deneyin Aşamaları
Araştırmacılar, hücreleri beynin öğrenme sinyallerini taklit eden kısa kimyasal pulslara maruz bıraktılar. Her bir puls sadece üç dakika sürdü ve pulslar ya zamana yayılarak ya da tek bir uzun patlama halinde verildi.
Sonuçlar oldukça dikkat çekiciydi. Pulslar aralıklı olarak verildiğinde, hücreler daha parlak ve daha uzun süre parladı. Özellikle, pulslar arasında on dakika aralık olduğunda “hafıza geni” uyarım sona erdikten sonra saatlerce aktif kaldı. Buna karşılık, aynı miktarda uyarım tek seferde verildiğinde (yoğun bir düzen), parlama hızla kayboldu.
Tüm Hücrelerin Özelliği mi?
Bir denemede, dört aralıklı puls verilen hücreler, tek bir sürekli sinyal verilenlere kıyasla 24 saat sonra CREB kontrollü bir hafıza geninin 2,8 kat daha güçlü aktivasyonunu gösterdi. Burada meydana gelen olay, hücrelerin zamandaki bir örüntüyü -aralıklı sinyaller ile tek seferde gelen sinyaller arasındaki farkı- tanıması ve kodlamasıydı. Başka bir deyişle, depoladıkları bilgi, uyarımın zamansal yapısı, ritmi veya kimyasal pulsların zamanlamasıydı.
Kukushkin, “Bu, aralıklı tekrar etkisini yansıtıyor” diyor ve ekliyor: “Aralıklı tekrardan öğrenme yeteneğinin beyin hücrelerine özgü olmadığını, hücresel fonksiyonun temel bir özelliği olabileceğini gösteriyor.”
Deneyin sonuçları, hücrelerin sinir hücreleri veya böbrek hücreleri olmasına bakılmaksızın aynıydı. Hatta 24 saat sonra bile hücre, daha önce nasıl uyarıldığını “hatırlıyor”, çünkü belirli moleküler anahtarlar değişmiş halde kalıyor.
Kukushkin, IFLScience’a verdiği demeçte, “Bunun her iki hücre türünün de bir özelliği olduğuna inanmıyoruz – bu sadece tüm hücrelerin genel bir özelliği” diyor.
Düşündüğümüzden Daha Akıllılar
Eğer bu doğruysa, hafızanın bir beyne ihtiyaç duymadığı anlamına gelebilir. Bunun yerine, evrensel bir biyolojik süreç olabilir – hücrelerin ister bir sinir ağı isterse bir kan dolaşımı olsun, çevrelerindeki zamansal örüntüleri tespit etme ve depolama yolu.
Kukushkin, “Gelecekte, vücudumuza beyin gibi davranmamız gerekecek” diyor. “Örneğin, sağlıklı kan glikoz seviyelerini korumak için pankreasımızın geçmiş öğünlerimizin örüntüsü hakkında ne hatırladığını veya bir kanser hücresinin kemoterapinin örüntüsü hakkında ne hatırladığını düşünün.”
Bu kavram, tıbbı yeniden şekillendirebilir. Hücreler geçmişte ilaçlara veya besinlere maruz kalmayı “hatırlarsa”, tedavilerin veya öğünlerin zamanlaması içerikleri veya dozajları kadar önemli olabilir. Kukushkin, IFLScience’a “Belki tükettiğiniz besinlerin sırası önemlidir” diyor. “Belki bu besinler arasındaki boşluk önemlidir ve bu gelecekte yiyecekleri nasıl sindirdiğimizi, örneğin yağı nasıl depoladığımızı değiştirebilir.”
NYU ekibinin çalışması, basit hücrelerin bile zamanın geçişini kodlayabildiğini ve hayvanlarda hafızaya yol açan aynı moleküler mekanizma aracılığıyla deneyim izlerini koruyabildiğini gösteriyor. Bu, böbrek hücrelerinizin bir melodiyi veya çocukluk olayını hatırladığı anlamına gelmez, ancak örüntüleri kaydettikleri ve bir sonraki seferde farklı tepki verdikleri görülüyor. Kukushkin, “Sinirsel olmayan hücreler düşündüğümüzden çok daha akıllı” diyor.
Bu önemli bulgular, Nature Communications dergisinde yayınlandı ve hafıza konusundaki bilimsel tartışmalara yeni bir boyut kazandırdı.
