Beyinde anıların nasıl saklandığına dair önde gelen görüş, öğrenme sırasında ilgili nöronlar arasındaki bağlantıların güçlenip fiziksel olarak büyüdüğü yönünde. Bu çerçevede sinapsların yapısı ve gücü, anının biyolojik izi olarak kabul ediliyor. Ancak bu modelin önemli bir zorluğu var: Sinaptik bağlantılar kalıcı ve sabit yapılar değil. Aksine, günler içinde belirgin biçimde değişebilen, yeniden şekillenebilen ve kısmen kaybolabilen plastik bir sistemden söz ediliyor. Bu da yıllarca sürebilen anıların, bu kadar hareketli bir biyolojik altyapıda nasıl korunduğu sorusunu gündeme getiriyor.
Japonya’daki Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University’den nörobilimci Kazumasa Tanaka ve ekibi, bu soruyu daha sert bir testten geçirmeye çalıştı. Ekip, farelerde kış uykusuna benzer yapay bir durum oluşturarak sinaptik düzeni olağandan çok daha dramatik biçimde bozdu. Science dergisinde yayımlanan çalışmaya göre bu müdahale, sinapsların yarıdan fazlasının durumunu fiilen ortadan kaldırdı. Buna rağmen farelerin anılarını korumuş göründüğü bildirildi. Sonuç, belleğin yalnızca tek tek sinapsların anlık fiziksel durumuna indirgenemeyeceğine işaret eden önemli bir bulgu olarak öne çıkıyor.
Doğal kış uykusu denildiğinde akla genellikle sincaplar, hamster’lar ve ayılar geliyor. Ancak araştırmacıların dikkat çektiği nokta, bu durumu başlatan sinir devresinin memeliler arasında korunmuş olması. Yani doğada kış uykusuna yatmayan türlerde de benzer bir biyolojik devre bulunabiliyor. Fareler de buna dahil. Bu ortak devre sayesinde araştırmacılar, doğada gözlenmeyen bir özelliği laboratuvar ortamında tetikleyebiliyor.
Bu alandaki temel adımlardan biri, Haziran 2020’de Takeshi Sakurai liderliğindeki ekip tarafından geliştirilen yöntem oldu. University of Tsukuba’dan nörobilimci Sakurai, Tanaka’nın çalışmasında da yer alan araştırmacılardan biri. Geliştirilen teknik, hipotalamus bölgesindeki “Q nöronları” olarak adlandırılan bir nöron topluluğunu yapay olarak aktive etmeye dayanıyor. Bu aktivasyon sonucunda farelerde kış uykusuna benzer bir fizyolojik durum başlatılabiliyor.
Araştırmacılar bu durumu, “Q-neuron-induced hypothermia and hypometabolism” ifadesinin kısaltması olan QIH adıyla tanımlıyor. QIH sırasında farelerin vücut sıcaklığı yaklaşık 20° Celsius seviyesine kadar düşürülebiliyor. Bunun yanında kalp atış hızı ve solunum hızı da belirgin şekilde azalıyor. Başka bir deyişle organizma, enerji tüketimini azaltan ve yaşam fonksiyonlarını yavaşlatan bir moda geçiyor. Bu tablo, gerçek kış uykusuna oldukça yakın bazı biyolojik özellikler taşısa da araştırmacılar bunun hangi ölçüde “gerçek” kış uykusu sayılacağı konusunda temkinli davranıyor.
Burada kıyaslama önemli. Ayılar kış uykusu benzeri bir durumda metabolik gereksinimlerini azaltıyor, ancak vücut sıcaklıkları yaklaşık 36° veya 37° Celsius civarında kalıyor. Spektrumun diğer ucunda ise çok daha derin kış uykusuna giren bazı sincap türleri bulunuyor; bu hayvanlarda vücut sıcaklığı donma noktasına oldukça yaklaşabiliyor. Yapay olarak oluşturulan bu durum ise araştırmacılara göre iki uç arasında bir yerde duruyor. Yani ne ayılardaki kadar yüzeysel, ne de bazı küçük memelilerdeki kadar aşırı derin bir tablo söz konusu.
Çalışmanın asıl dikkat çekici tarafı, bu fizyolojik durumun beyindeki bağlantılar üzerindeki etkisi. Eğer anılar yalnızca sinapsların mevcut fiziksel düzenine sıkı sıkıya bağlıysa, sinaptik yapının büyük ölçüde bozulmasıyla birlikte bellekte de ciddi kayıplar beklenebilir. Ancak araştırma ekibinin gözlemi bunun tam olarak gerçekleşmediğini gösteriyor. Sinapsların yarıdan fazlasının durumu silinmiş olmasına rağmen, farelerin anıları tamamen ortadan kalkmış görünmüyor. Bu da belleğin daha dağıtık, daha dayanıklı ya da yeniden kurulabilir bir temsil biçimine sahip olabileceği olasılığını güçlendiriyor.
Bu bulgu, sinaptik plastisite ile uzun süreli anıların kalıcılığı arasındaki çelişkiyi anlamak açısından değerli. Nöral devreler günler içinde yeniden düzenlenebiliyorsa, yıllar süren anıların yalnızca tekil bağlantıların sabit kalmasına bağlı olmaması mantıklı görünüyor. Yapay kış uykusu modeli, araştırmacılara bu soruyu deneysel olarak sınamak için güçlü bir araç sunuyor. En azından bu çalışma, beynin anıları korumak için düşündüğümüzden daha esnek ve daha dayanıklı mekanizmalara sahip olabileceğini gösteren önemli bir işaret veriyor.
