Memelilere Özgü Hücreler: Von Economo Nöronları!

Evrimsel süreçte, özellikle homininlerin (ortak atalarla birlikte tüm insansılar) kendi varoluşlarını fark etme süreci, diğer beyin hücrelerinden farklı bir gelişim gösteren tek bir özelleşmiş beyin hücresi tipine bağlanabilir. Bu beyin hücresi, evrimsel süreçte nispeten yeni evrimleşmiş olarak kabul edilebilir ve bu gelişme özellikle insansı primatlarda ve vücutlarının büyüklükleriyle kıyaslamalı olarak büyük beyne sahip memelilerde özfarkındalığı sağlamıştır.

Avustralyalı nörolog Konstantin von Economo’nun, 1926 yılında keşfettiği, diğer nöronlardan farklı bir morfolojiye sahip olan bu nöronlara von Economo nöronları veya kısaca VEN’ler denmektedir. VEN’ler normal nöronlardan yaklaşık 4 kat daha büyük olup spesifik bir şekle sahiptirler. Özel olarak fuziform (iğsi) şekilli olduklarından “iğsi nöronlar” olarak da adlandırılabilmektedirler. VEN'ler tek bir yönde tek bir apikal akson (sinyalleri ileten dallanma) ve kademeli olarak sivrilen büyük bir iğ şeklindeki soma (veya gövde) ile karakterize edilen spesifik bir memeli kortikal nöron sınıfıdır. Diğer kortikal nöronlar birçok dendrite sahip olma eğilimindedir ve VEN'lerin bipolar şekilli morfolojisi bu durumda karakteristiktir.

Dendritic architecture of the von Economo neurons

VEN’ler ön kortekse “sunum nöronları” olarak kabul görmektedir ve komşuları olan normal piramidal nöronlardan daha büyük olup daha hızlı sinyal iletiminde bulunurlar. Piramidal nöronların küçük bazal dendrit dizilerine nazaran daha geniş ve tekli bir bazal dendrit alanı kaplarlar. VEN’lerin evrimsel süreçte bu geniş ve tekli bazal dendritleri oluşturmaları, piramidal nöronların, gelişimleri sırasında bazal dendritlerinin gelişmesini birincil bileşende yoğunlaştırarak sekonder ve tersiyer dallanmayı baskılamak üzere gelişen bir modifikasyona bağlanabilir. Bu geniş ve tekli bazal dendritler sinyalleri daha hızlı iletmekte ve dolayısıyla büyük hacimli beyinlerin daha verimli çalışmasını sağlamaktadır.

VEN'ler hakkında von Economo'dan sonra kayda değer incelemelerde bulunan diğer bir isim John Allman'dır. Allman ve çalışma arkadaşları, 1999 yılında özellikle büyük maymunlar, Afrika filleri ve büyük deniz memelilerinin beyinlerinde von Economo nöronlarına rastladılar. Daha sonra makak maymunları ve rakunlarda da gözlendi. Bu gelişme o yıllarda büyük bir keşif niteliğindeydi çünkü VEN'lerin geçmişte yalnızca büyük maymunlar, insanlar ve insansılarda bulunduğu düşünülüyordu. Afrika filleri, balina ve yunus türlerinde VEN'lerin keşfedilmesi, bu canlıların da insana benzer bilişsel farkındalık yaşadığını göstermeliydi. Daha sonra yapılan deneyler sonucu, büyük beyinlere sahip olan memelilerin bahsedilen bilişsel farkındalığı tam anlamıyla deneyimleyemeseler bile yine de bir özfarkındalığa ve çevrelerinin bilincinde olma yeteneklerine sahip olabilecekleri anlaşıldı.

Research Gate

Bu çalışmaların sonucunda von Economo nöronlarının büyük maymunlarla ortak atalarımızda yaklaşık 15-20 milyon yıl önce evrimleşmeye başladığı keşfedilmiş ancak filler ve deniz memelileri ile ortak bir nokta tam olarak belirlenememiştir. Büyük olasılıkla yakınsak evrim ürünü olduğu düşünülüyor. Bu bağlamda bizimle ortak atası bulunmayan büyük cüsseli memeli canlıların aynı ölçüde büyük beyinlere sahip olanlarında ise, kendi ortak atalarında bu nöronların yine aynı amaç uğruna evrim geçirdiği sonucuna varılmıştır. Yani büyük beyne sahip memeli canlılarda, beyinlerini yüksek çevre bilincine ait bir şekilde çalıştırabilmek ve birbirlerini tanıyıp sosyal birliktelikler kurabilmek adına bu özelleşmiş nöronlar evrimleşmiş olabilir. İnsanlardaki VEN sayısının deniz memelilerinden 3 kat fazla olabileceği düşünülüyor!

VEN’ler çoğunlukla beyinde ön singulatta ve ön insulada dağılım gösterirler. Prefrontal kortekste de bulunmaktadırlar, ancak beynin diğer bölümlerinde rastlanmamıştır. İnsansı primatlarda ön insula ve ön singulat, özellikle gelişmiş organizmaların sahip olduğu, fiyolojik homeostazı sağlama amaçlı (vücut dengesini sağlama) duyusal girdileri işlemekle görevlidir. Örneğin kaşıntı, ağrı-acı, tensel temas, sıcaklık ve soğukluk gibi hisler beynin bu bölümlerinde değerlendirilir. Bu bölgelerin aynı zamanda çeşitli duygular karşısında da aktif hâle geldiği görülmüştür.

Smithsonian Magazine

Ayrıca yoğun bir şekilde VEN içeren ön insula ve ön singulat bölgelerinin bu yaşamsal fonksiyonları yerine getirmenin yanında, özfarkındalığı sağlama ve kritik durumlarda karar verme fonksiyonlarından da sorumlu olduğu keşfedilmiştir. Bu durumun insanlar ve insansılarda keşfedilmesi üzerine VEN’lere, “insanı insan yapan nöronlar” bile denmiştir.

VEN’lerin çeşitli nöropsikiyatrik hastalıklarda rol aldığı bilinmektedir. Özellikle fronto-temporal demansın (bunama) başlangıç aşamalarında VEN’ler saldırıya uğrar. Fronto-temporal demans, beynin en çok VEN barındıran bölgelerinde meydana geldiği için bu zihinsel bozuklukta empati, sosyal farkındalık ve öz kontrol devre dışı kalır. Burada ön singulatta yer alan VEN’lerin %74’ü yok olmuştur ve kalan VEN’ler de çoğunlukla işlevsizdir.

Case Western Reserve University

Fronto-temporal demans normal demans aksine genç yaşlarda ortaya çıkabilmekte ve zamanla hastalık tablosu kötüleşmektedir. 50'li, 60'li ve hatta 20'li yaşlarda veya 80'li yaşların sonlarında gelişmeye başlayabilmektedir. Alzheimerdan farklı olarak hafıza yitiminden ziyade, frontal ve temporal lobda gerçekleşen fonksiyon kaybı sonucu dil işlevinde azalma ve davranış bozuklukları ile karakterizedir. Bu bölgelerde ölen nöronlar, çoğunlukla VEN'ler yıllar geçtikçe kötüleşen bir demans tablosuna neden olmaktadır. Fronto-temporal demans VEN'ler dışındaki komşu nöronları genellikle etkilememektedir. Hastalığın yalnızca VEN'leri hedef aldığını ve bu yüzden bireyin sosyal fonksiyonlarında büyük kayıplar yaşandığı düşünülmektedir.

Sonuç olarak von Economo nöronları, çoğu bilim insanına göre "bizi biz yapan" özelleşmiş hücreler ve bu hücreler herhangi bir şekilde zarar gördüğünde insan olmanın başlıca gerektirdiği fonksiyonlar yok oluyor. Yaklaşık 13 milyon yıl önce ortak atalarımızda, günümüz Homo sapiens'e ulaşabilmek için başlayan zihinsel evrim sayesinde seçilim gösteren bu özel hücreler, modern insan beynini oluşturdu ve gelişmiş bilişsel yetenekleri ortaya çıkararak insanı diğer canlılardan farklı hâle getirdi. Bu yetenek bizi özel kılsa da dünyadaki diğer memeli canlıların da bu yeteneği sergiliyor olmaları, onlardan aslında o kadar da farklı olmadığını gösteriyor.