İnsan Belleğinin Genetik İmzası: Hafızamız, Genlerimizin Neresinde?

Anıların kaydolduğu insan belleğinin, anatomik ve işlevsel boyutu günümüzde net bir şekilde bilinmektedir. Ancak belleğin biyolojik mekanizması hâlâ tam anlamıyla anlaşılabilmiş değil. Beyinde kortikal ve subkortikal olarak bulunan bölgelerde bellek işlevi gerçekleşmektedir. Kortikal ve subkortikal beyin bölgeleri bellek işlenmesinde sergiledikleri ortak ilişkinin yanı sıra, belirgin bir genetik imza koleksiyonu içerir. eNeuro’da yayımlanan yeni bir çalışma, beynin anıları nasıl şekillendirdiğine ve potansiyel genlerin ileri araştırmalarda nasıl incelenebileceğine yönelik anlayışı geliştirebilecek nitelikte.

Tan ve ekibi, insan belleğinin içerdiği gen imzalarını tanımlamak için, hafıza ile bağlantılı beyin bölgelerindeki gen ifadelerinin dağılımını analiz etti. Araştırma ekibi bu analizi gerçekleştirebilmek için, nöro-görüntüleme veri tabanı aracılığıyla hafıza bölgelerinde bulunan ve yaklaşık 24000 adet gene ait ifadeleri içeren Allen İnsan Beyin Atlası’nı incelediler. Ekip daha sonra, inceledikleri gen ifadelerini, biyoinformatik kullanarak gen imzalarına saflaştırdı. Analiz, enhortinal korteksi de içeren kortikal bellek bölgesinde ifade olmak üzere bir dizi ve hipokampüsü de içeren subkortikal bellek bölgesinde de farklı bir dizi benzersiz geni açığa çıkarabildi.

Research Gate

Bu çalışmayı yürüten bilim insanları, kortikal ve subkortikal bellek bölgelerinde işlevsel olarak tanımlanmış gen ifadelerini, makro ölçekte nöro-görüntüleme ile mikro ölçekte gen ifadeleri arasında uzaysal bir bağıntı oluşturmaya dayanan denetimsiz bir sistem kurdular. Kortikal ve subkortikal bellek bölgelerinden ifade olunan genlerin immün ve epigenetik regülasyonda görev aldığı görüldü. Subkortikal bellek bölgesinden ifade olunan genlerin nörogenetik ve glial hücre farklılaşmasıyla (glia: nöronlar için destek hücreler), kortikal bellek bölgesinden ifade olunan genlerin ise transkripsiyon regülasyonu, sinaptik plastisite ve glutamat reseptör sinyalizasyonuyla ilişkili olduğu saptandı.

eNeuro

eNeuro

Bu noktada, kortikal ve subkortikal bellek bölgesinin aynı genleri paylaşabileceği unutulmamalıdır. Gen düzeyinde, zenginleştirilmiş bölgeler için bu iki bellek bölgesinde görev alan genlerin birbirinden farklı olduğu düşünülüyordu. Ancak yapılan çalışmalarla kortikal ve subkortikal bölgelerin, düşük yüzdelikte bir gen topluluğunu ortak olarak kullandığı anlaşıldı.

eNeuro

Sonuçlar hayvanlar üzerinde onaylandı ve kontrollü bilişsel fonksiyonla kıyaslanarak hafızaya bağlı süreçlerin ve genlerin tanımlanması üzerinde yüksek etkili olduğu anlaşıldı. Beyinde işlev gören insan hafıza genlerini tanımlamak için kortikal ve subkortikal hafıza genleri arasındaki farklar ve örtüşmeler karşılaştırıldı. Kortikal ve subkortikal bölgeler arası gerçekleşen gen örtüşmeleri üzerinde özellikle duruldu. Çünkü bu örtüşmeler bir bütün olarak hafıza fonksiyonunun altında yatan genlerin varlığı ile destekleniyor. Yani genel anlamda belleğin, bellek bölgelerinde yer alan gen imzaları ile olan ilişkisine ışık tutuyor.

Gerçekleştirilen bu çalışma ile bilişsel sistemlerin genetiğini anlamak için insan merkezli bir yaklaşım sağlanmış ve gelecekteki deneysel araştırmalar için potansiyel gen adaylarının belirlenebilmesi mümkün hâle gelmiştir.