Nobel ödülleri ‘Sinir bilimine'

Bu yıl tıp veya fizyoloji Nobel ödülü üç bilim insanına verildi. Biri İrlanda kökenli Amerikalı, diğer ikisi Norveçli olan üçlünün ödüllendirilme nedeni, ‘Nerede olduğumuzu ve nereye gideceğimizi nasıl biliyoruz?’ sorusunu cevaplamış olmaları...

2014 tıp veya fizyoloji Nobel ödülünü, hayatlarını sinir bilimine adamış olan üç bilim insanı aldı. Meslektaşları, yolları yaklaşık 20 yıl önce Londra’da kesişmiş olan bu üçlünün bilime çok büyük katkılar yaptığı görüşündeler. Buluşlarının ‘Alzheimer’ gibi çaresiz beyin hastalıklarının daha iyi anlaşılmasını sağlayacağını söylüyorlar.
Nobel ödüllerinin verildiği İsveç’deki Karolinska Enstitüsü’nden geçen pazar günü yapılan açıklamada “Üç bilim insanı yüzyıllar boyunca filozofları ve bilimle uğraşanları meşgul eden bir problemi çözdüler. Beynimizin bulunduğumuz yerin haritasını nasıl çizdiğini ve ulaşacağımız yerin yolunu nasıl bulup, gidebildiğimizi keşfettiler” deniyordu.

Ödülün yarısını alacak

Ödül sahiplerinin en kıdemlisi olan 75 yaşındaki John O’Keefe İrlanda’dan Amerika’ya göç etmiş bir ailenin çocuğu. New York’ta doğmuş. Üniversiteyi doğduğu şehirde bitirmiş. Doktorasını Kanada’da McGill Üniversitesi’nde yapmış, 1967’de Londra’da ‘University College’ adlı üniversitede çalışmaya başlamış. Hâlâ orada çalışıyor.
Nobel ödül komitesi 1.1 milyon dolarlık ödülün yarısını O’Keefe’e verildiğini açıkladı.

Nerede olduğumuzu nasıl biliyoruz?

Diyelim ki yeni bir şehre gittiniz. Yolda giderken gördüğünüz, bir meydan ve heykel, stadyum, alış veriş merkezi, saat kulesi gibi ilginç yerleri hafızanıza kaydedersiniz. İşte Profesör O’Keefe’in keşfettiği hipokampustaki konum hücrelerinin de yaptığı bu. Gidilen yeni yerleri ve her hangi bir anda nerede olunduğunu kaydetmek.

O’Keefe 1971’e kadar sıçanlarla yaptığı deneylerde hayvanların nerede olduklarını beynin ortasındaki ‘hipokampus’ denilen bir organ sayesinde bildiklerini buldu. Bir sıçanın hipokampusuna koyduğu ince iğneler aracılığıyla yaptığı kayıtlar, hayvanın her gittiği yerde ayrı bir grup hücresinin faal hale geçtiğini ortaya çıkardı.
‘Konum hücreleri’ adını verdiği bu bölgelerin öğrendikleri yerleri unutmadıklarını keşfetti. Böylece sıçanın beyninde gittiği yerlerle ilgili bir harita oluştuğu sonucuna vardı. Giderek sayısı artan haritaların bir araya getirilmesiyle sıçanın genişleyen bir çevrede nerede olduğunu bilebilir hale geldiğini anladı.
O’Keefe’nin buluşları önceleri geleneksel bilim çevrelerince ciddiye alınmadı, hatta küçümsendi. Lakin, yıllar içinde gözlemlerinin doğruluğunu destekleyen kanıtlar çoğaldı. Bilim çevrelerinde çığır açan bir bilim insanı olarak görülmeye başlandı.

Hİpokampus

Hipokampus beynimizin alt ortasında yer alan bir bölümüdür. Adı eski Yunanca ‘At’ demek olan ‘hippos’ ve deniz canavarı anlamına gelen ‘kampos’ kelimelerinden gelir. Beynin iki yarım küresinde birer parçası vardır. Sadece nerede olduğumuzu ve nereye gideceğimiz değil hafızayla ilgili birçok fonksiyon da hipokampusun görev alanıne girer. Alzheimer, kafa travmaları ve beyin iltihaplarının yanı sıra uykusuzluk ve stres de hipokampusu olumsuz etkiler.

Beyindeki koordinatlar

Gittiğiniz yeni şehirde tarihi bir binayı görmek istiyorsunuz. Bunun için bir haritaya ihtiyacınız var. Haritadaki koordinatları kullanarak hangi yoldan gideceğinizi ve dönüş yolunuzun hangisi olduğunu belirleyebilirsiniz. Beynin hipokampusa yakın olan bölgesindeki hücreler de, benzer şekilde, biyolojik koordinat sistemini kullanıp, bulunduğunuz yerleri de hesaba katarak sizi yönlendiriyor.

Moserler yaptıkları hayvan deneylerinde hipokampusun yakınındaki bir beyin bölgesindeki hücrelerin farklı faaliyetleri olduğunu saptadı. Sıçan hareket ettikçe hipokampusa yakın ama onun dışındaki bazı beyin hücrelerinin farklı biçimde uyarıldığını gözlemlediler.
Hayvan yerde enine ve boyuna çizilmiş sanal bir koordinat sisteminin üstünde dolaşıyordu. Enine veya boyuna çizgilerin birini geçince hücrelerde hemen bir uyarı oluşuyordu. Bu gözlemler araştırmacıları sıcanın beyninde bir koordinat sistemi oluştuğu sonucuna götürdü. Denizciler nasıl enlem ve boylamlardan oluşan bir koordinat sistemi kullanıyorsa, hayvanların da benzer bir sistemi kullanarak yollarını buldukları sonucuna vardılar.

Karı koca Moserler

Altmışların ilk yıllarında Profesör O’Keefe üniversiteyi bitirirken Norveç’te doğan May-Britt ve Edvard, Oslo Üniversitesi’ndeyken tanışır ve evlenirler. Aynı alanda beraber çalışan karı koca, araştırmalarını Trondheim Üniversitesi’nde sürdürmektedir. Moserler 1996 yılında Profesör O’Keefe’in araştırma laboratuvarında çalışmışlar. Hipokampus hücrelerinin faaliyetlerini kaydetmeyi orada öğrenmişler.
Nobel ödüllerinin 114 yıllık tarihinde karı koca bir çiftin ödüle layık görülmesi ilk değil. Biri fizik, biri kimya, biri ekonomi ve biri tıp dalında olmak üzere daha önce 4 evli çiftin Nobel ile ödüllendirildiğini biliyoruz.

Bir harita var mı!

O’Keefe’in bulduğu, hipokampustaki konum hücreleriyle beraber koordinatları sağlayan beyin hücrelerinin insanda da var olduğunu gösteren kanıtlar var. Beyin ameliyatları sırasında ve ‘MRI’ gibi modern görüntüleme yöntemleriyle yapılan araştırmalar, sıçanlarda olduğu gibi bizim beynimizde de, nerede olduğumuzu bildiren ve bir yerden bir yere gidebilmemizi sağlayan bir hücre şebekesi olduğunu gösterdi.
Son yıllarda akıllı telefonlarda ve arabalarda kullandığımız, kısaca ‘GPS’ denilen küresel konumlandırma sisteminden çok daha üstün olan bir seyrüsefer sistemimiz var. Hipokampus ve çevresindeki hücrelerin oluşturduğu sistem bozulduğu zaman nerede olduğumuzu bilemez oluyor, bir yere gitsek evimize geri dönemiyoruz.
Alzheimer hastalığının erken döneminde hipokampus ve yakınındaki beyin bölgesi hasarlanır. Bu nedenle hasta olan kişi evinden yalnız başına çıkacak olursa, çevresini tanımaması, nerede olduğunu ve nereye gideceğini bilemeyip kaybolması ender olmayan bir durumdur.

Londralı taksi şöförünün beyni

Bilim insanları hayvanlarda beynin bazı bölümlerinin kullanıma bağlı olarak büyüdüğünü veya küçüldüğünü uzun süredir biliyor. İnsanlarda da benzer değişikliklerin olduğunu gösteren araştırmalar var. Bunların en ilginçlerinden biri 2000’li yılların başında Kanada’daki McGill Üniversitesi bilim insanlarının Londra taksi şöförleri üstünde yaptığı bir araştırma.
Yollar karmakarışık
Londra, İstanbul gibi yolları çok karmaşık olan, sokak isimlerinin, trafik yönlerinin hiçbir sisteme bağlı olmadığı eski bir şehir. Enine ve boyun cetvelle çizilmiş caddelerin ayrırdığı, yol bulmanın çok kolay olduğu New York gibi yeni bir şehrin aksine, benim diyen şöförün kaybolabileceği bir kent.
Londra’da çalışmak isteyen bir taksi şöförünün şehrin en karmaşık yerindeki küçücük, tek yönlü trafiği olan bir sokağı bile bilmesi, oraya ulaşmak için en kestirme yolu bulması gerekiyor. Taksi şöförlüğü ehliyeti en için en az 2 yıl hazırlanmak ve bir dizi imtahandan geçmek gerekiyor.
Kanadalı araştırmacılar Londra’da taksi şöförlüğü yapan ve başka işlerde çalışan 2 grup insanın beyinlerinin ‘MR’ resimlerini çekip karşılaştırdılar. Taksi şöförlerinin hipokamuslarında seyrüsefer ile ilgili hücrelerin bulunduğu bölümün başka işlerle uğraşanlara göre daha büyük olduğunu saptadılar. Daha ilginci, taksi şöförlerinin direksiyon arkasında geçirdiği yıllar arttıkça hipokampusun daha da büyüdüğünü gördüler.

Son söz

Üç bilim insanı mülakatlarda, yıllarca beraber emek verdikleri ve ödül almalarında büyük payları olan çalışma arkadaşlarına çok şey borçlu olduklarını söylediler. Bir çok fedakar insanla beraber yapıkları, başarılar kadar başarısızlıklarla da dolu olan heycanlı bir yolculuğun hikâyesini anlattılar.