Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Hızlı elektriksel uyarılar yoluyla iletişim kuran nöronları takip edebilmek; düşünce, duygu ve davranışların beyin tarafından nasıl koordine edildiğini anlamak için en önemli basamaklardan biri. Manyetik rezonans görüntüleme(MRI); beynimizin çalışma şekli hakkında önemli bilgiler sunuyor ancak sadece belirli bir uyaran tarafından aktive edilen bölgeler hakkındaki verileri aktarıyor.

Öte yandan elektrotlar da beyindeki aktivitelerin takip edilmesi için sıkça kullanılan ve hızlı sonuç veren araçlardan biri. MIT biyoloji mühendisliği bölümünden Doç. Dr. Edward Boyden; ''Bir kişinin beynine elektrot yerleştirmek; sadece o kişinin telefon konuşmasını dinleyerek anlamak gibi'' açıklamasını yaptı ve bu tekniğin yetersiz olduğunu ifade etti. 

Bu iki teknik yerine çok daha kesin ve işe yarar sonuçlar almak isteyen Edward Boyden ve ekibi; insan beyninde bulunan 86 milyar nöronun üstesinden gelebilmek için daha kapsamlı bir görüntüleme tekniği üzerinde çalışıyor.

Beyindeki elektriksel aktiviteyi ölçmek için tamamen farklı bir yaklaşım üzerine yoğunlaşan araştırmacılar; nöronlara yerleşebilen ve ışığa duyarlı olan bir protein geliştirdi. En önemli avantajı ise proteinlerin kırmızı ışığa maruz kaldığında hücrenin ne kadar gerilime sahip olduğunu gösteren flüoresan sinyalleri veriyor olması. Yani bu protein ile bilim insanları nöronların hangi durumlarda ne oranda gerilim uygulayarak iletişime geçtiğini tespit edebilir. 

En ilginç ve çalışmayı benzersiz yapan nokta ise bu proteinin geliştirilmesi sırasında gerçekleşti. Ekibin oluşturduğu proteinin ışığa karşı son derece duyarlı olması ve ışığa maruz kaldığında milisaniyeler içinde tepki vermesi gerekiyordu. Bunun için ekip, üretilen milyonlarca proteini tarayabilen ve çalışma için en uygun proteini belirleyebilen bir robot geliştirdi. Milyonlarca aday protein arasından araştırma için en faydalı olacak 5 protein robot tarafından belirlendikten sonra ekip; bu proteinlerin 8 milyon adet mutasyonunu oluşturdu. Bu mutasyon turunun ardından “Robot Archon1” en yüksek performanslı proteini seçmeyi başardı. 

"Bir geni alırsan, milyonlarca mutant gen yapabilirsin ve sonunda en iyi çalışanları seçersin'' diyen Edward Boyden; robotun izlediği yolu ''evrimin doğadaki işleyişi”ne benzetiyor. 

Robot; proteinler ve onların mutantları arasından en iyi olanları seçmiş ve en sonunda oluşturulabilecek en yüksek performanslı proteini belirlemişti. Archon1'i bu kadar iyi performanslı yapan özellik ise gerilim ölçme konusundaki hızının yanında doğru değerleri tespit etmesiydi. Hücre zarına yerleşen Archon1 böylece hücrelerdeki gerilimi en doğru şekilde tespit edebiliyordu.

Bu proteini kullanarak farelerin, balık lavralarının ve solucanların beyin aktivitesini ölçen araştırmacılar; sonuçlardan oldukça memnun. Araştırmalarını geliştirmek ve şeffaf olmayan organizmalarda da flüoresan sinyalleri almayı amaçlayan ekip, ilerleyen dönemlerde bu teknik ile insan beynindeki aktivitelerin de kolayca tespit edilebileceğini düşünüyor. Beyin aktivitelerinin anlamlandırılmasıyla alzheimer, epilepsi ve diğer beyin bozukluklarını anlama yolunda da önemli mesafelerin kat edilmesi bekleniyor. 

Kaynak: Newatlas