Bir ışık mikroskobunda bakıldığında yıldız şeklini andıran astrositler, uzun yıllar boyunca beynin “arka plandaki destek hücreleri” olarak görülüyordu. Nörobilimciler neredeyse bütün dikkatlerini sinir hücrelerine, yani nöronlara vermiş; hafıza, davranış ve duygu gibi karmaşık işlevlerin yalnızca onların eseri olduğunu düşünmüştü.
Ancak 2010’lara gelindiğinde hafıza araştırmacısı Inbal Goshen, bu kabulleri sorgulamaya başladı. Yeni moleküler araçlar sayesinde, daha önce pek ilgi gösterilmeyen astrositlerin öğrenme ve hafızadaki rolünü incelemeye yöneldi. Elde ettiği bulgular, onu bilimsel bir keşif yolculuğunun tam merkezine taşımakla kalmadı, nörobilim alanında ön kabullerin değişmesine kapı araladı. Art arda gelen çalışmalar, bu yıldız şekilli hücrelerin davranış, duygu durum ve hafıza üzerinde düşündüğümüzden çok daha büyük bir etkiye sahip olduğunu ortaya koyuyor.
Nöronlar tek başına değil
Tarih boyunca nöronların elektriksel iletileri, bilimsel ilgiyi üzerine çekti. Zira beyin hücrelerinin diğer yarısını oluşturan glia hücreleri ve özellikle astrositler çok sessizdi. Elektriksel açıdan aktif görünmedikleri için uzun süre “sıkıcı destek hücresi” olarak anıldılar.
Fakat ışık mikroskobunda yıldız gibi görünen bu hücrelerin görevlerinin çok daha karmaşık olduğu ortaya çıktı. Bu hücreler kan damarlarına kan akışını ayarlama sinyali gönderiyor, oksijen ve besinleri nöronlara taşıyor, sinaps çevresindeki atıkları temizliyor, iyon dengesini koruyor ve aşırı uyarılmayı önlemek için glutamatı topluyorlar. Üstelik her bir astrosit, insan beyninde iki milyona kadar sinapsla temas kurabiliyor.
Gelişmiş mikroskopi teknikleri, astrositlerin nöronlarla ne kadar yakından bağlantılı olduğunu gözler önüne serdi. Artık bu hücreler yıldızdan çok, dallanıp budaklanan yapılarıyla nöronların arasındaki bütün boşlukları dolduran karmaşık ağlar olarak görülüyor.
Salk Enstitüsü’nden nörobiyolog Nicola Allen, “Astrositlerin sinaptik ortamı şekillendirdiği artık tartışmasız” diyor.
Beynin biyolojik saati, Hafıza izleri ve öğrenme
Astrositlerin rolü, yalnızca yapısal destekle sınırlı değil. Biyolojik ritimlerin merkezi olan suprachiasmatic nucleus (SCN) üzerinde yapılan çalışmalar, uzun yıllar çözülemeyen bir gizemi açığa çıkardı: Yalnızca inhibe edici sinyaller üreten bir nöron ağı, nasıl 24 saatlik döngüyü sürdürebiliyordu?
Cambridge’den biyolojik saat uzmanı Michael Hastings ve ekibi, astrositlerin gece ve gündüz boyunca glutamat seviyelerini ritmik olarak değiştirdiğini keşfetti. Bu bulgu, beynin iç saatinin yalnızca nöronlarla açıklanamayacağını ortaya koydu.
Öğrenme ve hafıza araştırmalarında da benzer bir tablo var. Goshen’in ekibi, farelerde astrositlerin ödülün mekânsal konumuna ilişkin bilgileri kademeli olarak kaydettiğini ortaya çıkardı. Japonya ve ABD’den ekiplerse, astrositlerin korku temelli anıların saklanması ve hatırlanmasında kritik rol oynadığını gösteren çalışmalar yayımladı.
RIKEN Beyin Bilimi Merkezi’nden Jun Nagai, “Astrositleri beynin uzun pozlama yapan kamerası gibi düşünün” diyerek ekliyor:
“Nöronların milisaniyeler içinde kaybolan izlerini saatlerce, hatta günlerce tutabiliyorlar.”
Nörolojik hastalıklarda yeni hedef: Astrositler
Astrositlerin hastalık süreçlerindeki etkisi de giderek daha net görülüyor. UCLA’dan Baljit Khakh ve ekibi, Huntington hastalığında astrositlerde bazı genlerin baskılandığını ve bunun nöronların bulunduğu çevrenin dengesini bozduğunu gösterdi. Bu genlerin yeniden etkinleştirildiği deneylerde, farelerin davranışlarında iyileşme gözlendi.
Alzheimer araştırmalarında da yeni bir perspektif gelişiyor. University College London’dan Bart De Strooper, astrositlerin mikroglialarla birlikte hastalığın ilk evrelerinden itibaren nöron hiperaktivitesini etkilediğini ortaya koydu. Astrositlerin kalsiyum sinyalleri düzeltildiğinde, farelerde erken Alzheimer belirtilerinin düzeldiği görüldü.
Goshen’in ekibi tarafından yapılan ön baskı bir çalışma ise daha da çarpıcı: Astrositlerde belirli bir kalsiyum yolunun aktive edilmesi, hafızası bozulmuş farelerde hafızayı tamamen geri kazandırdı.
Beyni anlamanın yeni yolu
Astrosit araştırmalarındaki bu hız, hesaplamalı nörobilimcilerin de dikkatini çekmeye başladı. Avrupa’daki araştırmacılar, bir milyona kadar astrosit ve nöronu aynı anda simüle edebilen gelişmiş modeller geliştirdi.
Bazı araştırmacılar, astrositlerin insan bilişinin evrimindeki rolünü bile tartışıyor. İnsan astrositleri, farelerinkinin en az 10 katı daha büyük ve karmaşık. Rochester Üniversitesi’nden Maiken Nedergaard, insan astrositlerini fare beynine naklettiğinde, farelerin öğrenme testlerinde çok daha başarılı olduğunu gösterdi.
Kaynak: Gazete Oksijen
