Category: Nöro-Dünya

Nöronların Beyindeki İşbirliğinin Bilgisayar Modeliyle Tanımlanması

Beyindeki nöronlar birbirleriyle nasıl haberleşir? Yaygın bir teoriye göre bireysel nöronlar birbiri arasında sinyal alışverişi yapmıyor; bununu yerine hücreler sinyal alışverişi grup halinde çalışarak sağlıyorlar. Japonya, Birleşik Devletler ve Almanya’daki araştırmacılar bu varsayımı test edebilecek matematiksel bir model geliştirdiler.

Beynin daha komplike işlevleriyle ilgilenen neokorteks kısmındaki bir nöron binlerce farklı nörona bağlantılı ve bu nöronlardan sinyal almakta. Daha önce, hücrelerin beraber nasıl çalıştığını tahmin edebilmek için ölçülen sinyalleri kullanmak çok zordu. RIKEN Beyin Bilimi Enstitüsü’ndeki  bilim adamları güçlerini, Forschungszentrum Jülich, Almanya ve Boston, MIT’deki bilim adamlarıyla birleştirerek nöronların nasıl bir işbirliği yaptığını açıklığa kavuşturabilmek için matematiksel bir model ortaya koymak üzere birleştirdiler.

Dr. Hideaki Shimazaki oluşturdukları teknolojiyi “Paralel olarak ölçülen pek çok sinyali kullanarak, yeni model sayesinde gelen bilgi nöronların tek başına mı yoksa bir grup olarak mı çalıştıklarını göstermek üzere filtreleniyor.” ifadesiyle özetliyor. Yakın incelemeye aldıkları hücre gruplarının sabit bir çalışma düzeni göstermediklerini belirten Shimazaki, nöral organizasyonun şaşırtıcı yönünü “Hücre grupları beynin ihtiyacına göre milisaniyeler içinde kendilerini farklı bir kompozisyondan oluşan yeni bir grupla çalışacak şekilde ayarlayabilirler.” cümleleriyle vurguluyor.

Forschungszentrum Jülich’den Prof. Sonja Grün bu metodun araştırmacılara dinamik hücre topluluğu oluşumlarının varlığını ve farklı davranışlar karşısındaki aktivitelerini ispatlamak için yardımcı olacağını ummakta. Araştırmacılar şimdiden bir hayvanın, daha hızlı ya da daha hassas cevap vermesi gereken durumlarda nöronlarının birlikte çalıştığını göstermiş durumda.

Bilim insanları gelecekte yüzlerce rastgele nörondan gelen kayıt edilmiş sinyallerde kullanabilmeyi umut ediyor. Bu sayede planlama ve davranış kontrolü gibi aktiviteler sırasında çalışan hücre gruplarını gözlemleme şansı artacak ve beyin araştırmaları bambaşka boyutlara taşınacak.

 

https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/google_48.png https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/facebook_48.png https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/twitter_48.png

Beyin Tümörlerinin Tedavisinde Yeni Umut: Nanopartikül Teknolojisi

Yale Üniversitesi’ nin raporuna göre, üniversitede geliştirilen yeni bir nanopartikül, beyin tümörleri de dahil olmak üzere, pek çok kanser türünde kullanılmak için yeni tedavi yollarına kapı aralayabilir.

Nature Materials dergisinin yayımladığı heyecan uyandırıcı makalenin baş araştırmacısı BMES üyesi W. Mark Saltzman Yale’de biomedikal mühendislik kürsüsünde profesör olarak çalışmakta. Araştırmayı “Özgün kimya yöntemleri kullanılarak, yeni bir polimer ailesi sentezledik ve daha önce kullanılan hiçbir malzemeye benzemeyen ürünler elde ettik.” cümleleriyle özetleyen Saltzman duyurusunda, geliştirdikleri sistemin her tür gen terapisi için kullanılabileceğini belirtiyor.

Nanopartiküllerin gen terapisinde umut vaat ettiği uygulamaları mevcut. Yale ekibinin yaptığı duyuruya göre hastalıkların esas sebeplerini gösteren bir medikal tedavi yöntemi şu anda semptomları tedavi etmede kullanılmaya başlanıyor. Nanopartiküller, kistik fibroz ve Huntington gibi birçok hastalık için yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinin önünü açabilir.

Saltzman ve meslektaşı olan yönetici araştırmacı Zhaozhong Jiang, Yale Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ nda görev yapmaktalar.  BMES üyeleri olan Jiangbing Zhou, Christopher J. Cheng. Caroline E. Weller, Jie Liu, Toral R. Patel ve Joseph M. Piepmeier makalenin diğer yazarları.

Ekibin makalede duyurduğuna göre; viral olmayan yeni partikül güvenli ve çok etkin bir yöntemle tıpkı bir virüs gibi davranarak, spesifik bir geni hastalıklı hücreleri onarmak ya da onları öldürmek üzere etkinleştiriyor. Diğer mevcut “viral olmayan gen terapisi” yöntemlerinin, yeterince etkin olamama ya da sağlıklı hücreleri öldürme ihtimali taşıyan kuvvetli pozitif elektrik şarjı gibi eksiklikleri ve kısıtları bulunmakta. Viral gen terapisi yöntemleri ise tehlikeli immün reaksiyonları da kapsayan birçok yan etkiye sahip.

Yale araştırma ekibi, bu aşırı şarj problemini, nanopartikülleri daha hidrofobik hale getirerek aştılar. Bunun sonucu olarak, partikülün suyla herhangi bir kimyasal bağ kurma ihtimali azaldı. Özellikle, nanopartikülleri oluşturan polimerler içine suda çözünmeyen güvenli birimler eklendi.  Bu sayede pozitif şarj azalması ve stabiliteninse  artması sağlandı. Sunulan yöntem ticari olarak piyasada bulunan yöntemlerden çok daha etkin ve daha güvenli bir mekanizma ortaya koydu.

Saltzman çalışmanın güvenilirliğini, “ Bu maddeden hayvanlara yüklü miktarda enjekte ederek, etkin miktarda gen sağlamaktayız. Ancak araştırmalarımızda şu ana kadar herhangi bir toksik etkiye rastlamadık” cümleleriyle ifade etmekte.

Makalenin giriş kısmına göre:

“ Viral olmayan gen üretimi için, pek çok sentetik polikatyonik vektör in vitro denelemerde yüksek etkinliğe sahip oldukları halde, aşırı şarj yoğunlukları bunları in vivo uygulamalar için toksik yapmaktadır. Burada düşük şarj yoğunluğu olan ve yeterli miktarda gen sağlayabilen yüksek moleküler ağırlıklı bir seri terpolimerin sentezini tanımlıyoruz ve yeterli miktarda gen sağlayabildiklerini gösteriyoruz. Bazıları ticari transfeksiyon ayraçları polietilenimin ve lipofektamin 2000’ in etkinliğinden de üstün gelmiştir.

Terpolimerler, lakton ile dialkyl diester ve amino diolün enzim katalizörlü polimerizasyonuyla sentezlenmiştir ve hidrofobiteleri ise lakton içeriği değiştirilerek ve özel bir lakton kopolimeri seçilerek ayarlanır. Pro-apoptotik takip geninin tümör ksenografına terpolimerlerden biri aracılığıyla hedeflenen ulaşımı, tümördeki büyümede kayda değer bir inhibisyona sebep olurken, hem in vitro hem de in vivo koşullarda minimal toksisiteye sebep olur. Bulgularımız terpolimerlerin gen sağlama yeteneklerinin yüksek moleküler ağırlıklarından ve arttırılmış olan hidrofobisitelerinden kaynaklandığını göstermektedir. Bu sayede düşük şarj yoğunlukları da telafi edilmiştir.”

Kaynak: http://www.bmes.org

 

https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/google_48.png https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/facebook_48.png https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/twitter_48.png

Serebral Hemisferik Asimetri

Kısa bir süredir Ruhr Üniversitesi, Kognitif Nörobilim Enstitüsü, Biyopsikoloji laboratuarlarında yürütülmekte olan çalışmaları izlemek ve katılmak için Bochum’ dayım. Geniş araştırma imkanları ve departmanın beyni Ordinaryüs Profesör Onur Güntürkün’ ün kapı açtığı araştırmalar beynimizin bilinmeyenlerini hızla aydınlatıyor.

RUB, Biyopsikoloji’ de çalışmaların yoğunlaştığı tür güvercinler. Çünkü güvercinlerin vizüel sistemleri serebral asimetriyi nöral ve ontojenik olarak tanımlama yolunda mükemmel birer model oluşturmakta.

Kuluçkadan çıkmadan önce, görsel uyaranın lateralize olarak alımı bu kritik zaman aralığında tektofugal yolağın asimetrik yapı kazanmasına sebep olmakta. Bu noktada kuşun yumurta içindeki yatış pozisyonu önemli rol oynuyor. Embriyonun ışığı nöral organizasyonun kritik döneminde sadece tek gözden alması beyindeki vizüel asimetrinin gelişimini beraberinde getiriyor. Bu vizüel asimetri durumu, kompleks öğrenme, diskriminasyon gibi işlevlerde sol hemisferin baskınlığı ile kendini göstermekte.

Vizüel bilgi güvercinlerde iki önemli yolak kullanıyor: tektofugal ve talamofugal yolaklar. Talamofugal yolak memelilerdeki genikulostriatal sisteme karşılık olarak alınacak yapı. Tektofugal yol ise yine memelilerdeli ekstragenikülokortikal yolağa karşılık geliyor. Tavuklar ile karşılaştırıldığında güvercinlerde tektofugal hücre volümü ve projeksiyon özelliği önemli ölçüde yüksek. Yine sol optik tektumda GABAerjik nöronların büyük kısmı daha geniş hücre gövdelerine sahip.
Sol roduntusun her iki gözden de gelen veriyi entegre etme eğilimi de sağ roduntustan daha fazla. Bunun önemli bir göstergesi sol roduntus lezyonlarında ipsilateral ve kontralateral görsel duyarlılıkta belirgin bir azalma gözlenirken sağ roduntus hasarının performansta belirgin farklılıklar yaratmıyor olması.

Şu an RUB Biyopsikoloji laboratuarlarında yapılan çalışmaların dahil olduğum kısmı işte bu görsel asimetrinin kaynağını aydınlatmak üzerinde yoğunlaşmış durumda. Bu hemisferik inhibisyonun, yarı küreler arası “crosstalk” ile ilişkisinin açıklığa kavuşturulması beynin fizyolojisini çözmeye giden yolda büyük bir adım. Kendi ilgi alanım olan cinsiyet farklılıklarının nöral organizasyona etkisi ile hemisferler arası etkileşimin mekanizmalarını birleştirmeye başladığımda nörobilimin gelecekte bize büyük sürprizler borçlu olduğunu görür gibi oluyorum.

 

Referans:

Manns M, Güntürkün O (2009) Dual coding of visual asymmetries in the pigeon brain:the interaction of bottom-up and top-down systems. Experimental Brain Research [Epub ahead of print].

 

https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/google_48.png https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/facebook_48.png https://norobilim.com/wp-content/plugins/sociofluid/images/twitter_48.png
 

Please log in to vote

You need to log in to vote. If you already had an account, you may log in here

Alternatively, if you do not have an account yet you can create one here.