Beyin, sinaptik bağlantılarının yarısından fazlasını geçici olarak kaybetse bile anılar hayatta kalabiliyor — bu bulgu, uzun süreli belleğin nasıl çalıştığına dair onlarca yıllık varsayımlara meydan okuyor.

Kanıt, Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (OIST) araştırmacıları ile Tsukuba Üniversitesi, Yaşam ve Yaşam Sistemleri Keşif Araştırma Merkezi ve Japonya Ulusal Fizyolojik Bilimler Enstitüleri'nden iş birliği yapanların Science dergisinde yayımladığı fare çalışmasından geliyor.

Ekip, ilk kez 2020'de Tsukuba'da geliştirilen ve araştırmacıların fareleri istedikleri zaman kış uykusuna benzer bir duruma geçirmesini sağlayan yapay kış uykusu tekniğini kullandı. Bu durumda hayvanların beyin aktivitesi çöktü: hipokampustaki sinirsel ateşleme yaklaşık yüzde 70 düştü ve hipokampus sinapslarının yarısından fazlası ortadan kalktı.

Ekip, beyni kış uykusundan önce, sırasında ve sonrasında görüntüleyerek bu devasa yapısal yeniden biçimlenmeyi gerçek zamanlı izledi. Geleneksel görüşe göre bu, hayvanların anılarını yok etmeliydi — uzun süreli hatırlamanın, öğrenme sırasında güçlendirilip büyütülen bireysel sinapslara bağlı olduğuna inanılıyordu.

Ancak fareler kış uykusundan çıktıktan sonra test edildiğinde anıları bozulmamıştı; hatta bazı durumlarda iyileşmişti bile.

"Mantıken, geleneksel düşünceye göre tüm engram sinapslarımız bellek koruması için gerekliyse, belleğin büyük ölçüde bozulması gerekirdi," dedi ilk yazar Yu-Ju Lin.

Floresan işaretlemeyi elektron mikroskobuyla birleştiren, teknik olarak zorlu bir yöntem olan ve engramları doğrudan gözlemlemek için ilk kez kullanılan korelasyonlu ışık ve elektron mikroskobunu (CLEM) kullanan ekip, belirli sinaps kümelerinin korunduğunu buldu. İki yapısal motif öne çıktı: tek bir presinaptik ucun birden fazla hücreye bağlandığı çok sinapslı butonlar ve uzamsal olarak kümelenmiş engram sinaps grupları. Sinapslar, dendritik diken boyutundan bağımsız olarak elendi; yani "daha güçlü" sinapslar doğal olarak korunmuyordu.

"Önceden sinaptik güçlenmenin bellek hatırlamanın anahtarı olduğu düşünülüyordu... Burada her sinapsın önemli olmadığını gösteriyor ve bunun yerine engram mimarisinin hayati önemini ortaya koyuyoruz," dedi OIST Bellek Araştırma Birimi başkanı ve çalışmanın kıdemli yazarı Kazumasa Tanaka.

Araştırmacılar, korunan bu kümeler ile bellek koruması arasında bir korelasyon gösterdiklerini, henüz kanıtlanmış bir nedensel bağlantı olmadığını vurguluyor. Ancak çalışma, beynin uzun süreli belleği şiddetli kesintilere dayanabilen dayanıklı mimari örüntülerde sakladığını düşündürüyor — ve kış uykusu için gerekli sinir devresi memeliler arasında korunduğu için, insanlarda bellek ve beyin dayanıklılığını incelemek için yeni kapılar açabilir.

Kaynaklar