Prof. Dr. Emre Yakşi: Beyin yeni modüllerin adım adım eklenmesiyle gelişiyor

DUVAR - Norveç Teknik Üniversitesi’nde kurduğu disiplinler arası laboratuvarda beyin gelişimi üzerine çalışan bilim insanı Prof. Dr. Emre Yakşi ve ekibi tarafından yapılan son araştırma ünlü bilim dergisi Sience Advances’ta yayımlandı. Beynin zihinsel hastalıklar, öğrenme bozuklukları ve depresyonla bağlantılı olduğu bilinen 'habenula' bölgesinin gelişimi üzerine yoğunlaşan araştırma için Yakşi, şöyle diyor, “Bu çalışmamızdaki en önemli keşfimiz, bu beyin bölgesinin yeni modüllerin adım adım eklenmesiyle geliştiğini gösteriyor.

Her gün yeni bir hücre sınıfının doğduğunu gözlemlediklerini belirten Yakşi, "Bu hücrelerin hepsi, okula giden öğrenciler gibi evlerinden çıkıp beynin aynı bölgesine gidiyor. Sadece aynı bölgeye gitmekle kalmıyorlar. Beraber de çalışmaya başlıyorlar. Bunu bir sınıftaki öğrencilerin şarkı söylemesi gibi düşünebiliriz, hep beraber aynı şarkıyı söylüyorlar. Gördüğümüz kadarıyla aynı gün doğan hücrelerin kendine özgü, ayrı bir şarkısı var. Yani beyin gelişiminin her aşamasında yeni bir işe uzmanlaşmış bir hücre tipi gelişiyor" diye anlatıyor.

Uluslararası bir nitelik taşıyan araştırmaya Dresden Teknik Üniversitesi’nden Doçent Dr. Çağhan Kızıl ve ekibi de katkı sağladı. Parkinson ve Alzheimer gibi sinir hücrelerinin ölümüne yol açan hastalıklarla ilgili önemli çalışmaları olan Doçent Dr. Çağhan Kızıl, bu araştırmada edinilen temel bilgilerin önümüzdeki yıllarda hasarlı beyin hücrelerinin yerini alabilecek yeni hücrelerin yapılıp, beynin doğru bölgesine gönderilmesi ve beklenen şekilde çalışabilmelerini sağlamak için için önemli olduğunu söylüyor. Emre Yakşi ise, yeni sinir hücreleri oluşturmanın tek başına yeterli olmadığını hatta bu durumun kendi içinde tehlikeli olabileceğini ekliyor ve “Sinir hücrelerinin birbirleriyle nasıl iletişime geçtiklerini ve kendi görevlerini nasıl üstlendiklerini öğrenmek önemli. Sadece oluşturmak yetmiyor, o hücrelere yapmaları gereken işi öğretmeniz de gerekiyor” diye konuşuyor.

Araştırmada, gelişimlerini ana rahmi dışında ve tamamen şeffaf olarak devam ettiren zebra balığı yavruları mikroskopla gözlemlendi. Yakşi, bu teknikle zebra balığı yavrularında beyin hücrelerinin ne zaman bölündüğünü, ne zaman çalışmaya başladığını ve hangi tür bilgileri taşıdıklarını inceleyebildiklerini söylüyor.

Çalışmalarını beynin habenula bölgesinde yoğunlaştıran Yakşi, bu bölgeyi “Çok küçük ve fonksiyonu çok bilinmeyen bir beyin bölgesi” olarak tanımlıyor. Habenula bölgesinin evrimsel olarak korunduğunu belirten Yakşi, tavuktan kurbağaya, maymundan insana pek çok türde bu bölgenin bulunduğunu kaydediyor.

Gazete Duvar’ın sorularını yanıtlayan Yakşi, “Hayvanların evrimi boyunca korunması bu bölgenin ne kadar önemli olduğunu gösteriyor. Yapısı da korunuyor, bağlantıları da korunuyor, moleküler yapı taşları da korunuyor” diyor.

Başlarken sizi tanıyabilir miyiz?

İzmir doğumluyum. 2001 yılında ODTÜ Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünü bitirdikten sonra Almanya’da Heidelberg Üniversitesi Max Planck Enstitüsü’nde hem yüksek lisansımı hem doktoramı yaptım. Sonra Boston’a gittim ve Harvard Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde araştırmacı olarak çalıştım. 2011’de Belçika’da kendi grubumu kurarak mühendislikle sinir bilimlerini birleştiren Flaman Neuroelektronik Araştırmalar Enstitüsü’nde çalıştım. 2015’te Norveç’ten bir teklif geldi ve Norveç Teknik Üniversitesi’nde çalışmak üzere Trondheim’a taşındım. Burada yine sinir bilimleri üzerine, bütün tecrübeleri birleştiren bir konuda çalışıyoruz. Tıp, mühendislik, biyoloji ve uygulamalı matematiği yan yana koyup beynin nasıl çalıştığını anlamaya çalışıyoruz. Öğrencilerim de farklı disiplinlerden geliyor. Tıp doktoru da var, mühendis de; biyolog da var, psikolog da.

Beynin nasıl olgunlaştığına dair yaptığınız araştırmalarda temel olarak neyi anlamaya çalışıyorsunuz?

Benim asıl ilgi alanım beynin nasıl çalıştığı, beyindeki hücrelerin birbirleriyle nasıl konuştuğu, konuşmadığı zaman neler olduğu, hastalıklarda değişip değişmediği üzerine. Mesela anksiyete, öğrenme, açlık gibi içten gelen dürtülerimizin beynimizdeki bağlantıları nasıl değiştirdiği üzerine çalışıyorum.

‘AYNI GÜN DOĞAN HÜCRELERİN AYRI BİR ŞARKISI VAR’

Bu araştırmalar uluslararası bir nitelik de taşıyor öyle değil mi?

Bu 5-6 senedir çalıştığımız bir konu. Hem uluslararası hem disiplinlerarası bir araştırma süreci yürütüyoruz. ODTÜ’den arkadaşım olan Çağhan Kızıl’ı da bu sebeple aradım. “Beyin hücrelerinin nasıl eklendiğine bir bakalım” dedim. Çağhan’ın öğrencisi İlyas’ın yaptığı ilk deneylerde her gün yeni bir hücre sınıfının doğduğunu gördük. Bu hücrelerin hepsi, okula giden öğrenciler gibi evlerinden çıkıp beynin aynı bölgesine gidiyor. Sadece aynı bölgeye gitmekle kalmıyorlar. Beraber de çalışmaya başlıyorlar. Beyindeki hücreler birbirleriyle elektriksel aktiviteyle iletişime geçiyorlar mesela. Biri aktifse diğeri onu duyuyor, harekete geçiyor ya da biri, diğerini susturuyor. Bunu bir sınıftaki öğrencilerin şarkı söylemesi gibi düşünebiliriz, hep beraber aynı şarkıyı söylüyorlar. Gördüğümüz kadarıyla aynı gün doğan hücrelerin kendine özgü, ayrı bir şarkısı var. Yani beyin gelişiminin her aşamasında yeni bir işe uzmanlaşmış bir hücre tipi gelişiyor.

HABENULA: EVRİMSEL OLARAK KORUNMUŞ BÖLGE

Uzun zamandır üzerine çalıştığınız habenula, nasıl bir bölge?

Aslında habenula, beyinde bulunan çok küçük ve fonksiyonu çok bilinmeyen bir bölge. En güzel tarafı bu bölge balıklarda, tavuklarda, kurbağalarda, maymunlarda, insanlarda yani pek çok türde var. Burası evrimsel olarak gerçekten korunmuş bir bölge. Hayvanların evrimi boyunca korunması bu bölgenin ne kadar önemli olduğunu gösteriyor. Yapısı da korunuyor, bağlantıları da korunuyor, moleküler yapı taşları da korunuyor. Burası aslında bir futbol topu gibi değişik parçalardan oluşuyor. Her bir parçanın farklı bir fonksiyonu olduğunu görüyoruz. Mesela bu değişik parçalara tek tek bakıyoruz ve bu parçaların görsel, kokusal, işitsel vb. duyusal bilgileri nasıl işlediğini anlamaya çalışıyoruz. Bu bölgenin nasıl geliştiğini ve doğru gelişmezse nasıl etkileri olacağını anlamaya çalışıyoruz.

Peki bu bölgeyi araştırmaya nasıl karar verdiniz?

Öncelikle buraya bakmamızın en büyük nedenlerinden biri, insanlardaki depresyon anksiyete gibi davranış bozukluklarına dair bu bölgede ilginç bilgilerin olması.

Yaptığınız çalışmalardan biri de habenulanın öğrenmeye etkisini araştırmak. Bununla ilgili son dönemde öğrendiğiniz yeni bilgiler var mı?

Aslında, iki hafta önce de “Cell Reports” dergisinde bu bölgenin öğrenmeye nasıl bir etkisi olduğunu araştırdığımız bir makale yayımladık. Orada da çok ilginç bilgilerimiz oldu. Bilim insanlarının daha önceki çalışmalarından bu bölgenin öğrenmeyle ilişkili olduğunu biliyorduk. Bu sefer şunu öğrenmek istedik: “Zebra balıklarında da bu etkiyi görebilir miyiz, görürsek nasıl bir şekilde görürüz?” Zebra balıklarını alıp akvaryumun bir kısmına gitmemeyi öğretebildiğimizi gördük. Onlara rahatsız edici bir duyu veriyorsunuz ve oraya gitmemeyi çabucak öğreniyorlar. Türkiye’de bazen şaka olarak balık hafızası iki saniye falan derler, bu elbette doğru değil. Balıklar çok rahat öğrenebiliyor ve hatta öğrendikleri bilgiyi günlerce hafızalarında tutabiliyorlar. Habenula bölgesi genetik olarak baskılanmış balıkların hafızalarının daha uzamış olduğunu gördük. Sonra kuralları değiştirip aynı balıklara akvaryumun sağına değil soluna gitmemeyi öğretmeye çalıştık. O zaman bir baktık bu yeni kuralı öğrenemiyorlar, adapte olamıyorlar. İnsanlar üzerinden örnek vermek gerekirse savaşlar oluyor, insanlar askere gidiyor ve dönünce travma sonrası stres bozukluğu yaşıyor. Savaştan döndükleri zaman yepyeni bir hayata adapte olmaları ve bu hayata adapte olabilmeleri için yeni bilgiler öğrenmeleri gerekiyor. Ancak travma sonrası stres bozukluğu sebebiyle yeni bir hayata adapte olmalarının zorlaştığını biliniyor. Bu da bize davranıştaki esnekliğin ne kadar önemli olduğunu öğretiyor. Bir başka örnek vermek gerekirse; hamburger çok güzel, çok lezzetli ama günün birinde sizi hasta ediyor ve hamburgerin lezzetli olduğunu unutup yememeyi öğrenmeniz gerekiyor. Yeni şeyler öğrenirken eski bilgileri unutabilmek de çok önemli. Bizim balıklardaki çalışmalarımız, habenulanın işte tam bu eski bilgileri unutup, yeni şeylerin öğrenebilmesinde çok önemli bir rol oynadığını gösteriyor.

Bu araştırmaya göre habenula bölgesini doğrudan etkileyen anksiyete ve depresyon gibi durumlar içerisinde olan insanların bir şeyleri öğrenmesinin yeni ortamlara adapte olmasının daha zor olduğunu söylemek mümkün mü?

Buna Heidelberg Üniversitesi’nde yapılan bir çalışma üzerinden örnek vereyim. İlaçlara bağımlılığı olan ve depresyonu çok ileri seviyede olan bir hastanın habenula bölgesini elektrotlarla uyarıyorlar ve gerçekten ufak bir değişim bile bu insanın kendisini daha iyi hissetmesini sağlıyor. Bu da aslında bu bölgede yapılan manipülasyonların insanlarda etkili olabileceği bilgisini ortaya çıkarıyor.

‘HÜCRE OLUŞTURMAK YETMEZ’

Science Advances’ta yayımlanan makalede “Yeni beyin hücreleri yaratmak mümkün mü?” diye heyecan verici bir soru var. Biz de size soralım, mümkün mü?

Öncelikle şunu belirteyim, bizim yaptığımız araştırmaların hepsi temel seviyede araştırmalar. Bu bilgilerin ilerde insanların sağlığına ve çevrenin sağlığına bir faydası olması bizim için önemli. Fakat şu anda öğrendiklerimizin çoğu temel bilgiler. Mesela Çağhan’ın çalışmalarından örnek vermek gerekirse Alzheimer ve Parkinson gibi hastalıklar beyindeki hücrelerin ölümünden dolayı kaynaklanan hastalıklar. Bilim insanları bu hastalıkları iki şekilde tedavi etmeye çalışıyor. Bir kısmı hücrelerin ölümünü engellemek için, bir kısmı da yeni hücreleri oluşturmak için araştırma yapıyorlar. Çağhan’ın yaptığı çalışmalar da bunu kapsıyor aslında. Şöyle düşünün bir şekilde yeni sinir hücreleri yaptık ve bu sinir hücrelerini beyinde herhangi bir yere koyduk. Bu hücrenin ne yaptığını ve nasıl yaptığını anlayıp kontrol edemezsek bunun tehlikeleri var, tıpkı bilgisayarınıza ne iş yaptığını bilmediğiniz bir parçayı takmak gibi. Bizim öğrenmeye çalıştığımız beyinde yeni eklenen sinir hücrelerinin yapmaları gereken görevi nasıl yaptıkları. Eğer bunu anlayabilirsek acaba Parkinson ya da Alzheimer'da olduğu gibi hücrelerin yeniden yapılanması gereken tedavilere bir katkı sağlayabilir miyiz diye düşünüyoruz. O yüzden sinir hücrelerinin birbirleriyle nasıl iletişime geçtiklerini ve kendi görevlerini nasıl üstlendiklerini öğrenmek önemli. Sadece yeni sinir hücreleri oluşturmak yetmiyor, o hücrelere yapmaları gereken işi öğretmeniz de gerekiyor. Ayrıca burada çevresel faktörlerin önemi büyük.

Çevresel faktörlerin nasıl bir önemi var mesela?

Şöyle bir örnek vereyim: 2014 yılında bir çalışmamız vardı ve bu çalışmada da beynin habenula bölgesinin gelişimine bakıyorduk. Şunu gördük hayvanlarda normalde beynin bir bölgesi görsel duyuları işlerken diğer bölgesi kokusal duyuları işliyor. Hayvanların görmesini engelleyerek görsel gelişimi engellediğimiz zaman bunun beynin gelişimine inanılmaz bir etkisi oldu. Beyin tamamen bambaşka gelişiyor. Doğduğu günden itibaren karanlık bir odada uyuyan, karanlık bir odada büyüyen bir bebek düşünün. Bunun beyne olan etkisini düşünebiliyor musunuz? Zebra balıklarında da gördük ki dışarıdan gelen bilgilerin olmamasının beynin gelişiminde inanılmaz bir etkisi var ve tabii bunun insanlarda da benzer süreçlerden geçtiği düşünülüyor.

Söyleşinin başında araştırmalarınızın çok sayıda bilim insanın katılımıyla gerçekleştiğini söylediniz. Nasıl bir ekiple çalıştınız, çalışıyorsunuz?

Şunu söylemek isterim: Bu çalışmayı yapan benim kendi grubumdu, evet. Ama makalenin başlığına baktığınız zaman onlarca yazar var. İşbirliği içerisinde yapılan bir şey ve burada bilimin aslında ne kadar uluslararası bir şey olduğunu vurgulamak önemli. Türkiye’den olanlar da var, Polonya’dan, Şili’den, Vietnam’dan, Belçika’dan olanlar da. Yani dünyanın her yerinden olan insanlar var. Bilim, aslında tek başına olmayan bir şey. Bazen toplum, bilim insanı oturur tek başına çalışır diye zanneder. Bunların hiçbirini ben tek başıma yapmış değilim, elbette ki birçok insanın emeğinin geçtiği bir çalışma bu. Gerçekten ben bundan çok gurur duyuyorum. Bilim insanlığın uluslararası bir değeri. Umarım Türkiye’deki bilime de çalışmalarımızın katkısı olur. Türkiye’deki üniversitelerle, enstitülerle, bilim insanlarıyla da beraber çalışmamız mümkün olur. Bunu gerçekten istiyorum. Türkiye’deki bilim insanları ile iletişime geçip beraber bir şeyler yapmak önemli bence.

Türkiye’deki pek çok bilim insanı araştırma projelerine yeterince kaynak ayrılmadığı için yurt dışına gitmek zorunda kalıyor. Ayrıca bilimle ilgilenen insanlar işsizlikle ya da iş bulabilse bile bürokrasiyle mücadele etmek zorunda. Oradan baktığınızda Türkiye’deki durum nasıl görünüyor?

Bunun cevabını vermek kolay değil çünkü Türkiye’deki insanların tecrübelerini ben direkt yaşamıyorum. Ama gördüğüm kadarıyla Türkiye’de inanılmaz zeki, çalışkan ve başarılı olan insanlar var. Geçtiğimiz yıllarda Türkiye’deki üniversitelerin bir kısmını ziyaret ettiğim zaman insan kaynakları açısından Türkiye’nin potansiyelinin çok yüksek olduğunu bir kez daha gördüm. Tabi bu çok başarılı, çok zeki insanların bürokrasi ile uğraştığını ve çok da bilimle alakası olmayan yükler yüklenerek değerli zamanlarının boşa gittiğini görüyorum. Birçok zorluklarla mücadele eden insanlar var Türkiye’de, çok yakınlarımda da var. Bu zorluklarla mücadele etmek hiç kolay değil ama mücadeleyi bıraktığınız zaman da her şeyi bırakmış oluyorsunuz. O yüzden bırakmamak çok önemli.

Ama ben yine de ümitliyim. Türkiye çok dinamik ve potansiyeli yüksek olan bir ülke. Ayrıca insanların çalışkan oldukları bir ülke. Bunu Türkiye’den nasıl görüyorsunuz bilmiyorum, ama dünyaya baktığımız zaman genel olarak Türkiye’den gelen bilim insanları çok iyi ve çok başarılı işler yapıyorlar. Bu da fırsat verilirse potansiyelimizin ne kadar yüksek olduğunu gösteriyor. Ama bu fırsatı yaratacak olanlar da üniversitelerin yöneticileri ve üniversitelere kaynak sağlayan politik şartlar.

‘BİLİM TEK BAŞINA YAPILMAZ, YURT DIŞINA GİDİN’

Genç bilim insanlarına tavsiyeleriniz var mı?

Tüm öğrencilerin yurt dışına gidip tecrübe kazanmasının çok önemli olduğunu düşünüyorum. Koşullar ne olursa olsun bir sene bile olsa, bir staj için bile olsa gitmek önemli. Çünkü bilim, çok uluslararası bir şey. Öyle tek bir yerde oturup bilim yapılmıyor açıkçası. Biraz gezip görmek, çevre edinmek, tanınırlığını artırmak önemli şeyler.