Japonya'daki RIKEN Brain Science Institute 'dan araştırmacılar hayvanların mevsimleri nasıl takip ettiklerinin altında yatan kilit bir mekanizmayı buldular. Proceedings of the National Academy of Sciences 'da yayımlanan çalışma; beyindeki sirkadyen ritimlerinin (biyolojik saat), belli nöronların içerisinde bulunan klorür miktarındaki değişimler ile birlikte GABA (1) aktivitesi aracılığıyla gündüz süresince mevsimsel değişimleri nasıl kodladığını ortaya çıkardı.

Mevsimsel zaman takibi, hayvanlar için olduğu kadar, insanlar için de önemlidir. Son yapılan çalışmalar; bunun, insan beyninde günlük sirkadyen ritimleri yöneten beyin kısmının aynısı ile başarıldığını ortaya koyuyor. Üst kiyazmatik çekirdek olarak (ÜKÇ) (2) adlandırılan beynin bu bölümü, periyodik olarak bir 24 saatlik döngü sırasında belirli "saat" genlerini açığa vurur, fakat bütün nöronlar aynı frekansta ilerlemez. ÜKÇ'deki iki alan arasında faz farkı vardır ve gündüzler uzadıkça aralarındaki faz farkı da artar.

Bunun nasıl gerçekleştiğini anlayabilmek için, araştırmacılar ilk olarak kısa ya da uzun süreli gün ışığında yaşamakta olan farelerin ön ve arka ÜKÇ'lerindeki Bmal1 saat geninin ifade seviyelerini ölçtüler. Beklenildiği gibi, uzun-gün ışığı grubundakilerin ön ve arka bölgelerindeki periyodik BMAL1 seviyeleri arasında faz farkı vardı. Buna karşın kısa gün ışığı grubundakiler ise aynı fazdaydılar (senkronize). Modelleme analizleri, bu iki bölge arasındaki bağlılığın iki yönlü bir durum olmadığını ve gün ışığı arttıkça, bu asimetrinin arka bölgenin farklı fazda olmasına sebep olduğunu öne sürüyor.

Araştırma ekibi GABA nöro-ileticisinin (İng. neurotransmitter) bu işlemde önemli bir rolü üstlendiği bulgusuna ulaştılar. Çoğu durumda; GABA, nöronların aktivitesini inhibe (durduruyor/yavaşlatıyor) ediyor. Fakat, bazı ÜKÇ nöronları ise aslında GABA tarafından uyarılıyor. Nöronlar içerisindeki klorür seviyeleri yüksek olduğunda; GABA, uyarıcı (eksitatör) oluyor. Araştırmada, ÜKÇ boyunca GABA'da meydana gelen değişimlerin bu iki nöron kümesi arasında faz farkı oluşmasında itici bir güç olarak ortaya çıkabileceği sonucuna ulaşıldı.

Araştırmacılar; GABA etkinliğini engellediklerinde, uzun-gün grubundaki farelerde görülen faz farkı ortadan kayboldu ve Bmal1 seviyeleri kısa-gün grubundakilerle (faz farkı olmayan grup) benzer seviyelere geldi. Bu da şu anlama geliyor; GABA, üst kiyazmatik çekirdeğin arka kısmında özel bir etkiye sahip.

Hipotezi test etmek için, araştırmacılar, klorür girişi ve çıkışından sorumlu iki genin --Nkcc1 ve Kcc2-- ifade edilme seviyelerini ölçtüler. Ölçümler sonucunda, uzun-gün grubunun ÜKÇ'lerinde, arka ÜKÇ'deki iki genin ifade oranının değiştiği böylece de daha fazla klorür girişi gerçekleştiği bulgusuna ulaşıldı. Bu durum arka bölgedeki GABA etkisini terchen uyarıcı hale soktu. Klorür girişinin engellenmesi uzun-gün grubunda görülen faz farkını bozdu ve modelde ortaya konulduğu gibi, ÜKÇ'leri kısa-gün grubundaki gibi 12 saatlik gün ışığı döngüsüne sürükledi.

Tıpkı diğer hayvanlarda olduğu gibi, bizim vücudumuz da mevsimsel takip yapar ve mevsimsel gün uzunluğundaki ani değişimler bazı bireylerde çok ciddi duygu durum hastalıklarına sebep olabilir. Biyolojik saatimizin nasıl ayarlandığına dair bir kavrayış, biyolojik saatleri bozulmuş insanlara yardım etmede etkili yolların geliştirilmesinin önünü açabilir.

(1) GABA: Gama-Amino Bütirik Aside tepki gösteren, omurgalılarda merkezi sinir sistemindeki başlıca inhibitör (engelleyici/kısıtlayıcı) nöro-ileticidir.

(2) Üst kiyazmatik çekirdek: Beynin ışıkla ilişkili bölgelerindendir. Gün içerisinde gözlerimize gelen ışığa dair üst kiyazmatik çekirdeğe retinamız tarafından ışığa dair bilgiler içeren sinyaller gönderir. Üst kiyazmatik çekirdek bu sinyaller sayesinde bazı hormon bezlerini uyarır, uyarılan hormon bezine bağlı olarak da bütün biyolojimizi etkileyen salgılamalar yapılır. 

---

Araştırma Referansı(İleri Okuma): Myung J, Hong S, DeWoskin D, Schutter E, Forger, DB, and Takumi T.GABA-mediated repulsive coupling between circadian clock neurons in the SCN encodes seasonal time. Proceedings of the National Academy of Sciences, June 2015 DOI:10.1073/pnas.1421200112
Kaynak: RIKEN, "How your brain knows it’s summer", http://www.riken.jp/en/pr/press/2015/20150630_2/

---