Balıkların ve memelilerin navigasyon sistemlerini karşılaştırmak, bu sistemlerin evrimi ve türler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olabilir.
Haber ve çeviri: Sinem Serap
İnsan beyninin karmaşıklığı, bazı işlevlerin nasıl gerçekleştirildiğinin anlaşılmasını zorlaştırır. Bu nedenle, bazı araştırmalar daha basit beyinli hayvanlar üzerinde yapılır. Bu bağlamda, Japon balıkları oldukça ilgi çekicidir. 25 Nisan 2023’te PLOS Biology dergisinde yayınlanan bir makalede, bilim insanları evrimsel süreçleri anlamak için Japon balıklarının nöral aktivitelerini ölçen bir deney gerçekleştirdiklerini duyurdular.
Deneyde, Japon balıklarının kafataslarına elektrotlar yerleştirilerek nöral aktiviteleri kaydedildi. Amaç, balıkların dünyalarında nasıl gezindiklerini incelemekti. Sınır vektör hücreleri adı verilen özel nöronlar, beynin mekânı temsil etmede kritik bir rol oynar. Bu hücreler memelilerde tanımlanmıştır, ancak diğer omurgalılarda daha az anlaşılmıştır.
Balıklar ve diğer omurgalılar arasındaki temel farklardan biri, içinde gezindikleri ortamdır. Su ortamlarında gezinme, birkaç nedenden dolayı benzersizdir. Balıklar, karasal hayvanların aksine tam 3 boyutlu olarak gezinirler. Ayrıca, uçan hayvanlardan farklı olarak balıklar, çevrelerinin dikey boyutunda gezinirken üzerlerindeki suyun basıncından dolayı dik bir basınç gradyanına maruz kalırlar. Bu, uzaydaki konumla ilgili bilgilerin balık beyninde, yarasalarda ve sıçanlarda 3 boyutlu ortamlarda var olduğu gösterilen hücrelerden farklı şekilde kodlandığı anlamına gelebilir.
Araştırmacılar, akvaryum balığı beyninde, balığın çevresine göre konumuna tepki veren özel hücreler keşfettiler. Japon balığı beyninin orta kısmında bulunan bu hücreler, balığın akvaryumun duvarları veya dibi gibi bir sınıra ne kadar yakın olduğuna bağlı olarak değişen sinyalleri üretirler. Hücreler, yalnızca akvaryumun fiziksel sınırlarına değil, aynı zamanda köşeler veya ekstra engeller gibi göze çarpan özelliklere de tepki verir.
Çalışma ayrıca, Japon balığındaki bu özel hücrelerin, diğer hayvanlarda tipik olarak uzamsal hafıza ile ilişkili olanlardan farklı, benzersiz beyin aktivitesi kalıpları sergilediğini de buldu.
Japon balığındaki bu hücreler, farelerde bulunan ve çevrelerini anlamaya ve gezinmeye yardımcı olduğu bilinen “sınır vektör hücrelerine” benzer. Ancak Japon balığındaki hücreler ile farelerdeki hücreler arasında bazı farklılıklar vardır. Örneğin bazı Japon balığı hücreleri, balığın yüzdüğü yöne de duyarlı olabilir.
Çalışma ayrıca, Japon balığındaki bu özel hücrelerin, diğer hayvanlarda tipik olarak uzamsal hafıza ile ilişkili olanlardan farklı, benzersiz beyin aktivitesi kalıpları sergilediğini de buldu. Araştırmacılar, bu bulgunun farklı hayvanların uzamsal bilgiyi nasıl işlediğini daha iyi anlamamıza yardımcı olabileceğine inanıyor.
Sonuç olarak, bu çalışma, balıkların beyinlerinde çevrenin nasıl temsil edildiğini anlamak için önemli bir adımdır. Balıkların ve memelilerin navigasyon sistemlerini karşılaştırmak, bu sistemlerin evrimi ve türler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olabilir. Bu tür çalışmalar, robotik sistemlerin ve yapay zekanın geliştirilmesine ve Alzheimer hastalığı gibi nörolojik bozukluklar için yeni tedavilerin geliştirilmesine katkıda bulunabilecek pratik uygulamalara sahip olabilir. Farklı türlerin mekansal bilgileri nasıl kodladığını ve işlediğini anlamak, biyolojik olarak ilham alınan navigasyon stratejileri içeren robotik sistemlerin ve yapay zekanın geliştirilmesine bilgi sağlayabilir.
Dahası, türler arasında uzamsal işlemeyi anlamak, Alzheimer hastalığı gibi uzamsal hafızayı ve navigasyonu etkileyen insan nörolojik bozuklukları için yeni tedavilerin geliştirilmesine katkıda bulunabilir.
Orijinal makale: Cohen L, Vinepinsky E, Donchin O, Segev R (2023) Boundary vector cells in the goldfish central telencephalon encode spatial information. PLoS Biol 21(4): e3001747. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001747
