Beyin Hücrelerindeki Aksonların Düz Boru Değil İnci Dizisi Şeklinde Olduğu Belirlendi

Beyin hücrelerinin mikroskobik bağlantı haritasına yönelik kabul görmüş anatomik model, laboratuvar ortamında elde edilen yeni bulgularla sarsıldı. Nöronlardan çıkan ve elektriksel sinyalleri diğer hücrelere ileten akson uzantıları, tıp ve biyoloji ders kitaplarında bir asırdan uzun süredir pürüzsüz ve düz borular olarak resmediliyordu. Johns Hopkins Medicine bünyesinde görev yapan Doçent Shigeki Watanabe liderliğindeki araştırma ekibi, fare nöronları üzerinde yürüttükleri ve Nature Neuroscience dergisinde yayımlanan çalışmayla aksonların mikroskobik düzeyde inci dizilerini andıran tekrarlı boğumlardan oluştuğunu belirledi. Araştırmacılar, sinaps bölgeleriyle ilişkisi bulunmayan bu yapıları "sinaps dışı varikoziteler" olarak adlandırdı.

Nörobilim literatüründe boğumlu akson yapıları daha önce yalnızca Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif tablolarda ya da ölmekte olan nöronlarda bir hasar göstergesi olarak kayda geçiyordu. Geleneksel elektron mikroskobu hazırlık süreçlerinde dokuların kimyasal olarak sabitlenmesi ve suyunun alınması, insan saçından yaklaşık 100 kat daha ince olan bu narin uzantıların gerçek biçimini bozuyordu. Araştırma ekibi, doku yapısını üzümün kurutularak kuru üzüme dönüştürülmesi yerine dondurularak korunmasına benzettikleri yüksek basınçlı dondurma elektron mikroskobu yöntemini kullandı. Laboratuvar ortamında yetiştirilen, yetişkin farelerden ve fare embriyolarından alınan miyelinsiz nöronlara ait on binlerce doku görüntüsünün taranmasıyla, bu inci dizisi görünümünün hasar değil, aksonun doğal mimarisi olduğu kanıtlandı.

Çalışmanın ilk yazarı Jacqueline Griswold, aksonun iç iskeletini bozan deneyler yaparak boğumların kaybolmadığını gördü. Bunun üzerine California Üniversitesi San Diego Tıp Fakültesi farmakoloji profesörü Padmini Rangamani ile ortaklaşa çalışan ekip, hücre zarının mekanik özelliklerini inceleyen matematiksel modeller kurdu. Modeller ve laboratuvar deneyleri, zardaki gerilim ve çevredeki şeker yoğunluğunun boğum boyutlarını doğrudan değiştirdiğini gösterdi. Hücre zarından kolesterol uzaklaştırıldığında zarın esnekliği artarak boğumlar küçüldü ve elektriksel sinyal iletim hızı yavaşladı. Yüksek frekanslı elektriksel uyarım uygulandığında ise inci benzeri boğumlar ortalama yüzde 8 uzadı, yüzde 17 genişledi ve elektriksel iletimin en az bir saat boyunca yavaşlamasına yol açtı.

Fare dokularında elde edilen bulgular, Chelsy R. Eddings ve Shigeki Watanabe'nin yer aldığı ekibin epilepsi ameliyatı geçiren hastalardan alınan insan kortikal dokuları üzerindeki incelemeleriyle genişletildi. Neuron dergisinde yayımlanan bu çalışma, insan beyninde de inci benzeri aksonların varlığını ve hücre zarının kimyasal iletim sonrasında hızla geri kazanıldığı ultra hızlı endositoz sürecini belgeledi. Paralel olarak Edinburgh Üniversitesi araştırmacıları da Temmuz 2026'da PLOS Biology dergisinde yayımlanan çalışmada, zebra balıklarında 880 kimyasal bileşiği tarayarak akson çapını artıran 33 madde tespit etti. Ulusal Ruh Sağlığı Enstitüsü desteğiyle sürdürülen projede Johns Hopkins ve California Üniversitesi ekipleri, hesaplamalı modelleri fare dokusu ve hücre kültürlerindeki testlerle birleştirerek akson yapısı ile işlevi arasındaki bağlantıyı incelemeyi sürdürüyor.

Neden önemli?Aksonların fiziksel yapısının elektriksel sinyallere göre biçim değiştirerek iletim hızını ayarladığını gösteren bulgular, sağlıklı beyin fonksiyonları ile nörodejeneratif hastalık süreçlerinin ayrımında yeni kapılar aralayabilir.

Cevabı beklenen sorular

• Sağlıklı nöronlardaki inci benzeri mimarinin Parkinson gibi nörodejeneratif hastalıklarda görülen yıkıcı boğumlanmalarla hücresel düzeyde nasıl bir ilişki taşıdığı henüz bilinmiyor.
• Aksonlardaki bu biçim değişikliklerinin insan beyninin tüm bölgelerindeki sinyal iletiminde aynı hız düzenleyici etkiyi gösterip göstermediği henüz netleşmedi.