İnsan beyninin soğuk deneyimlerini sadece hafızasında depolamakla kalmayıp, bu anıları kullanarak vücudun metabolizmasını düzenlediğine dair çığır açan bir keşif gerçekleştirildi. Dublin Trinity College’dan Prof. Tomás Ryan ve ekibi tarafından yapılan bu öncü çalışma, beynin soğuk anılarını kodlayan sinir ağlarının metabolik termoregülasyonda aktif rol aldığını kanıtladı. Nature dergisinde yayımlanan araştırma, soğuk deneyimlere yönelik hafıza engramlarının nasıl oluştuğunu ve termoregulasyon süreçlerini nasıl etkilediğini ortaya koyarak, temel bilim ve klinik uygulamalar için geniş ufuklar açıyor.
19. yüzyıl sonlarından itibaren bellek oluşumu bilimsel olarak incelenmiş ve Ivan Pavlov’un klasik koşullanma deneyleriyle tanımlanmıştır. Pavlov, hayvanların çevresel uyaranlarla fizyolojik tepkiler arasında bağ kurabileceğini göstermiş, köpeklerin yemekle ilişkilendirdikleri zil sesine salya salgılayarak tepki vermeleri bu süreci kanıtlamıştır. Günümüz nörobiliminde ise hafızanın, soyut deneyimlerin yanı sıra inflamasyon, ağrı ve beslenme gibi somatik durumları da içeren geniş sinirsel ağlarda kodlandığı anlaşılmıştır.
Bu çerçevede araştırmacılar, özellikle soğuk deneyimlerin de öğrenme yoluyla kodlanan hafıza engramları olarak işlev gördüğünü ve hayatta kalmayı kolaylaştıran adaptif işlevler barındırdığını ileri sürdü. Bu hipotezi test etmek için sofistike koşullandırma protokolleri ve metabolik analizler kullanıldı. Fareler, donma noktası yakınında olan 4°C sıcaklıkla eşleştirilmiş özgün görsel uyaranlara maruz bırakıldı. Daha sonra aynı görsellere oda sıcaklığında tekrar sunulduğunda, farelerin metabolizma hızında artış gözlenerek, gerçek soğuk gelmeden önce vücudun ısı üretimini artırdığı ortaya çıktı.
Bu önceden tahmini termogenez, beynin soğukla ilişkilendirilmiş hafızaları geri çağırıp, fizyolojik açıdan anlamlı tepkiler yaratabildiğini gösteriyor. Termoregulasyonun sinirsel mekanizmalarını anlamak için ekip, hipokampusta aktiviteye bağımlı genetik işaretleme yöntemleri uyguladı. Soğuk koşullandırma sırasında aktive olan engram hücreleri tanımlandı. Optogenetik teknikle, bu hücrelerin yapay olarak ışıkla uyaranması metabolik hızı yükseltti ve termojenezi tetikledi; ortamda soğuk olmamasına rağmen vücut ısı üretmeye başladı.
Aynı hücreler optogenetik olarak engellendiğinde ise, fareler daha önce öğrenilen soğuk ipuçlarına karşı metabolik tepkilerini yeterince gösteremedi. Bu çift yönlü müdahaleler, soğuk hafıza engramlarının pasif izlerden öte, termoregülasyonda işlevsel olarak rol oynadığını net biçimde ortaya koydu. Bu sonuçlar, hafıza ve metabolik kontrol arasında doğrudan bağlar bulunduğunu bilimsel olarak teyit etti.
Araştırma, özellikle kahverengi yağ dokusunun (brown adipose tissue, BAT) termojenetik rolüne dikkat çekti. BAT, mitokondrial uncoupling mekanizmaları sayesinde enerji yakıp ısı üretirken, beyindeki soğuk hafızasının sempatik sinir sistemi aracılığıyla BAT’u modüle ettiği belirlendi. Princeton Üniversitesi’nden Prof. Lydia Lynch, beynin öğrenilmiş soğuğu hatırlayarak sempatik sinirler vasıtasıyla kahverengi yağı aktive ettiğini ve böylece termojenik çıktıyı dinamik şekilde ayarladığını vurguladı.
Bu keşfin tıbbi açıdan pek çok faydası bulunuyor. Termojenezin ve metabolik kontrolün bozulmasının obezite, metabolik sendrom ve bazı kanser türleri gibi hastalıkların temelinde yattığı biliniyor. Araştırmanın eş-yazarı Dr. Aaron Douglas, soğuk hafıza devrelerinin hedeflenerek insanlarda metabolizmanın kontrollü biçimde düzenlenebileceğini savunuyor. Bu yaklaşım, mevcut metabolik müdahaleleri tamamlayıcı veya alternatif bir tedavi yöntemi olma potansiyeli taşıyor.
Bununla birlikte çalışma, bedenin içsel deneyimlerinin sadece fizyolojik değil, bilişsel ve duygusal süreçleri de şekillendirdiğini gösteren güçlü bir örnek teşkil ediyor. Soğuk anıların oluşumu, karmaşık insan zihninin temelinin içsel duyusal deneyimlere dayandığını ve karmaşık zihinsel işlemler ile duyguların evrimsel kökenlerinin bu beden hissiyatlarında saklı olduğunu ortaya koyuyor. Prof. Ryan, bu bütünsel perspektifin hafıza ve duygu biyolojik temellerini çözmede çok önemli olduğunu belirtti.
Araştırmanın başarısında disiplinler arası iş birliği önemli rol oynadı. Moleküler nörobilim teknikleri ile metabolik fizyoloji ve davranış bilimindeki yöntemlerin birleşimi sayesinde, soğuk hafıza oluşumu ve fonksiyonuna dair zengin bir mekanistik anlayış geliştirildi. Genetik işaretleme, optogenetik, metabolik ölçümler ve davranışsal koşullanma yöntemleri birlikte kullanılarak, beynin soyut işlevlerinin somut fizyolojik çıktılarla nasıl ilişkili olduğu kapsamlı biçimde incelendi.
Gelecekte bu araştırma, diğer duyusal modalitelerin ve fizyolojik durumların benzer hafıza engramlarıyla nasıl kodlandığını ve bu anıların karar verme, sosyal davranış ya da duygusal düzenlemenin nasıl etkilediğini araştırmak için zemin hazırlıyor. Ayrıca, insan çalışmalarına genişletilerek, hafıza destekli metabolik devrelerin manipülasyonunun metabolik ve duygusal bozuklukların tedavisinde çığır açması bekleniyor.
Sonuç olarak, bu yenilikçi çalışma, soğuk deneyimlerin hipokampus içindeki seçkin nöron toplulukları tarafından kodlandığını ve bu hafızaların termoregülasyon için metabolik tepkileri organize ettiğini ispat ediyor. Beyin-metabolizma ekseninde ortaya konan bu adaptif strateji, beynin çevresel zorlukları önceden tahmin edip vücudun fizyolojik kaynaklarını buna göre yönlendirdiğini gösteriyor. Bellek bilimini metabolik kontrolle birleştiren bu araştırma, zihnin bedensel temellerinin anlaşılmasında ve yenilikçi tıbbi uygulamaların geliştirilmesinde yeni ufuklar açıyor.
—
Araştırma Konusu:
Soğuk deneyimlerin sinirsel olarak kodlanması ve bu hafızaların metabolik termoregülasyonda işlevi
Doi Referans:
10.1038/s41586-025-08902-6
Anahtar Kelimeler:
Bellek oluşumu, Bellek bozuklukları, Metabolizma, İnsan beyni, Hayvan araştırmaları, Adaptif kontrol, Vücut sıcaklığı düzenlemesi, Duygular, Bellek geri çağırımı, Soğuk anıları, Nöroengramlar, Termoregulasyon nörobilimi, Fizyolojik soğuk tepkileri, Sıcaklık deneyimleri, Hayatta kalma, Bellek ve metabolizma bağlantısı, Trinity College Dublin, Nörobilim araştırması
