İnsanlar ve diğer memeliler, beyinde yaralanan veya hasar görmüş nöronların yerini alacak yeni nöronları yenileme konusunda çok sınırlı bir yeteneğe sahiptir. Çarpıcı bir tezat olarak, balık ve semender gibi bazı hayvanlar, yaralı beyin bölgelerini yeni nöronlarla doldurma yeteneğine sahiptir. Suda hayatını sürdüren amfibi bir semender türü olan aksolotlar (Ambystoma mexicanum); omuriliğini, kalbini ve uzuvlarını yenileme yeteneğiyle tanınan bir su semenderidir. Buna ek olarak, yaşamları boyunca yeni nöronlar da üretebiliyorlar.

Bu canlılar, yaşamları boyunca kolayca nöronlarını yenileyebilmektedirler. 1964’te yapılan araştırmalar sonucunda, yetişkin aksolotların beyinlerinin büyük bir kısmı tamamen çıkarılsa bile bazı kısımlarını yenileyebildikleri gözlemlenmiştir. Beyin araştırmaları için bu canlının özellikleri; nöronların yenilenmesi vebeynin yaşlanmasına karşı yeni bir dönem açılabilir.

Hücresel düzeyde yenilenme üzerinde ETH Zürih’teki Treutlein Laboratuvarı’nda ve Viyana’daki Moleküler Patoloji Enstitüsü’ndeki Tanaka Laboratuvarı’nda çalışan araştırmacılar, aksolotların beyinlerindeki tüm farklı hücre türlerini yeniden üretip üretemeyeceğini görmek için aksolotlar üzerinde çalışmışlardır. Çalışma sonucunda, aksolot ön beyin hücrelerinin ve hücre tiplerinin bir atlası oluşturulmuştur. Böylelikle hem aksolotların yenilenme biçimine hem de türler arası beyin araştırmalarına ışık tutulmuştur.

Aksolotların Beyinlerini Yenileme Süreci

Çalışma ekibi, haritalamadan sonra aksolotun telensefalonuna odaklanmaya karar vermiştir. İnsanlarda, telensefalon beynin en büyük bölümüdür ve neokorteks adı verilen hayvan davranışı ve bilişinde önemli bir rol oynayan bir bölgeyi içerir. Telensefalonlarının bir bölümünü çıkararak aksolot rejenerasyonu incelenmiştir. Beyin yenilenmesinin üç ana aşamada gerçekleştiği gözlemlenmiştir. İlk aşama kök hücrelerin sayısında hızlı bir artışla başlar ve bu hücrelerin küçük bir kısmı bir yara iyileşme sürecini aktive eder. İkinci aşamada, kök hücreler ilkel nöron hücrelerine doğru farklılaşmaya başlar. Son olarak, üçüncü aşamada ise bu ilkel nöronlar, başlangıçta kaybolan aynı tip nöronlara doğru farklılaşır. Şaşırtıcı bir şekilde, çıkarılan bölge ile beynin diğer bölgeleri arasındaki kopan nöronların yeniden bağlandığı görülmüştür.

Aksolotlar ve İnsan Beyni

Elde edilen aksolot verileri sonucunda telensefalonlarındaki hücrelerin beynin hafıza oluşumuyla ilgili bölgesi olan insan hipokampüsüyle ve beynin duyguyla ilgili bölgesi olan koku alma korteksiyle güçlü benzerlikler gösterdiği görülmüştür. Ayrıca bir aksolot hücre tipinde, insan beyninde algı, düşünce ve uzamsal muhakeme alanı olan neokorteks ile bazı benzerlikler bulunmuştur. Bulunan benzerlikler, ileri çalışmalara yön vererek ilerleyen yıllarda insanların beyinlerinin hasar aldığı durumlarda kendi kendine yenileyebilmesini sağlayabilir.