Sirkadiyen döngü değişikliklerinde hipokampal öğrenmenin araştırılması
Investigation of hippocampal learning in circadian cycle changes
Yazar: MERVEHATUN BOYRAZ
Danışman: PROF. DR. CEM SÜER
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Bu çalışma ile; moleküler saat mekanizmasıyla öğrenme ve bellek arasında ilişki olup olmadığını ve döngü değişikliği gestasyonel dönemden itibaren uygulanırsa öğrenme ve belleğin nasıl etkileneceğini, aydınlık/karanlık döngüsü değiştirilerek araştırmak amaçlanmıştır. 
Bu çalışma 20 gebe sıçandan (her anneden 2-3 sıçan) doğan 48 erkek sıçan üzerinde yapılmıştır. Altı hamile sıçan, 12 saatlik karanlık ve 12 saatlik ışık döngüsüne (ışıklar 1800 kapalı) yerleştirildi ve yavruları doğumdan sonra bu döngüde devam etti (yapay fotoperiyot grubu, APG). Geri kalan 14 gebe sıçan 16 saat aydınlık ve 8 saat karanlık döngüsünde barındırıldı ve rasgele seçilen 16 erkek yavru doğumdan sonra aynı döngüde tutuldu (gece uzatılmış fotoperiyot grubu, UFG), geri kalan 16'sı isedoğumdan itibaren 12 saat karanlık ve 12 saat aydınlık döngüsüne maruz bırakıldı (gecenin restore fotoperiyot grubu, rYFG). Yavru ratlar 60 günlük olana kadar uygun koşullarda tutuldu. 60. günde sıçanlar, 5 günlük gizli platform keşif protokolü kullanılarak Morris Su tankında öğrenme denemelerine tabi tutuldu. Öğrenme denemeleri sırasında sıçanların performansı, bir görüntü değerlendirme sistemi kullanılarak kaydedildi. Beşinci gün yapılan probe deneyinin ardından hafif anestezi altında sakrifiye edilen sıçanların hipokampus dokuları çıkarıldı ve gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu tekniği (PCR) ile MAPT, PER2, BMAL1 ve CRY1 gen ekspresyonları ölçüldü, daha sonra western-blot analizi ile GSK3, Akt, CREB, Tau protein seviyeleri ölçüldü. 
Uzamsal öğrenme performansı ölçmek için değerlendirilen yüzme hızı parametresi YFG grubunda UFG grubuna kıyasla anlamlı olarak daha yüksek bulundu, kaçma mesafesi ve kaçış süresi her grup için her gün ve her denemede anlamlı ölçüde azaldı fakat gruplar arasında anlamlı bir fark bulunamadı.Platforma olan mesafe parametresi bakımından rYFG, YFG'den ve UFG'den platforma daha yakın yüzdü. Uzamsal bellek parformansı ölçmek için değerlendirilen yüzme hızı parametresinde gruplar arasında anlamlı fark bulunamadı, rYFG grubu hedef kadranda diğer gruplara göre anlamlı ölçüde daha çok zaman geçirdi, YFG grubunun platforma olan ortalama uzaklığı diğer iki gruba kıyasla anlamlı ölçüde daha fazla idi. Gen ekspresyonlarında gruplar arasında PER2 geninde anlamlı farklılık bulundu; PER2 anatım seviyesi, UFG'derYFG'ye kıyasla anlamlı ölçüde daha yüksek idi. Protein analizinde gruplar arasında total GSK3, Akt CREB, Tau ve p-CREB seviyesinde anlamlı fark bulunmadı, 
Çalışma bulguları değerlendirildiğinde; aydınlık karanlık döngüsü gebelik döneminden başlayarak değiştirilip doğumdan sonra modifiye edildiğinde bellek performansını bozmak yerine güçlendirdiği kanısına varılmıştır. Bu bulguların, sirkadiyen döngü ritminin gestasyonel dönemden itibaren değişimiyle öğrenme ve bellek ilişkisini anlama yönünde literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Bellek; hipokampüs; öğrenme; sıçan; sirkadiyen döngü.

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate whether there is a relationship between learning and memory with the molecular clock mechanism and how learning and memory would be affected if the cycle change is applied from the gestational period by changing the light/dark cycle.
This study was conducted on 48 male rats born from 18 pregnant rats (2-3 rats from each mother). Six pregnant rats were housed on a 12-hour dark and 12-hour light cycle (lights off 1800), and their offspring continued in this cycle after birth (artificial photoperiod group, APG). The remaining 12 pregnant rats were housed on a 16-h dark and 8-h light cycle, and 16 randomly selected male pups were maintained on the same cycle after birth (overnight extended photoperiod group, OEPG), while the remaining 16 were exposed to a 12-h dark and 12-h light cycle from birth (restored photoperiod of overnight, RPG). Baby rats were kept under appropriate conditions until they were 60 days old. At day 60, rats were subjected to learning trials in the Morris Water tank using the 5-day hidden platform discovery protocol. The performance of the rats during the learning trials was recorded using an image evaluation system. After the probe experiment on the fifth day, the rats were sacrificed under light anesthesia and their hippocampus tissues were removed, and MAPT, PER2, BMAL1 and CRY1 gene expressions were measured by real-time polymerase chain reaction technique (PCR) and then, the levels of total GSK3, Akt, CREB, Tau were measured by western-blot analysis.
The swimming speed parameter, which was evaluated to measure spatial learning performance, was found to be significantly higher in the YFG group compared to the UFG group, distance moved and escape time decreased significantly for each group each day and each trial, but no significant difference was found between the groups, the distance to the platform. parameter, rYFG swam closer to the platform than YFG and UFG. There was no significant difference between the groups in the swimming speed parameter evaluated to measure spatial memory performance, the rYFG group spent significantly more time in the target quadrant than the other groups, the mean distance from the platform to the YFG group was significantly longer than the other two groups. Significant differences were found in the PER2 gene between the groups in gene expressions; PER2 was significantly higher in UFG compared to rYFG. There was no significant difference in total GSK3, CREB, Tau levels between the groups in protein analysis, Total Akt measurement could not be made.
When the study findings are evaluated; It was concluded that when the light-dark cycle is changed starting from the gestation period and modified after birth, it strengthens memory performance rather than impairing it. It is thought that these findings will contribute to the literature in understanding the relationship between learning and memory with the change of circadian cycle rhythm starting from the gestational period.
Key Words: Circadian cycle;hippocampus;learning;memory;rat