Günümüzde, sağlık hizmetlerinin ve bu hizmetlere erişimin iyileşmiş olmasına rağmen, alkol kötüye kullanımının küresel bir sağlık sorunu olmaya devam ettiğini hayal etmek oldukça zordur. Ne yazık ki, yüksek miktarda alkol tüketen hamile bir annenin, fetal alkol sendromundan (FAS) etkilenenlerde belirgin olduğu üzere, ömür boyu süren ağır beyin hasarı ve nörogelişimsel bozuklukları olan bir çocuğa sahip olabileceği gösterilmiştir1,2,3. Anne tarafından alkol kullanımı öyküsü doğrulanmış kadınlarda, gelişmekte olan fetüs, kan alkol konsantrasyonlarında farklı farklılıklar yaratan az miktardaki alkole veya farklı alkol tüketim modellerine karşı da hassastır. Bu ikinci durumda, çocuklar FAS'lılar kadar ağır morfolojik veya nörodavranışsal bozulmalar sergilemeyebilirler, ancak yine de hafiften ağıra kadar değişen ömür boyu süren bilişsel yetersizlikler ve duygusal bozukluklar gösterebilirler3,4. Topluca FAS ve prenatal alkol kaynaklı bozulmaların daha hafif formları, fetal alkol spektrum bozuklukları (FASDler) koleksiyonunu oluşturur. FASDlerin tamamen önlenebilir olması şaşırtıcı değildir, ancak şaşırtıcı bir şekilde, alkol kötüye kullanımının oldukça yaygın olduğu popülasyonlarda, bunların nöral ve bilişsel yetersizliğin birincil non-genetik nedeni olmaya devam ettiği ve ABD'deki genç çocukların yaklaşık %2 ila %5'ini ve Fransa ile İsveç gibi Avrupa ülkelerindekileri etkilediği tahmin edilmektedir. Yalnızca ABD'deki FAS insidansı ile ilgili olarak, yaygınlık 1.000 canlı doğum başına 2 ila 7'dir5; bu da FASDlerin genel insidansının FAS'tan çok daha yüksek olduğunu göstermektedir.
FASD'li çocuklarda yürütülen nörogörüntüleme çalışmaları; daha ince corpus callosum6, daha küçük anterior serebellar vermis7 ve daha küçük hipokampus8 gibi beyin anomalileri sergilediklerini göstermiştir. Bu beyin anomalileri, FASD'li çocuklarda gözlemlenen bazı uzun süreli nörobilişsel bozulmaların temelini oluşturur. Maternal alkol kaynaklı beyin değişikliklerindeki varyasyonlar ile belirli nörobilişsel bozuklukların profilindeki (yani tür ve kapsamındaki) varyasyonlar arasındaki kesin bağlantılar henüz net bir şekilde belirlenmemiştir. Ancak bir başlangıç noktası olarak hipokampus, prenatal alkol etkilerine karşı duyarlılığının belirlenmesi için mükemmel bir adaydır. Nitekim FASD'li çocuklar; yer öğrenimi9,10 ve gecikmeli nesne hatırlama11 gibi hipokampus aracılı davranışlarda eksiklikler göstermektedirler.
FASD kemirgen modellerinin, FASD'li çocuklarda görülen nörobilişsel bozulmalara yol açan mekanizmaların aydınlatılmasında paha biçilemez olduğu kanıtlanmıştır. Benimsediğimiz ve iyi yapılandırılmış bir binge-maruziyet modeli, sıçanlara postnatal 4-9. günler arasında alkol verilmesini içermektedir.12,13beynin, insan fetal 24. haftasına benzer şekilde hızlı sinaps ve dendritik temas oluşumuna uğradığı ve 3. haftaya kadar uzanan bir dönemSıkıntıya girdiğinde veya stres altındayken, vücut kortizol hormonu salgılar. Kortizol, "stres hormonu" olarak bilinir ve vücudun stresle başa çıkmasına yardımcı olur. Ancak, kortizol seviyelerinin uzun süre yüksek kalması, bağışıklık sisteminin zayıflamasına, uyku bozukluklarına ve kilo artışına yol açabilir. Kortizol seviyelerini dengelemek için düzenli egzersiz yapmak, sağlıklı beslenmek ve stres yönetimi tekniklerini uygulamak önemlidir. trimester14,15,16,17Bu özel model, hipokampal nöronlarda belirgin kayba yol açar.18,19 ve serebellum gibi diğer birçok beyin bölgesindeki nöronlar12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23ve farklı alanlara yayılan ciddi bilişsel fonksiyon bozuklukları ile birlikte seyreden21,24,25Sıçanlarda erken dönem alkol maruziyetine bağlı bilişsel bozulma, özellikle şu yöntemlerle olmak üzere, farklı yollarla değerlendirilebilir: göz kırpma klasik koşullanması (ECC). ECC, öğrenmenin temel dayanağını bilimsel olarak araştırmak için bir yüzyıldan fazla süredir kullanılan bir paradigmadır26,27 ve bu haliyle, fetal alkol maruziyetinden kaynaklanan olumsuz nörokognitif sonuçların daha iyi anlaşılması için yararlı bir yöntem sunmaktadır. Araştırmacıların çeşitli farklı ECC prosedürlerini kullanmalarına olanak tanıyan oldukça esnek bir paradigmadır; bu prosedürlerin her biri, filogenetik ölçekte yükselen birçok memeli türünde (farelerden insanlara kadar) ve beyin gelişiminin farklı süreçlerinde incelenebilir.28,29,30,31Ayrıca, bu paradigmada çağrışımsal öğrenmeyi yöneten temel nöral devreler, aynı türlerdeki deneysel ve nöropsikolojik raporlar tarafından desteklenmektedir.26,32,33,34,35,36,37.
ECC'nin bir formu olan iz ECC, bu makalede gösterilmektedir (Şekil 1). Bağlam sağlamak amacıyla, daha geleneksel bir form olan gecikmeli ECC ile karşılaştırılmıştır. ECC paradigması, Nobel ödüllü fizyolog Ivan Pavlov tarafından ilk kez köpeklerle gerçekleştirilen klasik koşullanma model alınarak oluşturulmuştur. Pavlov, tonlar gibi belirli uyaranların doğal olarak salyalanmayı tetiklemediğini, ancak yiyecek verilmesinden önce geldiğinde ve bununla örtüştüğünde, bu ton-yiyecek birlikteliğinin korunduğu varsayımıyla, ikisinin tekrarlanan sunumlarıyla salya yanıtının güçlendirilebileceğini keşfetmiştir. Bu, ilişkisel gücün iki uyaran arasındaki anlık zamansal yakınlıkla aracılık edildiği ve böylece öğrenme koşullarının hayvan için optimize edildiği gecikmeli ECC'ye bir örnektir. Pavlov ayrıca, tonu kapatıp yiyecek verilmeden önce bir "iz" süresi bırakmak gibi ton-yiyecek birlikteliğinin diğer varyasyonlarını da test etmiştir. Bu iki uyaran yeterince ayrıksı olduğunda, köpeklerin yiyecek verilmeden önce salyalanma yanıtları vermesi çok daha zor hale gelmiştir. Tonun kapatılması ile yiyeceğin verilmesi arasındaki bu ayrıksıklık, iz ECC'ye bir örnektir. Kemirgenler yiyeceğin varlığına doğal olarak salyalanmadıkları için, bunun yerine hafif şok gibi türe daha uygun uyaranlar kullanılır; ayrıca tonlara karşı doğal olarak savunmacı göz kırpma yanıtları vermezler. Bu arka planla, kemirgen ECC prosedürleri, belirli bir desibel seviyesinde bir ton sunmayı ve göz kırpma yanıtını tetiklemek için bunu göz kapağı kasıyla (orbicularis oculi) veya temporalis kasıyla belirli bir şekilde hafif şokla eşleştirmeyi içerir. Ton, koşullu uyaran (CS) olarak kabul edilirken, şok koşulsuz uyaran (US) olarak kabul edilir. Gecikmeli ECC'de, önce CS sunulur; bu uyaran belirli bir süre boyunca açık kalır. Ardından US verilir. Bu iki uyaran belirli bir süre boyunca örtüşür ve ardından her ikisi de eş zamanlı olarak sona erer; US nedeniyle verilen sonuç göz kırpma yanıtı, koşulsuz yanıt (UR) olarak kabul edilir. Bu prosedürde kemirgenler, bu itici uyaranı öngörmek için CS sunulduktan bir süre sonra ancak US'den hemen önce göz kırpma yanıtları vermeyi öğrenirler. Öğrenilen göz kırpma yanıtı, koşullu yanıt (CR) olarak adlandırılır. İz ECC'de, CS ve US, iz aralığı olarak bilinen ve uyaranların olmadığı bir zaman dilimiyle ayrılır; gecikmeli ECC'de olduğu gibi zaman içinde örtüşmezler. Bu aralıkta hayvan, uyaranlar arasındaki ilişkisel gereksinimleri çözmekle görevlidir. Gecikmeli ECC'ye benzer şekilde, hayvan CS kapandıktan sonra ancak US verilmeden hemen önce tutarlı bir şekilde kırpma yanıtı verdiğinde öğrenme gerçekleşir. Belirli bir miktar edinim eğitimiyle (CS'nin US ile eşleştirilmesi), öğrenme eğrileri (yani, farklı CR ölçümlerine dayalı olarak) gelişir. Lezyon ve nörogörüntüleme çalışmaları, gecikmeli ECC'de başarılı öğrenmenin sağlam serebeller-beyin sapı nöro-devrelerine bağlı olduğunu38,39,40 gösterirken; iz ECC'nin, hipokampustan41,42,43,44 ve diğer kortikal yapılardan45,46 ek nöral katılım gerektiren daha üst düzey bir prosedür olduğunu ortaya koymaktadır. İz CR'lerini başarıyla edinmek için gereken zamanlamayla ilgili gereksinimler nedeniyle, bu görevin öğrenilmesi (normal denekler için bile) daha zordur.

Şekil 1: İz bırakan göz kırpma klasik koşullanması. Tüpsüz kontrol (UC) grubundaki yetişkin bir sıçanı temsil eden gerçek bir dalga formu gösterilmiştir. İlk olarak ton CS (85 dB, 2.8 kHz) 380 ms boyunca sunulur. Ardından, herhangi bir stimulusun bulunmadığı 500 ms'lik bir iz aralığı gerçekleşir. Sonrasında 100 ms boyunca bir şok US (1.6 mA) verilir. Bu görevde başarılı öğrenme, koşullu yanıt (CR) zaman penceresindeki (Toplam CR dönemi) göz kırpmaların frekansının (%) veya genliğinin (volt cinsinden) birçok eğitim oturumu boyunca artmasıyla gerçekleşir. Özellikle, sağlam bir hipokampüse sahip kemirgenler genellikle şok US başlangıcından hemen önce (200-ms'lik bir pencere içinde) daha iyi zamanlanmış CR'ler (Adaptif CR'ler) verirler. Ton CS başlangıcından sonraki ilk 80 ms sırasındaki irkilme yanıtları (SR'ler) ve koşulmamış yanıtlar (UR'ler) da ölçülür. İyi eğitilmiş kemirgenlerde non-asosyatif SR'ler genellikle düşük veya mevcut değildir, UR'lerin ise frekans ve genlik açısından yüksek olması beklenir. Bu görev, kemirgenin CS bitişi ile US başlangıcı arasındaki ilişkiyi (iz aralığı sırasında) köprülemeyi öğrenmesini gerektirir, bu nedenle gecikmeli ECC'ye kıyasla edinilmesi doğası gereği daha zordur. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Burada, 380 ms boyunca süren 85 dB'lik bir ton koşullandırıcı uyaranın (CS) (2.8 kHz), ardından 500 ms'lik bir izleme süresi ve ardından 100 ms boyunca süren 1.6 mA'lik bir şok koşulsuz uyaranın (US) uygulandığı bir izlemeli (trace) ECC prosedürü ile değerlendirilen, binge tarzı uygulanan neonatal alkol maruziyetinin olumsuz fonksiyonel sonuçlarını gösteriyoruz. Neonatal alkol maruziyetinin etkilerini azaltmada kolin müdahalesi ve demir takviyesini inceleyen önceki çalışmalarda, bu davranışsal analiz yönteminin faydasını rapor etmiştik18,47. Nitekim, izlemeli ECC, neonatal alkol kaynaklı hipokampal patolojiyi değerlendirmek için bir tanı aracı olarak kullanılabilir. Gecikmeli (delay) ECC'ye göre avantajı, FASD'li insanlarda bozulan hipokampal fonksiyonlardaki bozulmaları tespit etmede daha hassas olmasıdır.
ECC'nin gösterimi, fetal alkol alanının çok ötesine uzanmaktadır. ECC'nin birçok varyantı (örneğin, geciktirme, izleme, bileşik, tersine çevirme), gelişim boyunca öğrenmedeki ontogenetik farklılıkları, normal memelilerde çağrışımlı öğrenmenin nörobiyolojik temelini ve ayrıca farklı beyin sistemlerinin teratojenler, çevresel toksinler, travmatik beyin hasarı, nörodejeneratif hastalıklar ve psikiyatrik durumlar dahil (ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere) birçok zorluğa karşı hassasiyetlerini açıklığa kavuşturmak için kullanılabilir.