Uyku üzerine

Uyku üzerine

Uyuduğumuz zaman, beynimiz o gün gerçekleşen olayları kendi içinde tekrar oynatır. Beyin aktivitesinde görülen artışla, gün içinde öğrenilmiş bir yer uyku esnasında hızlı bir şekilde tekrar görülür. Beynin bir nevi pratik yaptığına inanılır, yani öğrenme işleminin önemli bir kısmı bu aşamada gerçekleşir.

Uykuyu aksatan insanların iyi bir gece uykusu alanlar kadar iyi öğrenemediği, ayrıca uykudaki tekrar sürecinde bozulmalar gösteren farenin bir önceki gün öğrendiklerini hatırlama yüzdesinin oldukça düştüğü de önceki deneyler sonucu bilinmekte. Bilinmeyense bu aşamanın dışarıdan müdahaleye açık olup olmadığıydı. Bilimadamları ilk defa uyku halindeki farelerde yeni anılar yaratabildi.

Deneyde, beyinde bir çeşit harita oluşturmamızı sağlayan, yer tanımadan sorumlu hücreler (place cells) hedef alındı. Fareler kapalı bir yere bırakılarak etrafı keşfetmeleri beklendi ve bu sırada da elektrotlarla bu hücreler görüntülenerek belirli bölgelerde aktive olan hücreler belirlendi.

Fareler uyuduğunda, araştırmacılar hayvanların beyin aktivitesini gün içindeki olayları tekrar işlemden geçirirken görüntülediler. Belirlenen hücrenin aktive olduğu bilgisayarda gözlendi ve her gözlendiğinde beynin ödülle ilişkili kısmı ayrı bir elektrotla uyarıldı. Fare uyandığında, belirlenen yer hücreleri ve ödül duygusu arasında uyku sırasında bir yol ortaya çıktığı görüldü. Yer ile ödülü ilişkilendiren yeni bir anı oluşturuldu.

Bu durum, bilinçli hafızanın hayvanlarda uyku esnasında ilk kez yaratılmasıydı. Son yıllarda bilimadamları, sigara içenlerin sigara kokusunu çürümüş yumurta veya balık kokusuyla ilişkilendirmesi gibi uyku sırasında bilinçaltıyla ilişkilendirme yapabiliyordu.

Son çalışmada ortamı rastgele dolaşıp sadece ödülle ilgili yerde durması ihtimaliyse, farenin doğrudan belirlenen bölgeye gitmesiyle ortadan kalktı. Davranış otomatik bir şekilde yapılmıyordu ve bu hafızanın bilinçli bir şekilde oluşturulduğunu göstermiş oldu. 

Uygulanan teknik, yetenek öğrenme gibi diğer tip hafızalarda kullanılamıyor, en azından şimdilik. Teknik için uzaysal hafızanın kullanılma sebebiyse günümüzde büyük ölçüde anlaşıldığı için değişiklik yapması daha kolay. Bu bulgular aynı zamanda ilgili hücrelerin nasıl çalıştığıyla ilgili daha fazla kanıt sunabilir. 

Tam olarak hangi yer hücresinin beyin içi harita oluşturma sırasında görev aldığını bulmak çok zordu. Çünkü hayvanlar sınırlar gibi dış göstergelere göre de yön buluyorlardı. Bu spesifik hücreleri uykuda hedef alarak, araştırmacılar hücre-yer ilişkisini direkt olarak belirleyebilecekler.

Elde edilen sonuçlar hafıza bozukluklarıyla ilgili hastalıklar olan şizofreni, obsesif kompalsif bozukluk veya depresyonun tedavisi için büyük bir adım. Aynı şekilde travmatik etkisi olan bazı anıların veya bunların duygu içeriklerinin değiştirilebilmesi de oldukça mümkün görünüyor.

Tek bir nöronun bazı insanları (Jennifer Aniston, Julia Roberts, Halle Berry ve hatta Kobe Bryant :)) temsil ettiği, ilgili kişinin resminin gösterilmesine karşılık tek bir spesifik beyin hücresinin aktive olduğu daha önce keşfedilmişti (Nature, doi.org/cmzdk9). (bkz: Jennifer Aniston cells :)) Eğer birisinin beyninde size özgü bir nöron bulup o bölgeyi uyarırsanız ve bu uyaranla beraber beyninde ödül hissini uyandırabilirseniz, o kişinin size daha çok sevmesini -şimdilik teoride :D sağlayabilirsiniz. Bunu uykuda yapmaksa biraz daha zorlayıcı olabilir.

İşlem tamamen yeni bir anı yaratmaktan oldukça zor. İşin bir diğer boyutu da gerçek anıların birçok duyguyu ve çevresel uyaranı içermesi. Ancak zengin ortamı yaratacak seviyenin yakınında bile değiliz. Şu anda yapabileceğimiz öncelikli şeyse var olanı alıp üzerinde değişiklikler yapabilmek.

Oldukça zor görünse de, aslında imkansız değil.

Uzun bir süredir beynin uyku sırasında çalıştığı biliniyor. Ancak yönelme gibi görece basit olan duyuların nasıl çalıştığı da artık bilinmekte. Bilim adamları çalışmada, fare beyinlerinin farklı uyku ve uyanıklık durumlarında anterodorsal talamik nükleus ve postsibiculum adı verilen iki bölgesindeki head direction nöronlarının aktivitesini ölçtüler. 2 yılı farelerin kafa hareketlerini kaydetmeye ve izlemeye ayıran araştırmacılar, görüntüleme esnasında farelerin etrafı keşfetmesine de izin verdiler.

Deneyin sonucunda, ilgili nöronların uyanıklık durumundaki gibi REM uykusunda da aynı şekilde çalıştığını, ve iki beyin bölgesi arasında pusulanın iğnesi gibi aktivasyon gösterdiğini ortaya çıkardılar.

İnsanlarda REM uykusu, elektriksel aktivitenin uyanık hale göre oldukça azaldığı ve yoğun rüya görülen evre olarak biliniyor.

Araştırmacılar ayrıca derin uyku olarak belirtilen kısa dalga boyu uyku periyotlarında hücrelerin uyarılma seviyesinin normale göre 10 kat arttığını buldular. Başka bir deyişle, fareler başlarını uyanık durumlarına göre 10 kat daha fazla hareket ettiriyordu.

Bu hücrelerin uykuda da aktif olmasının keşfiyle, hayvanın kafeslerinin uyku sırasında hareket ettirilip döndürülmesinin farkına varabildiğini gösteren grup, hayvan çevreyle bağlantılı olmasa bile beyninin aktif olarak keşfetmeye devam ettiğini de ortaya koydu. 

Yerlerin, olayların ve zamanının uykudaki koordine aktivitesi, beynin yeni yedekleme mekanizması olarak düşünülebilir. Grup bir sonraki aşamada aynı nöron aktivitesini daha karmaşık davranışlarda beynin farklı kısımlarında görmeyi bekliyor, ve bu hücrelerin yöneldikleri yeri elektriksel olarak kontrol edebilmenin mümkün olup olmadığını araştırıyor. Ayrıca bu buluşun Alzheimer gibi beynin navigasyon sistemini etkileyen hastalıklar için tedavi umudu olabileceğine inanıyor.

2009 yılında, cAMP sinyal yolağının uyku eksikliği sebepli hafıza problemlerine neden olduğu bulunmuştu. Yön hafızasının da bozulmasyla kendini gösteren bu durum, CAMP seviyesinin korunmasıyla bu etki ortadan kalkmıştı. Hipokampüsün uzaysal yön bulmanın merkezi olduğu göz önüne alınarak araştırmaya bu hücreler üzerinden devam edildi. 

Farmakogenetik bir çalışmayla, eksitatör nöronları hedef alan, patojenik olmayan virüse cAMP yolağını aktive edecek octopamin proteinini kodlayan gen eklendi. Virüs farenin hipokampüsüne enjekte edildi ve böylelikle sadece bu bölgedeki eksitatör nöronların bu reseptörü üretmesi

Genetik olarak modifiye edilmiş, uyku eksikliği bulunan bu farelerin hareket eden objeleri araştırmada harcadıkları sürenin, tıpkı sağlıklı farelerin harcadığı kadar olduğu gözlendi. Uyku eksikliği olan normal farelerinse bütün objelere rastgele baktığı ve yerlerini hatırlamada zorluk çektiği görüldü.

 

Farenin hipokampüsü, cAMP sinyal yolağı aktive olmuş, ilgili reseptöre sahip hücreler yeşil renkte gözüküyor.

Araştırmanın bir sonraki adımıysa cAMP’nin hafıza sağlamlaşmasındaki rolünü araştırmak. Ayrıca beyindeki diğer hücre tipi olan astrositlerin bu durumdan nasıl etkilendiği de incelenecekler arasında. Ve son olaraksa günlük yeterli uykuyu almamanın hafızayı nasıl etkilediği merak konusu.

Uzun saatler veya vardiyalı olarak çalışanlar da düşünüldüğünde, uyku eksikliğinden kaynaklanan kognitif problemlerin önlenebilmesi oldukça büyük bir gelişme. Ancak bu negatif etkilerin tersine çevrilmesi şimdilik sadece bu farelerde işe yarıyor .

Bu makale 12 Mart 2019 tarihinde güncellendi. 0 kez okundu.

Yazar

1978 yılında ÖYSS birincisi olarak Hacettepe Üniversitesini kazandım. Mezuniyet sonrası Stanford Üniversitesinde fizyoloji, Texas UNT de Biofeedback eğitimini aldım.

Şu anda Biofeedback alanında cihaz alım-satım, kiralması ve eğitimi veriyorum.

 

Etiketler
Uyku düzeni
Biyolog Duru Hakan Karabacak
Biyolog Duru Hakan Karabacak
İzmir - Biyolog
Facebook Twitter Instagram Youtube