Uykunun Kaçınılmaz Olduğunu Fısıldayan Hücreler: Neden Eninde Sonunda Uyuruz?
Ne kadar uzun süre uyanık kalırsak, belirli beyin hücreleri uyku baskısını o kadar artırıyor gibi görünmekte ve sonunda dinlenme ihtiyacına karşı koymayı neredeyse imkansız hale getirmektedir.
Uyku dürtüsü, uyanık olunan saatlerde biriken ve uyanık kalmayı giderek zorlaştıran, dinlenmeye yönelik biyolojik bir baskıdır. Uzun süreli uyanıklığın ardından bu dürtü genellikle daha uzun ve derin bir toparlanma uykusunu beraberinde getirir; ancak bilim insanları, sinir sisteminin uyanık kalınan süreyi nasıl takip ettiğini ve bunu nasıl giderek artan bir dinlenme ihtiyacına dönüştürdüğünü açıklamakta zorlanmışlardır.
Basel Üniversitesi Biozentrum’dan Profesör Alex Schier liderliğindeki araştırmacılar, bu süreçte kilit rol oynadığı görülen iki beyin sapı nöron grubu tespit ettiler. Çalışma, Beth Israel Deaconess Tıp Merkezi ve Auburn Üniversitesi’nden bilim insanlarıyla iş birliği içinde yürütüldü.
Schier, “Uzun süreli uyanıklığı izleyen ve aktif olarak uykuyu teşvik eden nöron popülasyonları belirledik,” diyor. “Bu, neden uykumuzun geldiğini anlamaya yönelik yapbozun önemli ve eksik bir parçası.”
Uyanık Kalınan Süreyi Takip Eden Nöronlar
Araştırmacılar; normal uyku ve uyanıklık dönemlerinde, zorunlu uykusuzluk sürecinde ve toparlanma uykusu sırasında farelerdeki beyin aktivitesini haritalandırdılar. Analizleri, hayvanların ne kadar süre uyanık kaldığına bağlı olarak aktiviteleri değişen beyin bölgelerini ortaya koydu.
Ekip, bu bölgelerden birinin içinde iki önemli nöron popülasyonu tespit etti: GABAerjik nöronlar ve serotonerjik nöronlar. GABA ve serotonin, beyin fonksiyonlarında geniş kapsamlı rolleri olan kimyasal habercilerdir; ancak söz konusu bu özel hücrelerin, uyku baskısının oluşumuna katkıda bulunduğu görülmektedir.
Fare beynindeki uykuyu teşvik eden nöronlar (yeşil) ve yakın zamanda aktifleşen nöronlar (macenta). Katkıda bulunanlar: William Joo, Biozentrum, Basel Üniversitesi
Uyanıklık devam ettikçe her iki grup da giderek daha aktif hale geldi. Uyku başladıktan sonra aktivitelerinin azalması, nöronların sadece hayvanların uyanık mı yoksa uykuda mı olduğunu işaretlemek yerine, biriken biyolojik bir ihtiyaca yanıt verdiklerini düşündürdü.
Uyku Basıncını Artırmak veya Azaltmak
Araştırmacılar, nöronların sadece uyanıklığı mı takip ettiğini yoksa gerçekten uykuya mı sebep olduğunu belirlemek için nöronların aktivitelerini deneysel olarak değiştirdiler. Her iki popülasyonun da etkinleştirilmesi, farelerin daha uzun ve daha derin uyumasını sağladı ve normalde uzun süreli uyanıklığın ardından gelen toparlanma uykusuna benzer bir model oluşturdu.
Aynı nöronların engellenmesi tam tersi etki yarattı. Fareler çok daha az uyudu ve uyanık kaldı; bu da hücrelerin uyanık kalma süresini kaydetmekten daha fazlasını yaptığını gösteriyor. Uzun süreli uyanıklığın uyku dürtüsüne dönüştürülmesine aktif olarak yardımcı olurlar.
Schier, “Bu nöronlar yalnızca bir hayvanın uyanık olduğunun sinyalini vermiyor” diyor. “Deneylerimiz bunların uykuyu teşvik etmede çok önemli olduğunu ve uyku dürtüsünü oluşturan sinir devrelerinin temel bileşenleri olabileceğini gösteriyor.”
Sonuçlar, uyanıklık sırasında aktif olan nöronların uyku baskısı oluşturabileceğine dair alışılmadık derecede doğrudan kanıtlar sağlıyor. Uyku ihtiyacını yaratan beyin sistemlerini, yalnızca uyku ihtiyacını algılayan veya yanıt veren sistemlerden ayırır.
Fareler %70 Daha Az Uyudu
En çarpıcı sonuç, her iki nöron popülasyonu da uzun bir süre boyunca baskılandığında ortaya çıktı. Fareler normalden yaklaşık %70 daha az uyudu; buna rağmen çoğu, normalde uyku yoksunluğuyla ilişkilendirilen ciddi davranışsal sorunların bazılarını sergilemedi.
Bu beklenmedik tepki, uyku süresi ile uyku ihtiyacının, daha önce varsayıldığından daha birbirinden bağımsız olabileceğini gösteriyor. Söz konusu nöronlar, yalnızca bir hayvanın ne kadar süre uyuduğunu değil, aynı zamanda uyku baskısının ne kadar güçlü bir şekilde biriktiğini de etkiliyor gibi görünüyor.
Çalışmanın başyazarı Dr. William Joo, “Gelecekteki çalışmalar, bu nöronların beynin geri kalanıyla nasıl etkileşime girdiğini ve uyku dürtüsünün moleküler düzeyde nasıl oluştuğunu ortaya koyabilir,” diyor. “Uyku davranışını istikrarlı bir şekilde değiştirme becerimiz, aynı zamanda uzun süreli uyku kaybına karşı geliştirilen adaptasyonları incelememize de olanak tanıyor; bu durum nihayetinde, uyku yoksunluğuna ve diğer fizyolojik zorluklara karşı direnç kazandırmanın yollarını açabilir.”
Uyku Devresi Neden Önemli?
Özetle bulgular, beyin sapındaki GABAerjik ve serotonerjik nöronları, farelerde uyku baskısının aktif itici güçleri olarak tanımlıyor. Bu nöronlar, uzun süreli uyanıklık sırasında daha aktif hale geliyor ve bunu takip eden telafi edici uykunun başlatılmasına yardımcı oluyor.
Beynin uykuyu nasıl kaçınılmaz bir his haline getirdiğini anlamak, zamanla uyku bozuklukları, kronik uyku kaybı ve organizmaların fizyolojik strese uyum sağlama biçimleri üzerine yapılan araştırmaları geliştirebilir.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Gece Sahneye Çıkan Yönetmen: Beyniniz Uykuda Yaşamınızı Nasıl Baştan Kurguluyor?