Brain Dynamics Lab @MEF

  • Büşra Temur

Uyku ile Uyanıklık Arasındaki Denge- Paradoksal (REM) Uyku

1.1- REM uyku evresi nasıl keşfedildi? Karakteristik Özellikleri:


Uyku, bütün canlılar için önem teşkil eden evrensel bir süreçtir. 1953 yılında, üniversite mezunu bir uyku araştırmacısı olan Eugene Aserinsky tarafından REM uyku evresi keşfedilene kadar, insanlar uykunun hem beyin hem de vücut için pasif bir dinlenme süreci olduğuna inanıyorlardı. Aserinsky araştırmasında kedileri gözlemlerken, gözlerini hızlı olarak hareket ettiklerini keşfetmiştir. Bu yüzden REM uykusu “hızlı göz hareketleri” anlamına gelen Rapid Eye Movement olarak adlandırılmıştır. Bu keşifle birlikte, uyku araştırmalarında yeni bir çığır açmıştır. 1960lı yıllarda, Kleitman ve Dement adlı bilim adamları EEG ölçümlerinde REM uykusunda insan beynin belirli bir beyin dalgası modelini izlediğini gözlemlemişlerdir. Hipokampus denilen bölgede yüksek korteks aktiviteleriyle birlikte rüya görme durumunun da bu evrede gerçekleştiğini belirtmişlerdir (1). REM uyku evresinde, düzensiz kalp atışları, hızlanmış solunum, hızlı göz hareketleri gibi birçok fizyolojik değişiklikler görülmektedir. Bu yönüyle uyanıklık haline çok benzese de uyku felci (bknz; sleep paralysis) ve kas atonisi (bknz; muscle atonia) özellikleriyle de bir paradoks oluşturmaktadır, bu yüzden paradoksal uyku olarak da adlandırılır. Beyin ve vücut sistemleri ne kadar aktif olsa da kaslar bir o kadar hareketsiz durumdadır. Uzun yıllar boyunca memelilerde özellikle kedilerde ve insanlarda REM uyku evresi üzerine araştırmalar yapıldığından, bu uyku evresinin sadece memeleri özgü bir evre olduğuna inanılmaktaydı.


1.2- REM Uyku Evresi Memelilere Özgü Bir Uyku Süreci mi?


Son yıllarda yapılan uyku çalışmalarıyla REM uyku evresinin sadece memelilere ait bir süreç olmadığı gözlemlenmiştir, ancak henüz evrensel bir evre olup olmadığı üzerine tartışmalar sürmektedir. Çeşitli kuş türlerinde yapılan çalışmalarla, kuşlarda da REM benzeri bir uyku sürecinin varlığı keşfedilmiştir, fakat bu uyku evresinin bazı karakteristik özellikleri farklılık göstermektedir. Örneğin, memelilerde kas atonisi denilen kaslarda gerginliğin azalması durumu gözlemlenirken, kuşların REM uykusu sırasında, tek ayak üstünde dururken kaslarını kullandıkları gözlemlenmiştir. Ayrıca, kuş türleri arasında da büyük farklılıklar gözlemlenmektedir. Örnek olarak, baykuşlarda hızlı göz hareketleri gözlemlenmemektir, çünkü göz yuvalarına göre çok büyük gözlere sahip olan baykuşlar, gözlerini yuvalarda oynatabilecek kapasiteye sahip değiller. Bir diğer kuş türü olan ornitorenklerde ise, hızlı göz hareketleri gözlemlenirken, yüksek korteks aktivitesi yerine yavaş dalgalı REM dışı (bknz; non-Rem) benzeri bir aktivite gözlemlenmiştir (1).


Blumberg et al. (2020). What Is REM Sleep? [djjital görsel]. Alıntıdır https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.045

1.3- REM Uyku Evresini Kontrol Eden Nöral Devreler ve Ağlar


Uyku için en önemli bölümlerden biri beyin sapıdır, beyin sapı; omurilik soğanı (bknz; medulla), orta beyin (bkzn; midbrain) ve köprü (bknz; pons)’ den oluşur. Beyin sapında bir yapı olarak bulunan dorsal pons REM uykusunu başlatmakta önemli rol oynamaktadır. REM uyku sürecinde ana rol oynayan 2 devre (bknz; circuits) vardır ve bu devrelerin birbirleriyle etkileşimi REM uyku sürecinin başlamasına neden olur. Bu devrelerin ilkinin yapıtaşları olan nöronlar GABA ve glutamaterjik nöronlarken; ikinci nöral devrenin yapıtaşları monoaminerjik ve kolinerjik nöronlardır. GABA ve glutamaterjik mekanizmalar SLD (bknz; sublaterodorsal tegmental nucleous) olarak bilinen yapıdaki glutamaterjik nöronları aktif ederek REM uykusunu başlatmakta önemli rol oynar (2). Ayrıca, SLD kas atonisi denilen süreçte de etkin role sahiptir. vlPag (bknz; Ventrolateral periaqueductal gray) denilen yapı ise REM uykusunun durdurulmasında görev yapan GABA nöronlarına sahiptir. Yani, vlPag’daki aktivite REM uyku evresinin durmasına neden olur. İkinci devrenin nöronları olan monoaminerjik ve kolinerjik nöronların REM üzerindeki rolü ise asetilkolin adlı nörotransmitterin salgılanmasıyla REM uyku evresine geçişi kolaylaştırmaktır.






Sapin et al. (2009). Localization of the Brainstem GABAergic Neurons Controlling Paradoxical (REM) Sleep. [djjital görsel] Alıntıdır https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004272

Weber ve arkadaşları tarafından (2015) yapılan bir çalışmada, ventral omuriliğin- vM (bknz; ventral medulla) de REM uyku sürecinin komuta merkezlerinden biri olabileceği bulunmuştur (3). Weber ve arkadaşları çalışmalarında ventral omurilikte bulunan GABA hücrelerini kontrol altında tutarak REM uykusunu deneysel olarak başlatıp durdurabilmişlerdir. REM uykusuna girmeden bir süre önce ventral omurilikteki GABA hücrelerinin ateşlenmesinin hızlandığını ve REM uykusunun sonuna doğru bu ateşlenmelerin yavaşladıklarını gözlemlediler. Ayrıca, araştırmalarında gelişmiş haritalama yöntemiyle, ventral omurilikte bulunan GABA hücrelerinin hangi bölgelere yansıtma (bknz; projection) yaptıklarını da gözlemledi. Haritalandırma sonucunda, vM’deki GABA hücrelerinin vlPAG bölgesine yansıtma yaptığı görülmüştür. Weber’e göre, ventral omurilikteki bu yansıtma vlPAG bölgesinin aktivasyonu bastırarak REM uykusuna katkı sağlamaktadır.

1.4- Neden REM Uykusuna İhtiyaç Duyarız?


Amerikan Uyku Derneğine göre REM günlük uykumuzun %20’sini oluşturmaktadır. Peki, uykumuzun 5’te 1’ini oluşturan bu uyku evresine neden ihtiyaç duyarız? Bu soru on yıllardır bilim adamları tarafından araştırılmaktadır. Memeliler üzerinde yapılan çeşitli araştırmalar sonucunda özellikle gelişimlerine tam anlamıyla tamamlamamış yavru memeliler uykularının büyük bir çoğunluğunu REM evresinde devam ettikleri ve zamanla bu evrenin kısaldığı gözlemlenmiştir. Bu yüzden de REM uykusunun beyin gelişimde önemli rol oynadığı düşünülmektedir. Ayrıca, REM uyku evresinin motor öğrenmeye de sinaptik budama (bknz; synaptic pruning) yaparak katkı sağladığı ortaya çıkmıştır. Bunun yanı sıra, hafızanın sağlamlaştırılması (bknz; memory consolidation) ve belli tip hafızanın oluşturulması üzerine de çok büyük etkisi olduğu söylenmektedir. REM uyku yoksunluğu (bknz; REM Sleep Deprivation) deneyleri, hafızanın oluşması ve sağlamlaştırılmasından REM uykusunun önemini göstermektedir ancak birçok araştırmacı REM uyku yoksunluğunun REM dışı uyku evresinin kalitesine de etki edeceği için bu deneyleri eleştirmektedirler. Bu eleştirileri ortadan kaldırmak amacıyla Boyce ve arkadaşları 2016 yılında fareler üzerinde bir deney yaptılar. Deneylerinde medial septum adlı bölümdeki GABA hücrelerini geçici olarak sessize aldılar (bknz; temporarly silenced). Medial septum denilen bölge hipokampustaki teta dalgalarından sorumlu bir bölgedir. Bu deneyde diğer uyku evrelerine zarar vermeden hafızayla alakalı teta dalgaları zayıflatılmıştır. Bu deney REM uyku evresinde medial septum bölgesindeki GABA hücrelerinin hem hipokampusun teta dalgalarında hem de hafıza sağlamlaştırılmasında önemli olduğunu göstermiştir. Bunun dışında REM uykusu için bilim adamları insanları uyanıklık haline hazırlayan bir evre olduğunu belirtmektedirler. Çünkü, her REM uykusu, uyanıklıkla sonuçlanmaktadır (5).

Kaynakça:

(1) Blumberg, M. S., Lesku, J. A., Libourel, P. A., Schmidt, M. H., & Rattenborg, N. C. (2020). What Is REM Sleep? Current Biology, 30(1), R38–R49. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.045

(2) Horner, R. L., & Peever, J. H. (2017). Brain Circuitry Controlling Sleep and Wakefulness. CONTINUUM Lifelong Learning in Neurology, 23(4, SleepNeurology), 955–972. https://doi.org/10.1212/CON.0000000000000495

(3) Weber F, Chung S, Beier KT, et al. Control of REM sleep by ventral medulla GABAergic neurons. Nature 2015;526(7573):435Y438. doi:10.1038/nature14979

(4)Peever, J., & Fuller, P. M. (2016). Neuroscience: A Distributed Neural Network Controls REM Sleep. Current Biology, 26(1), R34–R35. https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.11.011

(5) Peever, J., & Fuller, P. M. (2017). The Biology of REM Sleep. Current Biology, 27(22), R1237–R1248. https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.10.026

118 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör