Hızlı göz hareketinin – ya da REM – uykunun dinlendirici uykunun vazgeçilmez bir parçası olduğunu biliyor olsak da, onu neyin kontrol ettiğini bilmiyoruz. Şimdi, araştırmacılar – optogenetics olarak adlandırılan yeni bir teknolojiyi kullanarak, REM bölümlerini doğrudan seçilen beyin hücrelerine veya nöronlara bir ışık ışıltısı yaparak tetikleyebileceklerini keşfettiler.
Her ikisi de Massachusetts’deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Harvard Tıp Okulu’ndan üyeler de dahil olmak üzere çalışmalarını raporda.
Araştırmacılar, çalışma raporlarında, beyin sapının REM’i kontrol etmekte olan kolinerjik hücreleri veya nöronları içerdiğini zaten bildiğimizi açıklıyor. Fakat – bu beyin bölgesi de birçok hücre tipini içerdiğinden – kolinerjik nöronların benzersiz rolünü teaseout etmek kolay değildir.
MIT’deki Beyin ve Bilişsel Bilimler Bölümü’nden Dr. Christa Van Dort, önceki çalışmaların uyanık olduğumuzda ve ayrıca REM uykusu sırasında beyin sapı kolinerjik nöronların aktif olduğunu ileri sürdüğünü açıklıyor, ancak, “bunların ateşlenip düşmediğine kimse inanmıyordu. REM uykusuna geçişten belirli hücreler sorumluydu. “
Böylece, kendi çalışmasında, ekip kolinerjik nöronların REM uykusunu uyarabileceğini araştırmaya başladı. Optogenetik olarak adlandırılan, bilim adamlarının beyinde beyin hücresi aktivitesini ışıkla kontrol ederek beyinin kablolarını anlamalarına yardımcı olan radikal bir teknolojiyi kullandılar.
Kolinerjik nöronları aktive etmek, REM uyku bölümlerinin sayısını artırır
Optogenetikte, algler içinde bulunan bir proteinin sokulmasıyla ışığa tepki vermek için nöronlar yapılır. Doğada, protein alglerin hareket etmesine izin veren belirli dalga boylarına karşılık gelir.
2005’te, Stanford Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, proteini belirli tipteki beyin hücrelerine yerleştirirseniz, onlara bir ışık tutabileceğinizi ve aktif hale getirerek, beyin aktivitesini bireysel hücreler seviyesinde kontrol edebildiğinizi keşfettiler.
Dr. Van Dort ve meslektaşları, yaptıkları çalışma için, ışığa duyarlı proteinin histopinerjik nöronlara yerleştirildiği fareleri kullanmışlardır. Nöronlar, farelerin kafalarına monte edilen bir fiber optik cihaz aracılığıyla aktive edilebilir.
REM uykusuzluk sırasında ışık-duyarlı kolinerjik nöronları aktive ettikleri zaman, farelerin REM uyku bölümlerinin sayısını değil, süresinin arttırdığını bulmuşlardır. Daha fazla analiz, indüklenen REM ataklarının doğal REM episodesvery ile yakından eşleştiğini gösterdi.
Ekip şu anda kolinerjik beyin sisteminin REM uykusu için önemli olduğu bilinen beyin sistemlerine nasıl bağlandığını araştırıyor. Ayrıca, daha iyi REM uykusu oluşturma yolları geliştiriyor ve test ediyorlar.
Hedef, doğal uykuyu tasarlamanın yollarını geliştirmektir.
Çalışma, REM uykusunun nasıl kontrol edildiğine dair yeni ipuçları verdiği için önemlidir – insanlarda doğal uykunun nasıl tasarlanacağını anlamak için bir adım.
Doğru tür uyuma ve yeteri kadar beynin beslenmesi beynin iyileşmesine ve kendini geri kazanmasına yardımcı olmak için önemlidir. Aynı zamanda bize süreç anılarını, bağışıklık sistemini yeniden doldurup diğer vücut işlevlerini sürdürür.
Uykunun farklı aşamaları farklı şeyler için iyi, diyor, çalışma kıdemli yazar Emery Brown, MIT’de Medical Engineering Edward Hood TaplinProfesörü.
Hayvan çalışmaları, öğrenmenin REM uykusu sırasında gerçekleştiğini, yavaş dalga uykusunun ise REM olmayan üçüncü aşama olarak da bilinirğini ve bizi dinlenmiş ve tazelenmiş hissettirdiğimizi göstermektedir.
Şimdiye kadar, uyuşturucular, REM ve REM olmayan devletlerin 90 dakikada bir dönüşüm gösterdikleri doğal uykunun faydalarını çoğaltamamışlardır. Profesör Brown şöyle diyor: “Yaptıkları şey sedasyon yaratıyor. Eğer şanslıysanız, sedasyon sizin devralmak için doğal uyku mekanizmaları.
Takımın nihai hedefi, doğal uyku yaratmak için daha iyi yollar bulmaktır. Bunu yapabilmek için, ayrı ayrı ve daha sonra birlikte farklı uyku aşamalarını yaratmayı ve incelemeyi amaçlıyorlar.
Yakın zamanda araştırmacıların, ışık sinyallerini kullanarak beyin sinyallerini okuma ve yazma yollarını buldukları başka bir optogenetik çalışmasında da bildirilmiştir.
Bu çalışmada, Birleşik Krallık’taki University College London’dan araştırmacılar, beyin hücrelerinin aktivitesini tetiklemek için ışığı kullanabildiklerini ve aktif hücrelere tek tek renk atmaları için bireysel hücreler aldıklarını gösterdi. Böylece, etkili bir şekilde, farklı desenlerde braincells seçebilir ve seçilen devrenin nasıl tepki verdiğini ölçebilir.
