Yüksek Çözünürlükteki Görüntülere Göre Uyku Sırasında Beyin Kendini Yeniliyor
Bu resim elektron mikroskobu ile ağaç dalına benzeyen dendritlerin 3 boyutlu olarak yeniden yapılanmasını gösteriyor. Dallanmaların sonunda omurga denilen bardağa benzer yapılar ve omurga uçlarında sinapslar bulunuyor. Wisconsin araştırmacıları bunun gibi binlerce görüntüyü inceleyerek, sinapsların fareler uyuduğunda küçüldüğünü ve uyanıkken tekrar büyüdüğünü gösterdiler.
Dikkat çeken fare beyninin elektron mikroskobu resimleri bizim beynimizde her gün neler olduğu hakkında bilgi veriyor: Bizim Sinapslarımız – sinir hücreleri arasındaki bağlantı noktaları- gün boyunca uyarılarla güçlü bir şekilde büyür ve genişler, uyuduğumuzda ise yaklaşık %20 küçülür, ertesi gün için daha fazla büyüme ve öğrenme için yer açılır.
Dört yıllık araştırma projesi bugün bilime doğrudan kanıt sunan “sinaptik homeostoz hipotezi” (SHY) olarak Wisconsin Uyku ve Bilinç Merkezi’nde Dr. Chiara Cirelli ve Giulio Tononi tarafından yayınlandı.
Bu hipotez uykunun, biçimlendirilebilen ve yeni şeyler öğrenen beyin için ödenen bedel olduğunu belirtiyor.
Bir sinaps uyanıkken tekrar tekrar aktive edildiğinde, güçlü bir şekilde büyür ve bu büyümenin öğrenme-hafıza için önemli olduğu düşünülüyor. Ancak SHY’ye göre sinapsların sinirsel sinyalizasyon ve hafızanın yok edilmesini önlemek için büyümenin dengelenmesi gerekli. Uykunun renormalizasyon için en iyi zaman olduğu düşünülüyor. Çünkü uykudayken dış dünyaya dikkat etmeyiz ve özgürüz “Burada ve Şimdi”.
Sinapslar güçlendiğinde ve daha fazla etkili olduklarında daha fazla büyürler, tersine güçsüzleştirildiklerinde küçülürler. Thus, Cirelli ve Tononi sinaps büyüklüğünün uyku ve uyanıklık durumunda SHY’de test edilmesini gerekli buluyorlardı. Bunu yapmak için seri tarama 3-D elektron mikroskobu denilen yüksek çözünürlükte yöntemi kullandılar.
Araştırma dört yıl boyunca fotoğraf restorasyonunda ve fare beyni serebral korteksinde iki alanı analiz etmek için çalışan bir çok araştırmacıyla yapılan muazzam bir çalışmaydı, 6920 sinaps yeniden inşa edildi ve boyutları ölçüldü.
Ekip ilk başta dinlenmiş ya da uyanık bir farenin beyin hücrelerinden hangisini analiz ettiğini bilmiyordu. Sonunda “kod kırıldı” ve görüntü alınmadan önce 6-8 saat arası uyuyan farelerle uyku miktarı ilişkilendirildiğinde, sinaps büyüklüğü yaklaşık %18 azalmıştı. Bu değişiklikler sinapsların büyüklüğüyle orantılı olarak serebral korteksin her iki bölgesinde meydana geldi. Ölçümler sinapsların %80’inde yapıldı ama en büyük sinaps korundu, bu bellek izlerinin kararlılığı ile ilgili olabilir.
Chelli “bu kesinlikle ultrastrüktürel ifade ile, sinaps boyutunun ve gücü uyanıkken bozulmakta ve uykuyla onarılmaktadır. Korteksteki sinapsların bir kaç saat uykuya bağlı olarak bu kadar değişiklik göstermesi ilgi çekici.”
Tononi “insanlar göz önüne alınarak farelerle yapılan bu çalışmada bulgularımıza göre, korteksimizde trilyonca sinapsis gece boyunca yaklaşık %20 daha incelebileceği anlamına geliyor” dedi.
Boltimore’daki Johns Hopkins Üniversitesi’nden Dr. Richard Huganır’ın laboratuvarında yapılan bu çalışma bugün Science’ta yayınlandı.
Biyokimyasal ve moleküler yöntemler kullanılarak yapılan bu çalışmada, SHY sinapsların uyku sırasında küçüldüğünü ve bu süreçte önemli genlerin tanımlandığını doğruluyor.
Kaynak : sciencedaily.com
