California Berkeley Üniversitesi’nde çalışan sinirbilimciler bir anahtarın çevrilmesiyle uyuyan bir fareyi rüyalar ülkesine gönderebiliyor.
Araştırmacılar, beynin eski bir kısmı olan medulaya optogenetik bir anahtar yerleştirerek, lazer ışığı yardımıyla oradaki nöronların aktifliğini düzenlemeyi başardı. Uyuyan bir fare nöronların aktif olmasından saniyeler sonra REM uykusunu geçiyor. Hızlı göz hareketleriyle ayırt edilen REM uykusu, memelilerde korteksin aktif hale geldiği, rüyalarımızda yaşadıklarımızı hayata geçirmemiz için bütün iskelet kaslarının felç olduğu rüya durumudur. Nöronları etkisiz hale getirmek, farenin REM uykusuna girme yeteneğini azalttı, hatta ortadan kaldırdı.
“İnsanlar medulanın sadece REM uykusu esnasında kasları felç etme yetisi olduğunu düşünüyorlardı. Biz oradaki nöronların REM uykusunda kasların felç edilmesi ve beynin REM döngüsü dışında daha uyanık olmasını sağlayan tipik korteks aktiviteleri de dahil bütün olaylarla ilgili olduğunu gösterdik” diyor Howard Hughes Enstitüsü araştırmacısı ve Berkeley Üniversitesi moleküler biyoloji ve hücre biyolojisi profesörü Yang Dan.
Hipotalamus ve beyin sapındaki diğer tip nöronların REM uykusunda etkili olduğu gösterildi . Prof. Dan, “REM uykusunun güçlü bir şeklide tetiklenmesi -denemelerin yüzde 94’ünde farelerin nöronların aktifleştirilmesinden saniyeler sonra REM uykusuna girdiğini kaydettik- bize, göreceli olarak küçük bir nöron ağı olan bu düğümün rüya uykusuna girip girmemeye karar verdiğini düşündürttü” diyor. Berkeley Üniversitesi ekibi sonuçlarını 15 Ekimde Nature dergisinde duyurdu.
Araştırmacılar bu bulgunun sadece uyku ve rüyanın karmaşık kontrolünü açıklamakla kalmayacağını, rüyaları durdurmayı ve başlatmayı düzenleyerek neden rüya gördüğümüzün de açıklanabileceğini söylüyorlar. Berkeley Üniversitesi’nde doktora sonrası çalışmalarını yürüten Franz Weber, “Özellikle ruh bozuklukları olmak üzere birçok psikiyatrik rahatsızlık düzeniz REM uykusundan kaynaklanır ve ilaçlar REM uykusunu etki ederler. Dolayısıyla bu aşama zihinsel ve duygusal sağlıkta büyük bir etkendir. Uyku devresini inceleyebilecek olmamızın, bize uykuyu etkileyen bu rahatsızlıklar ve hatta Alzheimer ve Parkinson gibi nörolojik hastalıklar hakkında yeni bir ışık tutacağını umuyoruz” diyor.
Araştırmacılar nöronların fareler uyanıkken aktifleştirilmesinin uyanıklıkta bir etkisi olmadığını ama farelerin daha çok yemesine sebep olduğunu buldular. Normal farelerde gamma-aminobütrik asit (GABA) nörotransmiterini salgılayan bu nöronların aktifliği, zevk veren iki faaliyet olan uyanma ve temizlenme sırasında en yüksek seviyede oluyor.
Dan, medulada bulunan GABA salgılayan nöronların beynin bir diğer bölümü olan ponsta bulunan stres nöronlarının zıttı bir etkisi olduğundan şüpheleniyor. Noradrenerjik nöronlar adrenaline benzeyen noradrenalin salgılıyorlar. Dan, “Koşarken aktif olan noradrenerjik nöronların, yemek yerken ve temizlenirken çalışmadığını araştırmacılar önceden bulmuştu. Dolayısıyla siz rahatlamış ve keyifliyken, noradenerjik nöronlar kapanıyor ve medulada GABA salgılayan nöronlar çalışmaya başlıyor” diye belirtiyor.
GABA salgılayan nöronlar, omuriliğin üstünde bulunan medulanın ön tarafından çıkıp, hipotalamusa ve beyin sapına kadar uzanarak birçok vücut fonksiyonunu etkiliyor. Beynin düşünme merkezi olan korteksten daha ilkel olan bu bölgeler, duygu merkezleridir ve doğuştan bilinen davranışları, nefes almak gibi otomatik fonksiyonları ve kasları kontrol ederler.
Dan, Weber ve meslektaşları, REM ilintili GABA nöronlarını çalışmak için optogenetik denen güçlü bir yöntem seçtiler. Bu teknikle belirli tipteki nöronlara, bir virüs sayesinde ışığa duyarlı iyon kanalları eklenir. Virüsü GABA nöronlarına yöneltebilmek için araştırmacılar genetiği değiştirildiği için bu nöronlarında işaretli bir proteini üreten bir fare soyu kullandılar. İyon kanalları beyne yerleştirilen bir fiber optikle lazer ışığı gönderilmesi üzerine açıldılar. GABA nöronlarına engelleyici bir iyon pompasının konulması da lazer ışığı geldiğinde nöronun aktivitesinin sonlanmasını sağladı.
Genetiği değiştirilmiş bu fare soyunu kullanarak, araştırmacılar bu nöronlarının meduladaki aktivitesinin haritası çizdiler ve belirli süre aktifleşen ya da engellenen nöronların uyuma ve uyanma davranışını nasıl etkilediğini kaydettiler. Aynı nöronları etkisizleştiren bir ilaç da kullandılar ve REM uykusunda bir azalma gördüler, ama bu çok hızlı olmuyor ve uzun sürmüyordu; çünkü ilacın etki etmeye başlaması için yaklaşık yarım saat geçiyordu.
Bu ışığa duyarlı iyon kanallarını medulada bulunan başka tip nöronlar olan ve nörotransmiter olarak glutamaterjik nöronlara da yerleştirdiler. Bu nöronlar aktifleştirildiğinde, GABA nöronlarının tam tersi bir etki gösterdiler ve hayvanlar hemen uyandı.
Dan çalışmalarına, sadece REM uykusunu etkileyen nöronlarla değil, REM olmayan uykuda etkili olan nöronları da inceleyerek devam edeceklerini belirtiyor.
