4. Şubat 2016 - Tıpacı

Bern’deki biliminsanları beyindeki, uykudan ve anesteziden ani uyanmayı sağlayan mekanizmayı keşfetti. Çalışmanın sonucu, uyku düzensizliklerinin ve bitkisel hayatta bilincin geri getirilmesinin tıbbi tedavileri için yeni stratejiler sunuyor.

Kronik uyku rahatsızlığı İsviçre nüfusunun yüzde 10-20’sini etkiliyor ve neredeyse herkes uyku problemini hayatında en az bir kere tecrübe ediyor. Ayrıca kliniksel ve deneysel çalışmalar, genelde uykusuzluk hastalığını etkileyen uykunun niceliğinin (uyku derinliği gibi) iyi bir gece uykusu ve vücut ve zihin fonksiyonlarının iyileşmesi ile eşit öneme sahip olduğunu vurguluyor. Bern Üniversitesi ve Hastanesindeki araştırmacıların açıklamalarına göre, uyku bozukluklarının hayat kalitesi üzerindeki sonuçları gündüz vakti uykulu olma ve duygu durumunda değişikliklerin ötesine kadar gidiyor. Bilişsel bozukluk, hormonal dengesizlik ve kalple ilgili ya da metabolik bozukluklara yüksek duyarlılık zor algılanan kronik uyku problemleri ile sık ilişkili negatif etkilerin bazıları arasında.

Şimdi, uykunun niceliği ve niteliğinin, Alzheimer, Parkinson ve şizofreni de dahil olmak üzere birçok nörolojik rahatsızlığın erken işaretçisi olduğu düşünülüyor. Ne yazık ki ilaç stratejileri ve gelişmiş hayat hijyeni kombinasyonu sınırlı bir etkiye sahip. Yetersiz uyku niteliği ve niceliğinin tedavisi için “kişiselleştirilmiş tıp” stratejileri eksik.

Uyarılma ve bilinç için beyin devreleri

Bu yoğun deneysel çalışma, modern nöroloji bilimindeki bir bilinmezlik ve gizemi çözmek için heyecan verici bir anahtar olan, beyin devrelerinin uyku-uyanıklık döngüsünü ve bilinci nasıl kontrol ettiğini anlamak için yapıldı. Araştırmacılar iki yönlü bir keşif yaptılar: Fare beyninde inhibisyonu derin uykuyu sağlarken, aktivasyonu ani uyanıklığa sebep olan yeni bir devre keşfettiler. Çalışma Nature Neuroscience isimli akademik dergide yayımlandı.

Memeli uykusu, hızlı olmayan göz hareketi (NREM) uykusu ya da hafif uyku ve hızlı göz hareketi uykusu (REM) ya da derin/rüyalı uyku olarak iki klasik evreye ayrılır. Bu uyku evreleri için anahtar beyin devreleri tanımlanmıştı. Ancak uykunun ve rüyanın başlangıcı, korunması ve sonlanması gibi altta yatan asıl mekanizma bilinmiyordu.

Biliminsanları, hipotalamus ve talamus denilen iki beyin bölgesi arasında uyku sırasındaki EEG (elektroensefalogram) ritimleriyle ilişkili yeni bir sinirsel devre tespit etti. Bu devre sinyallerinin aktivasyonu hafif uykunun bitişi: Bilim insanları optogenetik adı verilen yeni bir teknolojiyi kullanarak milisaniye zaman ölçekli ışık titreşimleri ile hipotalamustan kontrol edilebilir nöronlar yaptılar ve kronik aktivasyonlarının uzun süreli uyanıklığı sağlarken geçici aktivasyonlarının hafif uyku sırasında ani uyanmalara yol açtığını gösterdiler. Bu devrenin hiperaktivitesi aşırı uyku rahatsızlığına sebep olurken dönüşümsel bir benzerlik içerisinde, uykusuzluk hastalığına da sebep olabilir. Böylece bu durum uyku bozukluklarında yeni bir terapisel hedef oluşturuyor.

Anestezi ve bilinçsizlikten çıkma nedeni

İlginç şekilde, devrenin uyarılma gücünün çok güçlü olması sebebiyle, aktivasyonu anestezi ve bilinçsizlikten çıkışa zemin hazırlıyor. Biliminsanlarına göre bu keşif, bitkisel hayata ya da minimal bilinç durumuna tedavi edici yaklaşımlar çok limitli olduğu için heyecan verici. Seçici olmayan derin elektriksel beyin uyarısı biraz başarı ile kullanılmıştı. Ama bunun altında yatan beyin mekanizmaları belirsiz kalmıştı. Bu çalışmada, biliminsanları bilinçsizlikten çıkmak için önemli bir seçici beyin devresini açığa kavuşturdular.

Görsel açıklaması: Keşfedilen devrenin uyarılma gücü: Anesteziden çıkışın optogenetik ile kontrol edilen fare beyninden EEG kayıtları ile gösterilmiş örneği.

Araştırmacıların bu ikili buluşları uyanmanın beyin mekanizmasına ışık tuttu, uyku sorunlarının özel medikal tedavilerine yeni kapılar açtı ve bitkisel hayatta ya da minimal bilinç durumundaki hastaların iyileşmesi için bir yol haritası sağladı. Ancak araştırmacılar şimdilik çok önemli bir adım atmış olmalarına rağmen, bu sonuçlara dayalı yeni tedavi stratejilerinin tasarlanmasının biraz zaman alacağını vurguluyorlar.

Çeviren: Doğa Gündem

İTÜ Moleküler Biyoloji ve Genetik Blm

Kaynak:

Bilim ve Gelecek
ScienceDaily
Antoine Adamantidis et al. Feedforward inhibitory circuit for arousal.Nature Neuroscience, December 2015 DOI: 10.1038/nn.4209

Bilim insanları, banyodan sonra ellerimizin neden buruşuk ve kırışık hale geldiğinin evrimsel kökenlerini keşfettiler!Buruşma refleksi olarak bilinen bu durum üzerine yapılan laboratuvar testleri, ıslak veya su altında bulunan cisimleri, buruşuk ellerimizin çok daha kolay kavradığını doğruladı. Bu kırışıklıklar, araba tekerleklerinde yağmur suyunu boşaltmak için açılmış kanallar gibi görev yapıyor.

İnsanlar çoğunlukla parmaklarının kırışmasının nedeninin, deri içerisine giren fazla suyun şişirme etkisi olduğunu sanmaktadırlar. Ancak bilim insanları, 1930 yılından beri nedenin aslında bu olmadığını gayet iyi bir şekilde biliyorlar. Çünkü deri altındaki sinirleri zarar görmüş kişilerde, ne kadar suya batırılırsa batırılsın bu buruşma meydana gelmemektedir. Bu da, bu kırışıklığın nedeninin otonom sinir sistemimizle, yani refleksif ve istemsiz hareketlerimizi kontrol eden sinir sistemimizle bir alakası olabileceğini göstermektedir. Esasında, daha önceden yapılan araştırmalar, bu buruşmanın nedeninin deri altındaki damarların büzüşmesi olduğunu göstermişti.

2011 yılında, Amerika’nın Idaho eyaletindeki Boise’de bulunan 2AI Laboratuvarında bir evrimsel nörobiyologolan Mark Changizi, bu kırışıklığın mutlaka evrimsel bir kökeni ve fonksiyonu olması gerektiğini ileri sürmüştür. Çünkü bu kırışma, aktif bir süreç sonucunda gerçekleşmektedir, rastgele olmamaktadır. Araştırmacı ve ekibi, bugüne kadar bu kırışmanın oluşma şablonu ve tipleri üzerine araştırmalar yürütmüştür. Fakat şimdiye kadar bu kırışıklığın nasıl bir evrimsel avantaj sağladığını bilmemekteydiler.

Son çalışmalarında ekip, farklı boyutlardaki bilyeleri hem kuru elle, hem de 30 dakika boyunca ılık suda bekletilmiş ellerle tutmayı denediler. Bugün Biology Letters isimli dergide yayınlanan araştırmalarına göre, parmaklar kırışıkken, kuruyken yapılan denemelere göre çok daha hızlı ve kolay bir şekilde bilyeleri tutabilmekteydiler.

Newcastle Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Tom Smulders, bu durumu şöyle açıklıyor: “Kırışık parmakların cisimleri tutma konusunda daha başarılı olduğunu göstermiş olduk; bunu arabanızın lastiklerindeki deliklere benzetebilirsiniz. Bu delikler, aracın yolla daha sıkı bir temas kurmasını sağlar ve size daha iyi bir yol tutuşu verir.”

Sıkı tutunun: Kırışık parmakların evrimsel kökeni

Smulders’a göre bu kırışık parmaklar atalarımızın özellikle ıslak bölgelerde yetişen bitkileri ve akıntılar içerisinde avlanırken avımız olan hayvanları kavramamızı kolaylaştırdığını düşünmektedir. Benzer şekilde, ayak parmaklarımızın da kırışması, hem ıslak zeminde çıplak yürürken daha sıkı bir tutuş sağlamaktadır [Evrim Ağacı: hem de eskiden ayaklarımızı da ellerimiz gibi kullanabildiğimize dair bir işaret olmaktadır].

Changizi, yaptıkları araştırmanın sonuçlarının bu kırışık parmakların bir yağmur yolağı olduğunu, hem morfolojik analizlerin hem de davranışsal analizlerin doğruladığını söylemektedir. Ona göre, şimdi yapılması gerekenin ise, diğer hayvanlarda da bu kırışmanın olup olmadığı ve aynı işe yarayıp yaramadığını anlamaktır. “Şimdilik, biz ve makaklardan başka hangi türlerde bu kırışmanın olduğunu bilmiyoruz.” diye ekliyor.

Smulders, kırışık parmakların ıslak cisimleri tutmada avantaj sağlayıp, kuru cisimleri tutmada dezavantaj sağlamaması, neden sürekli kırışık parmakların evrimleşmediği sorusunu akla getirdiğini söylüyor. Fakat bazı fikirleri var: “İlk fikrimiz, sürekli kırışık parmakların, parmaklarımızın hissetmesine engel olabileceği yönünde. Bu da, cisimleri yakalama sırasında hasara ve sorunlara yol açabilir.”

Hazırlayan: ÇMB (Evrim Ağacı)

Kaynaklar ve İleri Okuma:

Gün: 4 Şubat 2016

Beyin nasıl uyanıyor?

Parmak Kırışıklığının Nedeni Açıklandı Mı?