Rüya gören beyin hafızayı koruyor

Image copyrightTHİNKSTOCK

Bilim insanlarının yaptığı bir araştırma, rüya gören beynin hafızayı koruduğunu ortaya koydu.

Science bilim dergisinde yayımlanan makaleye göre uykunun rüya görülen kısmı olan, gözlerin hızlıca oynatıldığı REM aşamasında ritm bozulursa hafıza kayıpları yaşanabiliyor.

Fareler üstünde yapılan deneylerde beyin fonksiyonları REM sırasında durdurulan fareler, hemen ardından yapılan hafıza testlerinde başarısız oldular.

REM uykusu sırasında insanlar rüya görüyor ancak rüyaların, yeni anıların yerleşmesi konusunda önemli olup olmadığı bugüne kadar yanıtlanmamıştı.

Son araştırmalar REM dışı derin uykuya odaklanmıştı.

Derin uyku sırasında beyin hücreleri hafızayı güçlendiriyor ve o günkü tecrübeleri yeniden yaşatan çeşitli kalıpları ateşliyor.

REM uykusu sırasında gözlerimiz hareket ediyor ve kaslarımız gevşiyor ama beynin tam olarak ne yaptığı gizemini koruyor.

Bu uyku türü tüm hayvanlar dünyasında, memelilerde, kuşlarda hatta sürüngenlerde bile görülebiliyor.

Özellikle de hayvanlarda REM aşamaları çok kısa süreli olduğu için ve diğer komplikasyonlar nedeniyle bu uykunun etkilerini ölçmek zor.

REM uykusuna dalmış insanları ve hayvanları uyandırmak strese ve hafıza testlerini de bozan sorunlara neden oluyor.

REM uykusu hafızayı güçlendiriyor

Kanada’da McGill Üniversitesi’nde çalışan Dr. Sylvain Williams doğrudan uyuyan beyne müdahale etmeye karar verdiklerini söylüyor.

BBC’ye konuşan Williams “Farelerde REM uykusunu bozmak için bir yöntem kullandık” dedi.

“Optogenetics” adında bir sistemi kullanan Williams ve ekibi, farelerde belli sayıda bir hücreye, beyinlerine yerleştirilen minik bir optik fiber sayesinde ışık tutmuşlar.

Image copyrightSCİENCEPHOTOLİBRARY

Araştırmacılar ışığı yaktıklarında “teta titreşimleri” adı verilen belirli bir beyin ritmi büyük ölçüde azalmış.

Eğer bu müdahale farenin REM uykusuna denk gelmişse bunun sonuçları olmuş.

Dr. Williams “REM uykusundaki faaliyeti durdurmak, özellikle hafızanın oluşması ve güçlenmesini engelliyor” diyor.

Örneğin yeni bir nesneyle bir gün önce gördüğü nesne aynı anda fareye gösterildiğinde, fare tanımadığı nesneye odaklanacağına her ikisini de inceliyor.

REM uykusunun yeni anıları yerleştirmesi için kritik olduğu görülüyor. Williams, bunun yanıtladığından daha çok soru yarattığını söylüyor.

Eğer derin uyku hafızayı güçlendiriyorsa REM uykusunun asıl görevi ne?

Williams, “Şu anda iki aşama arasındaki farkı bilmiyoruz. Ama REM uykusunun ana bir rolü olduğunu öğrenmek şaşırtıcı bir haber” diyor.

Araştırma bunama ve diğer hafıza sorunları yaşayan hastalarda incelenmeye değer olabilir.

Williams, “Özellikle Alzheimer hastalarında bu normal faaliyetin nasıl etkilendiğini ve hafıza bozulmalarına nasıl katkısı olduğunu görmek ilginç olabilir” diyor.

Kaynak:

  • BBC
  • Bernat Kocsis REMembering what you learned Science 13 May 2016: Vol. 352, Issue 6287, pp. 770-771 DOI: 10.1126/science.aaf9117

Senkronize Beyin Dalgaları Hafızaları Birleştiriyor

İnsanlar farklı hafızaların bilgilerini birleştirmekte ve indirek ilişkilerden veya bağıntılardan çıkarım yapmakta ciddi yeteneklere sahiptir. Bu önemli fonksiyonu beyinlerimiz nasıl destekliyor olabilir? Radboud University’ye ait Donders Institute’ten sinirbilimciler yeni bir araştırma ile ritmik beyin dalgalarının yani ‘teta salınımları’nın hafızanın toparlanmasına destek veren beyin bölgelerini birbirine bağladığını ve senkronize ettiğini gösterdi. Sonuçlar Current Biology dergisinde yayımlandı.

Beyindeki aktivite sabit olarak düşük veya yüksek değildir, bunun yerine gelip giden uyarıların dalgaları olarak artma ve azalma gösterir. Teta gibi belli bir tip dalga için, aktivite saniyede bir kaç defa gel-git gerçekleştirir. Araştırmanın yazılarından Christian Doeller : ” Daha önceki çalışmalarımızdan bildiğimiz üzere teta ritimleri hafıza için çok önemli. Ayrıca anılarımızı, hafızamızı birleştirirken temporal ve frontal beyin bölgeleri etkileşime giriyor. Araştırmada bu iki gözlemi birleştirerek, teta salınımlarının hafıza birleşimi için hayati derecede önemli olduğu sonucunu çıkarıyoruz. ”

Konu ile ilgili bir problem var: sağlıklı bireylerde beyin salınımları ancak beynin dışından ölçülebiliyor. Bu durum da, beynin derinlerinde gömülü olan – hipokampus gibi hafıza için kilit rol oynayan bölgeler de dahil- bölgelerden gelen sinyallerin ölçümlerinin karmaşıklaşmasına sebep oluyor.

Araştırmanın liderlerinden Alexander Backus’un açıklaması ise şöyle : ” Salınım gerçekleştiren sinyalleri yeniden yapılandırabilmek ve bu şekliyle inceleyebilmek için gelişmiş kompütasyonel teknikler kullanmamız gerekiyordu. Bu hipokampal sinyalleri kullanarak bireylerin iki ayrı hafızayı ilişkilendirmeye çalıştıklarında teta salınım sayısının artışını gözlemleyebildik.”

Buna ek olarak araştırmacılar hipokampustan gelen teta salınımlarının mediyal prefrontal korteksten gelenler ile senkronize olduğunu keşfetti. mPFC kısaltması ile tanınan bu bölgenin bilgi ağlarının kaydedilmesi sürecine dahil olduğu biliniyor.

Backus’a göre aralarında mesafe bulunan beyin bölgeleri birbirlerinin teta dalgalarına senkronize olarak iletişim kurabilir ve böylelikle daha önce kaydedilen hafızalardaki bilgileri birleştirebilirler. Bulgular hafıza birleştirme ile ilişkili olan bir takım hastalıklar için ciddi önem taşıyor. Örneğin travma sonrası stress bozukluğunda, geçmiş travmatik olaya dair anılar günlük hayat koşulları ve durumları ile – elbetteki yanlış olarak – ilişkilendirilir. Burada yapılan araştırmalar gibi daha detaylı ve ileri incelemeler ile bu tip durum ve hastalıkların moleküler seviyedeki şemalarına ve dolayısıyla rahatsızlıklara dair daha iyi anlayış geliştirebileceğiz.

Doeller’e göre, araştırmanın kilit gözlemleri daha yüksek bilişsel fonksiyonlara dair kavrayışımız üzerinde de büyük etkilere sahip : ” Farklı anılardan ve hafızalardan bilgileri kombine edebilme yeteneği geçmiş deneyimlerimize dayanarak kararlar almamızın da arkasında yatan temel sebeptir.”


Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2. Alexander R. Backus, Jan-Mathijs Schoffelen, Szabolcs Szebényi, Simon Hanslmayr, Christian F. Doeller.Hippocampal-Prefrontal Theta Oscillations Support Memory Integration. Current Biology, 2016; DOI: 10.1016/j.cub.2015.12.048

Beyin Dalgaları Elektrik Alanla Mı Yayılıyor?

Case Western Reserve University’den bilim insanları beyin içerisinde iletişim (nöronlar veya beyin bölgeleri arası etkileşim kastediliyor) sağlayan yeni bir yolu keşfetmiş olabilir.

Araştırmacıların keşfi, beyin dalgalarını incelerken hafıza ve epilepsi ile ilintili olası yeni hedeflerin tanımlanmasını ve sağlıklı beyin koşullarının daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir.

Yapılan araştırmada, nöral uyarının beyinde izlediği yolun bilindiği bir takım mekanizmalarda, sinir uyarıları çok yavaş bir hızda kaydedildi. Araştırmacılar, bu dalganın yayılımının tek açıklamasının; tespit edilebilecek zayıf bir elektrik alan tarafından yayılıyor olacağını belirtti. Laboratuvar çalışmaları ve bilgisayar modelleri de bu savı destekliyor.

Bugüne kadar bu fenomen üzerine çalışılıyor olsa da, bu araştırmadaki bağıntı daha önce kurulamamış, net bir kanıt da bulunamamıştı. Burada yapılan bağıntının da sonucunda bu yönü belirlenebilir elektrik alanla; çeşitli beyin süreçlerinin kontrolü ve geliştirilmesi için kognitif ritime müdahale edilebileceği veya bir takım hastalık koşularının modülasyonu yapılabileceği çıkarımı kolaylıkla yapılabilir.

Araştırmacılar bulgularını ve araştırmanın detaylarını The Journal of Neuroscience’da yayımladılar.

Araştırmacılar bugüne kadar beyin içindeki elektrik dalgalarının, dalga geçişini sağlamak için (dalga ile bilgi aktarımı) fazla zayıf olduğunu düşünüyorlardı. Ancak öyle görünüyor ki; beyin belki de sinaptik transmisyon (nöronlar arası uyarının direkt iletilmesi), difüzyon veya açıklık bağlantıları (teknik olarak ‘gap junctions’ terimi kullanılır) olmadan elektrik dalgaları ile iletişimini sağlıyor olabilir.

Alanlar Nasıl Çalışıyor 

Bilgisayar modelleri ve fare hipokampusları (beynin uzamsal navigasyon ve hafıza ile ilgili olan bölgesi) üzerinde yapılan testler; alanın, bir hücrede veya bir grup hücrede başlıyor olabileceğini gösteriyor.

Elektrik alan düşük genlikte de olsa, bu alan hemen yakınlardaki hücre veya hücreleri uyararak aktive edebiliyor, ki bunun sonucunda da bu hücrelerin yakınlarında olan diğerleri uyarılıyor ve saniyede 10 santimetre gibi bir oranla beyin boyunca uzanabilecek bir iletişim başlamış oluyor.

Araştırmacılar, farelerin hipokampuslarında, beyin içinde üretilen doğal elektrik alanı blokladıklarında ve hem laboratuvar kaplarındaki sinirler üzerindeki incelemelerde hem de bilgisayar modelinde benzer etkiyi yaratmak için hücreler arasındaki mesafeyi artırdıklarında dalganın hızının yavaşladığını gözlemlediler.

Araştırmacılara göre bu sonuçlar aktivite süresince yayılma mekanizmasının, elektrik alanla tutarlılık gösterdiğini ve de yavaşlama miktarının bu aradaki fark kadar olduğunu açığa çıkarıyor.

Uyku dalgaları ve uyku süresince hafıza oluşumunun bir anlamda devam etmesini sağlayan teta dalgaları ve epilepsi nöbeti dalgaları saniyede bir metre ilerleyebiliyorlar. Bu bize frekansları hakkında direkt bir bilgi veriyor ve araştırmacılar şimdi de elektrik alanın hem fizyoloji (normal durumlar) hem de patoloji (epilepsi ve diğer benzer hastalık koşulları) için olası etkilerini araştırmaya devam edecekler.

Eğer bir ilgisi varsa bir sonraki aşama da elektrik alanın bu anlamda normal durumlar veya patolojilerle ilgili nasıl bilgiler taşıdığını öğrenmek ve bunun üzerine epilepsi veya başka bilişsel hastalıklar / anomalilerin tedavisinde yeni adımlar atmak üzerine olacaktır.


Kaynak : Bilimfili, C. Qiu, R. S. Shivacharan, M. Zhang, D. M. Durand. Can Neural Activity Propagate by Endogenous Electrical Field? Journal of Neuroscience, 2015; 35 (48): 15800 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1045-15.2015