Yeni araştırma, uyku sırasında beyin yarım küreleri arasındaki rekabeti ortaya koyuyor

İnsan iki taraflı simetriktir. Bu nedenle beyinlerimiz, orta hat boyunca uzanan özel lif yollarını kullanarak birbirleriyle iletişim kuran yarım küre adı verilen iki yarıdan oluşur. Her bir yarımküre, vücudun karşı tarafının duyuları (görme, duyma, dokunma) ve motor kontrolü ile ilgilenme eğilimindeyken, sürekli yarımküreler arası iletişim sayesinde, genellikle bu işlev dağılımının farkında değiliz. İnsanlarda, iki yarım küre de belirli işlevler için uzmanlaşmıştır: örneğin dil alanları tipik olarak sol yarım kürededir.

Çoğu hayvan (kuşlar, sürüngenler, amfibiler, balıklar, böcekler, yumuşakçalar, vb.) insanlar gibi iki taraflı simetriktir ve iki taraflı simetrik beyinlere sahiptir. Almanya, Frankfurt’taki Max Planck Beyin Araştırmaları Enstitüsü’nden Avustralyalı ejderha Pogona vitticeps, Lorenz Fenk, Luis Riquelme ve Gilles Laurent bir sürüngende uykuyu inceliyor. Doğa Uykunun bir evresi sırasında, Pogona beyninin iki yarısı, baskın yarımküre gece boyunca gidip gelerek diğer tarafa geçene kadar, bir taraf kendi aktivitesini diğerine dayatacak şekilde birbiriyle rekabet eder.

Lorenz Fenk şöyle açıklıyor: “Pogona’da uyku, insanlar da dahil olmak üzere memelilerde tanımlananlara benzer şekilde iki duruma ayrılır: elektroansefalogramın düşük frekanslı dalgalar gösterdiği -adı buradan gelir- yavaş dalga uykusu denen bir aşama ve bir REM (Hızlı Göz Hareketi için) veya paradoksal uyku olarak adlandırılan, EEG’nin uyanık durumda kaydedilene benzediği (dolayısıyla ‘paradoksal’) ve gözlerin vücut hareket halindeyken göz kapaklarının altında sarsıntılı hareketler (dolayısıyla REM) yapma eğiliminde olduğu ikinci aşama aksi takdirde felç olur.”

İnsanlarda uyku, uzun bir yavaş dalga fazıyla (yaklaşık 60 dakika) başlar, ardından 5-10 dakikalık REM gelir ve bu dönüşümlü döngü, gece başına 5-7 kez yeniden başlar. Gece ilerledikçe, her uyku döngüsünde REM uykusunun oranı artar. Pogona’da uyku döngüsü çok daha kısadır (2 dakikadan az) ve gece boyunca iki uyku durumunun süresi eşittir (her biri 45-60 saniye). Bir ejderha, her gece yavaş dalga ve REM uykusu versiyonları arasında düzenli olarak değişen 250-350 uyku döngüsünden geçer.

Bilim adamları, Pogona beyninin iki tarafındaki aynı alandan (klostrum adı verilen) aynı anda nöronal aktiviteyi kaydederek, uykunun yavaş dalga fazı sırasında her iki tarafın da birbirinden bağımsız çalıştığını keşfettiler. Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde, iki taraf REM sırasında tam olarak senkronize oldu, ancak sol ve sağ beyinler arasında 20 milisaniyelik (milisaniye, saniyenin binde biridir) çok kısa bir gecikmeyle. Daha da şaşırtıcı olanı, diğer tarafı 20 ms önde tutan tarafın, sol ve sağ taraflar arasında uyku döngüsü başına ortalama bir kez geçiş yaptığını buldular.

REM sırasında sol ve sağ klostrumda kaydedilen sinyallerin yoğunluğunu karşılaştırarak, daha güçlü aktiviteye sahip tarafın tipik olarak önde giden taraf olduğunu da gözlemlediler. Bu – makalelerinde sunulan diğer kanıtlarla birlikte – beynin iki tarafının REM uykusu sırasında birbiriyle rekabet ettiğini, ancak yavaş dalga uykusu sırasında rekabet etmediğini ve rekabet ederken daha güçlü tarafın aktivitesini diğerine empoze ettiğini öne sürdü. Bu rekabet biçimine kazanan her şeyi alır denir.

İlginç bir şekilde, sol ve sağ taraflar gece boyunca yaklaşık eşit zamanlarda (her biri uyku döngülerinin yaklaşık yarısı) başrolü üstlense de, taraflar arasındaki geçiş her uyku döngüsünde tam olarak gerçekleşmez. Ek olarak, gecenin son saatlerinde taraflar arasındaki geçiş daha seyrek hale geldi ve bir taraf, birçok uyku döngüsünde diğerine hakim oldu, ardından yine birbirini izleyen birçok döngü için hakimiyetini diğerine bıraktı.

“Bu, her biri farklı zaman ölçeklerine sahip birkaç uyku kontrol devresinin varlığını ve etkileşimini ve bu zaman ölçeklerinden bazılarının gece boyunca sistematik bir evrimini gösterir; bu, uykunun bu hayvanlarda oynadığı işlevler ne olursa olsun, farklı mekanizmaların aynı anda çalışabileceğini düşündürür. gecenin erken saatlerinde ve geç saatlere kadar oynayın ve farklı sonuçlar elde edin” diyor Laurent.

Beynin iki tarafının REM uykusu sırasında nasıl etkileşime girdiğini ve birbiriyle nasıl rekabet ettiğini anlamak için bilim adamları, bu rekabetin sol ve sağ klostra arasındaki doğrudan etkileşimlerden değil, beynin daha gerisinde bulunan devrelerden kaynaklandığını keşfettiler. , orta beyin ile arka beyin arasındaki bağlantı noktasında. Bu sözde istmik devreler, memeliler ve insanlar da dahil olmak üzere tüm omurgalılarda bulunur ve özellikle kuşlarda iyi çalışılmıştır. Orada, uyanık kuşlarda (baykuşlar ve güvercinler) belirli görsel dikkat biçimleri için önemli oldukları gösterilmiştir. Fenk ve meslektaşları, bu istmik devrelerin bir bileşenini Pogona beyninin yalnızca bir tarafında lezyonlayarak, taraf hakimiyetinin düzenli olarak değiştirilmesini iptal edebildiler ve bozulmamış tarafın gece boyunca (ve ardışık olanlara) diğerine hakim olmasına neden oldu.

Bu çalışmada yer alan devre bileşenleri (klastrum, orta beyin ve isthmus) insanlar da dahil olmak üzere memelilerde bulunurken, insanlarda da REM uykusu sırasında benzer rekabetçi etkileşimlerin meydana gelip gelmediği henüz bilinmemektedir. Uykunun mekanizmaları ve işlevleri karmaşıktır ve herhangi bir hayvanda hala tam olarak anlaşılamamıştır. Bir sürüngendeki bu yeni sonuçlar, uyku dinamikleri ve işlevleriyle ilgili önemli sorulara yeni bir karmaşıklık düzeyi ekliyor.