Laura Lewis ve araştırma takımı, Boston Üniversitesi’nin bir laboratuvarında gece geç saatlere kadar vakit geçiriyormuş. Lewis sabah saat 3 civarına kadar test yürütüyor ve ertesi gün kendini uyurken buluyormuş. Söylediğine göre, zaman dilimi değiştirmeden jet lag yaşıyor gibi oluyormuş. Lewis, gece güzel bir uyku çekmenin önemini bilmiyor değil. Biliyor. Fakat uyuyan bir insanın beyninde gerçekleşenleri belirlemeye çalışırken, bazı fedakarlıklar yapıyorsunuz. “Bu durum, uyku araştırmalarında büyük bir ironi” diyor Lewis. “İnsanlar uyuduğu zaman siz çalışıyorsunuz.”
Lewis’ın elde ettiği ve geçen yıl Science bülteninde yayımlanan sonuçlar, vücutlarımızın biz uyuduğumuz sırada beynimizdeki toksinleri nasıl temizlediğini gösteriyor ve Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıkların tedavisi ve önlenmesinde yeni fırsatlar sunuyor.
Biz uyuduğumuz zaman beyinlerimiz; hafif bir uyuklamadan, kendimizden geçmiş gibi olduğumuz derin bir uykuya ve rüya görmemizin daha muhtemel hale geldiği hızlı göz hareketi (REM) uykusuna kadar birkaç aşamadan geçiyor. Lewis’ın çalışmasında, genelde gecenin ilk saatlerinde gerçekleşen ve anıların korunmasıyla ilişkilendirilen derin aşamaya; REM dışı uykuya bakılıyor. 2013 yılında fareler üzerinde yapılmış önemli bir çalışmada; fareler uyuduğu zaman, Alzheimer hastalığına katkıda bulunabilen beta amiloid gibi toksinlerin temizlendiği gösterilmiş.
Lewis, bu toksinlerin nasıl temizlendiğini ve sürecin neden sadece uyku esnasında meydana geldiğini merak etmiş. Beyin boyunca akan, berrak ve suya benzer bir sıvı olan beyin omurilik sıvısının bu durumla ilişkili olabileceğini düşünmüş. Fakat uykuyu neyin bu kadar özel yaptığını bilmiyormuş. Bu yüzden laboratuvarda, aynı anda birkaç farklı değişkenin ölçüldüğü bir çalışma tasarlamışlar.
Çalışmaya katılanların bir MRI makinesinin içine yatması ve orada uyuması gerekiyormuş. Araştırmacılar gerçekçi uyku süreleri elde etmek için bu testleri gece yarısı yürütmek zorunda kalmışlar. Hatta deneklere bir gece öncesinden geç saatte yatmalarını söylemişler ki test başladığı zaman uykuları gelmiş olsun.
Lewis katılımcılara bir EGG başlığı vererek, beyinleri boyunca akış gösteren elektrik akımlarına bakmış. Bu akımlar, kişinin hangi uyku aşamasında olduğunu gösteriyor. Bu sırada MRI, katılımcıların beyinlerindeki kan oksijen seviyelerini ölçmüş ve beyin omurilik sıvısının beyne ne kadar girip çıktığını göstermiş. “Bu ölçümlerin her birinin önemli olduğunu düşünüyorduk fakat bunların uyku sırasında nasıl değiştiği ve uyku sırasında birbirleriyle olan ilişkileri bilinmiyordu” diyor.
Lewis, REM dışı uyku esnasında beynin, beyin omurilik sıvısı tarafından büyük ve yavaş dalgalar halinde yıkandığını keşfetmiş. EEG’den elde edilen okumalar, bu durumun sebebinin bulunmasına yardımcı olmuş. REM dışı uyku sırasında, nöronlar eşgüdüm göstermeye ve aynı anda açılıp kapanmaya başlamış. “İlk önce, nöronların hepsi sessizleştiğinde bu elektrik dalgasını görüyorsunuz” diyor Lewis. Tüm nöronların ateşlenmesi anlık olarak durduğundan, hücrelerin eskisi kadar oksijene ihtiyacı kalmamış. Bu durum, beyne giden kan akışının azalacağı anlamına geliyor. Fakat Lewis’ın takımı, daha sonra beyin omurilik sıvısının içeri daldığını ve geriye kalan boşluğu doldurduğunu gözlemlemiş.
Rochester Üniversitesi’nde sinirbilimci olan ve uykunun farelerdeki toksinleri nasıl temizlediğini ilk defa tarif eden 2013 tarihli çalışmanın başındaki isim Maiken Nedergaard, “Bu harika bir makale” diyor. “Herhangi birinin, en çılgın hayalinde dahi beyindeki elektriksel faaliyetin hareket bir eden sıvı olduğunu gösterdiğini sanmıyorum. Bu yüzden, gerçekten heyecan verici.”
Makalenin yaptığı en büyük katkılardan biri de, Nedergaard’ın fareler üzerinde araştırdığı sistemleri doğrulaması ve bunların, insanlar için de devasa bir önem taşıdığını göstermeye yardımcı olması. “Uykunun sadece rahatlamak için olmadığını söylüyor” diyor Nedergaard. “Uyku, esasında çok başka bir işlev.” Uyanık olduğumuzda, nöronların hepsi aynı anda kapanmıyor. Bu yüzden beyindeki kan seviyeleri yeterince düşmüyor. Düşmediği için de; önemli miktarda beyin omurilik sıvısı dalgası beyinde dolaşarak, beta amiloid gibi birikmiş metabolik yan ürünlerin hepsini temizleyemiyor.
Çalışma, Alzheimer tedavisine yönelik klinik uygulamalar da barındırıyor olabilir. Yakın zaman önce geliştirilmeye çalışılan ilaçlar, beta amiloidi hedef alıyordu. Fakat başlangıçta umut verici görünen ilaçların hepsi, klinik deneylere geçildiğinde başarısız olmuştu. “Bu gelişme yeni bir kapı açıyor” diyor Nedergaard. Yeni müdahalelerde sadece belli bir moleküle göre davranmak yerine, bütün beyni yıkayan beyin omurilik sıvısının miktarının artırılmasına odaklanılabilir.
Bu durum beta amiloidin temizlenmesine yardımcı olabileceği gibi, tau gibi diğer moleküllerde de işe yarayabilir. Tau, Alzheimer hastalarının beyinlerinde birbirine dolaşan ve nöronlar arasındaki bağlantılara zarar veren bir protein türü. Tüm bu çerçöpü temizlemenin yolunu bulmak, sorunun sadece bir parçasına odaklanmaktan çok daha güçlü bir yaklaşım sunabilir. “Yaşlanmak sadece bir molekülle ilgili değil” diyor Denergaard. “Her şey iflas ediyor.”
Bu keşifler, başka soruları da beraberinde getiriyor. Lewis, uykunun diğer aşamalarında neler olduğunu araştırmamış ve yalnızca sağlıklı genç yetişkinlere bakmış. Fakat kullandığı yöntemler hiç müdahale içermiyormuş (ya da birçok makineye bağlı oldukları sırada insanları bir MRI içinde uyutmak ne kadar müdahale içeriyorsa, o kadar müdahale barındırıyormuş). Enjeksiyon ve boya bile kullanmamış. Bu durum, nörodejeneratif hastalıkların oluşabileceği yaşlı katılımcılar üzerinde araştırma yapmayı daha kolay hale getirecek.
Ayrıca muhtemelen Lewis için, laboratuvarda geçirilecek daha fazla uykusuz gece anlamına geliyor.
Yazar: Sara Harrison/Wired. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
