Yazın en sıcak günlerinde, kendinizi öğleyin içiniz geçerken bulabilirsiniz. Öğle uykuları ve günün en sıcak zamanlarında paydos vermek, dünyanın bazı bölgelerinde kültürel birer norm. Görünüşe göre bu durumun arkasında sadece kültür değil, biyoloji de var.
Sıcaklık, yemek yemekten hareket seviyelerine ve uyku-uyanma döngülerine kadar insanların birçok davranışını etkiliyor. Yazın uyumak daha zor olabiliyor ve daha soğuk sabahlarda ise yataktan zor kalkabiliyoruz. Fakat duyusal nöronlar ile bu döngüyü kontrol eden nöronlar arasındaki bağlantı tamamen anlaşılmış değil.
Şimdiyse Northwestern Üniversitesinde çalışan nörobiyologlar, neler olduğuna dair bazı ipuçlarına ulaşmışlar. Dün Current Biology bülteninde yayımlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, meyve sineklerinin gün ortasında şekerleme yapmak üzere önceden programlandığını bulmuşlar. Bilim insanlarının 2020 yılında Biology bülteninde yayımlanan ve beyinde sadece soğuk havada faaliyete geçen bir termometre bulunduğunu gösteren araştırmasının devamı niteliğindeki yeni araştırmada, yüksek sıcaklıklar için de benzer bir “termometrenin” bulunduğu keşfedilmiş.
Northwestern Üniversitesi Weinberg Fen Edebiyat Fakültesinde yardımcı nörobiyoloji profesörü olarak çalışan Marco Gallio, “Sıcaklıkta meydana gelen değişimler, hem insanların hem de hayvanların davranışlarında güçlü bir etki oluşturuyor ve hayvanlara, değişen mevsimlere uyum sağlama zamanının geldiğini gösteren bir işaret sunuyor” diyor. “Sıcaklığın uyku üzerindeki etkisi epey yüksek olabilir. Bazı hayvanlar bütün bir mevsimi uyuyarak geçirmeye karar veriyor. Kış uykusuna yatan ayıları düşünün. Fakat sıcaklık ve beyindeki uyku merkezleri arasındaki bu etkileşime aracılık eden özel beyin devreleri hâlâ pek bilinmiyor.”
Çalışmaya öncülük eden Gallio, meyve sineklerinin “Neden uyuyoruz?” ve “Uyku beyne ne yapıyor?” gibi büyük soruların araştırılması için özellikle iyi bir model olduğunu çünkü sineklerin uyumadıkları zaman insanlar gibi içgüdülerine direnmeye çalışmadıklarını belirtiyor. Meyve sinekleri ayrıca araştırmacıların ışık ve sıcaklık gibi dış işaretlerin hücresel güzergâhlar üzerindeki etkisini incelemesine de olanak sağlıyor.
Makalede ayrıca, yaklaşık 25°C üstündeki sıcaklıklara (sineğin en sevdiği sıcaklık) yanıt veren ve sineklerin kafasında bulunan “mutlak ısı” almaçları da ilk defa belirleniyor. Görünüşe göre bilimsel çalışmalarda sık sık kullanılan meyve sinekleri (Drosophila), insanlarla yakın bir ilişki kurarak neredeyse bütün gezegene yayılmış. Sineğin ve pek çok insanın en sevdiği sıcaklığın aynı olması da şaşırtıcı değil.
Düşük sıcaklıklar üzerinde yürüttükleri önceki çalışmanın sonuçlarına dayanarak yürüttükleri tahmin doğru çıkan araştırmacılar, ısıyla ilgili bilgi alan beyin nöronlarının uykuyu düzenleyen daha büyük bir sistemin parçası olduğu sonucuna ulaşmışlar. Soğuk devreye paralel giden sıcak devre aktif olduğunda, gün ortasında uyumayı teşvik eden hedef hücreler daha uzun süre faaliyette kalıyor. Bu durum, sinekleri günün en sıcak kısmından uzak tutan öğlen uykusunda artış meydana gelmesiyle sonuçlanıyor.
Yeni çalışma ayrıca 10 yıllık bir girişimin de sonuç vermesini ve bir hayvandaki (sinek) konektom adı verilen nöral bağlantı haritasının ilk defa çıkarılmasını sağlamış. Bu konektom ile beraber araştırmacılar, her bir sineğin yaklaşık 100.000 beyin hücresinin tüm olası bağlantılarını söyleyen bir bilgisayar sistemine erişim fırsatı elde etmiş. Fakat son derece detaylı olan bu yol haritasıyla bile araştırmacılar, beyindeki bilginin A noktasından B noktasına nasıl gittiğini çözmek zorunda kalmış. Yeni makale bu boşluğu dolduruyor.
Yüksek sıcaklıklara karşılık düşük sıcaklıklar için de farklı devrelerin olması, Gallio’ya mantıklı geliyor çünkü “yüksek ve düşük sıcaklıklar, fizyoloji ve davranış üzerinde epey farklı etkiler meydana getirebilir” diyor. Bu ayrım, Dünya’nın sıcak ve soğuk döngülerine dayalı evrimsel süreçleri de yansıtıyor olabilir. Örneğin artık bu çalışmaya dayalı olarak, uykuya dönük beyin merkezlerinin belli bir duyusal devre yardımıyla insanlarda doğrudan hedef alınmasının ihtimali araştırılabilir.
Sıradaki adımlar
Gallio’nun araştırma takımı, bundan sonra her birinin uykuyu nasıl etkilediğini keşfetmek üzere soğuk ve sıcak devrelerin ortak hedeflerini çözmeyi planlıyor.
Gallio’nun laboratuvarında doktora sonrası araştırma görevlisi ve makalenin birinci yazarı olan Michael Alper, “Yüksek ve düşük sıcaklıkların uykudaki ve Drosophila‘nın faaliyetlerindeki etkisi bakımından bütünleştirme bölgesi olabilecek bir nöron keşfettik” diyor. “Bu keşif, gelecekte yürütülecek ilginç takip çalışmalarının başlangıç noktası olabilir.”
Gallio araştırma takımının, küresel ısınmanın etkisini anlamak için sıcaklığın davranış ve fizyolojideki uzun vadeli etkilerini incelemeye ilgi duyduğunu ekliyor. Bilim insanları, bu kapsamda türlerin değişime ne kadar uyum sağlayabildiğine bakacak.
“İnsanlar sıcak bir günde öğle uykusu uyumayı tercih edebilir ve dünyanın bazı yerlerinde bu kültürel bir normdur” diyor Gallio. “Peki neyi seçiyorsunuz ve sizde ne programlı? Bu tabii ki sineklerde kültürel bir şey değil. Dolayısıyla insanlarda, aslında gözden kaçmış çok güçlü biyolojik bir mekanizma olabilir.”
Yazar: Win Reynolds/Northwestern Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
