Öğrenmek İçin Uyumak Gerek

Güncel bilimsel öğrenme anlayışı, bilginin sinapslarda yani nöronlar arasındaki iletişim kurulan bağlantılarda içerildiğini önermektedir. Bir sinapsın gönderen tarafında, beyin hücresi tarafından nörotransmitter olarak adlandırılan sinyal molekülleri salınır; alıcı tarafta bu moleküller reseptör proteinleri tarafından yakalanıp mesajı geçerler.

Bilim adamları, anıların bu sinaptik değişiklikler yoluyla kodlandığına inanıyor. Farelerin ve diğer memelilerin uyanıkken, beyindeki sinapsların güçsüzleşmediği, güçlendiğini ve sistemin maksimum yüke doğru itildiği biliniyor. Ancak nöronlar sürekli maksimum kapasiteyle çalışırsa, öğrenme kapasitesini kaybeder, öğrenmeyi ve hafızayı engellerler.

Nöronların genellikle maksimum olmamasının olası bir nedeni, laboratuardaki yetişkin nöronlarda iyi çalışılan ancak yaşayan hayvanlarda uykuda veya uyanıkken olmayan bir süreçtir. Homeostatik ölçeklendirme olarak bilinen bu süreç, sinir ağındaki sinapsları üniform bir şekilde zayıflatan, göreli güçlerini koruyarak ve öğrenme ve hafıza oluşumunun devam etmesini sağlayan bir süreçtir.

Bu işlemin uykuda olan memelilerde gerçekleşip gerçekleşmediğini öğrenmek için Johns Hopkins Üniversitesi araştırmacıları, fare beyninin öğrenme ve hafızadan sorumlu alanlarına odaklandı: hipokampus ve korteks. Uykudaki ve uyanık farelerde sinaps alan proteinleri saflaştırdılar ve laboratuarda yetiştirilen hücrelerde görülen benzer değişiklikleri araştırdılar.

Sonuçlar uyku farelerinde reseptör protein düzeylerinde yüzde 20'lik bir düşüş olduğunu gösterdi, bu da uyanık olan farelere kıyasla sinapslarının genel bir zayıflamasına işaret etti. Bu bulgu sinapsların her 12 saatte bir fare beyninde yeniden yapılandırıldığını ve bunun da oldukça dikkat çekici olduğunu öne sürüyor.

Bu fenomenden hangi moleküllerin sorumlu olduğunu spesifik olarak öğrenmek için ekip, yeni araştırmayı yürüten ekibin bir parçası olan sinirbilimi profesörü Paul Worley tarafından 1997'de keşfedilen Homer1a adlı bir proteine odaklandı. Sinaptik proteinlerin daha önceki analizini tekrarlayan araştırmacılar, uykudaki farelerinin sinapslarında uyanık farelerden çok daha yüksek Homer1a seviyeleri buldu (% 250 daha fazla) ve genetik olarak tasarlanmış Homer1a eksik farelerde, uyku ile ilişkili sinaptik reseptör proteinlerinin önceki azalması artık mevcut değildi.

Bu çalışmadaki bulgular öğrenmek için uykunun önemini kanıtlamış oldu. Presinaptik proteinlerin bu süreçteki önemi kanıtlanmış oldu.