Beyinde bir “uyandırma merkezi var mı? Böyle bir merkezin varlığı bu yüzyılın başlarında araştırılmaya baş- landı. 1917’de Avusturyalı doktor von Economo, “uyutucu beyin iltihabı”
(ansefalit letarjik) denen bir hastalık tanımladı. Bugün uçuk (herpes) virüs- lerinden birine bağlı olduğu düşünü- len böyle bir beyin iltihabında hastalar gündüzleri de uyuyorlardı. Bu nedenle beynin diensefal (arabeyin) bölgesinde bir uyku, ona yakın bir yerde de bir
“uyanıklık merkezi” düşünüldü. Oysa bugün bu gibi merkezlerin olma- dığı biliniyor. Claude Bernard Üniversitesi’den Kazuya Sakai şöyle diyor: “Omurilik soğa- nından beyin kabuğuna kadar bütün beyin, uyanık tutmada rol oynar; ancak bazı bölümle- rin rolü daha önemlidir”.
Beyin elektriği (elektro- ensefalogram= EEG) “yavaş dalgalı uyku” denen uyku e v resinde, birbirine çok
benzeyen dalgalardan oluşur. Bunun anlamı beyin kabuğundaki nöronların eşzamanlı olarak deşarj yapmalarıdır.
Buna “beyin kabuğunun eşzamanlaş- ması” (kortikal senkronizasyon) deni- yor. Bunun aksine, uyanıkken beyin kabuğu nöronlarımız eşzamanlı çalış- maz. Buna da “beyin kabuğunun eşza- man olmayışı” (kortikal desenkroni- zasyon) adı verilmiştir. EEG’de bu son görünüm uyanıklık işaretidir. Ne ga- riptir ki, bu uyanıklık durumu EEG dalgaları rüya görülürken de ortaya çı- kar; bu nedenle uykusunun rüyalı bö- lümüne “çelişkili uyku” (paradoksal uyku) adı verilir. Bu da bize şunu gös- teriyor: Rüya sırasında beynimiz harıl harıl çalışmaktadır. Rüya sırasında gözlerimiz durmadan oynar ve bu uy-
kuya REM (Rapid Eye Movements) uykusu da denir.
Uyanıklık Nöronları
Hem uyanıklık hem de rüya duru- munda beyin kabuğu elektriği de- senkronize ise de, bazı nöron grupları periyodik olarak senkron etkinlik gös-
t e r m e y i s ü r d ü r ü r . Bunlar uyanıklık durumunda, frekans ve genliklerine göre alfa ve beta dalgalarını o l u ş t u ru r l a r. Rüyalı uykuda alfa dalgaları yoktur; yalnızca be- ta dalgaları görülür.
Daha ince teknik- lerle (beyne mikro- e l e k t rod sokulması vb.) kortikal desenkro- nizasyon yapıcı nöronların
yerleri bulunmuştur; uyanıklık duru- munda beyin sapının alt (pons ve omurilik soğanı) ve hipotalamusun ar- ka bölümündeki nöronlar, rüyalı uyku-
daysa beyin sapının alt bölümüyle di- ğer bazı bölgelerdeki nöronlar uyarıl- mış durumdadır (Şekil 1).
Bu bölgelerde iki tip nöron bulun- muştur: Yalnızca uyanıkken etkin olanlar, bir de rüyalar sırasında etkin olanlar. Hipotalamusta histaminle çalı- şan bazı nöronlar uyanıklık durumunu sürdürürler; bunlar biz uyanır uyan- maz çalışmaya başlar, rüya sırasındaysa çalışmalarını tamamen durd u ru r l a r.
Bunlara “uyanıkken etkin ve rüyada kapalı” nöronlar denir. Bunun aksine, omurilik soğanı ve ponstaki bazı nö- ronlar yalnızca rüya görd ü ğ ü m ü z zaman çalışırlar; bunlara da “uyanık- ken kapalı ve rüyada etkin” nöronlar denir; bu tip nöronların sinir iletim maddesi asetilkolindir. Bu bölgedeki diğer bazı nöronlarsa uyanıkken etkin ve rüyada kapalıdır; bu tip nöronlar se- rotonin ve noradrenalin oluştururlar.
Uyanıklık ve rüyayla ilgili nöro n l a r elektrik düğmelerine benzetilebilir;
g e reğinde açılıp gereğinde kapatıl- maktadırlar (Şekil 2).
“Uyandırma nöronları”ndan bazı- larının uzantıları doğrudan beyin ka- buğuna, ötekileri beyin ka- buğunda temsil edilen daha derin beyin alanlarına gider- ler. Uyandırma ve rüyayla il- gili derin nöronların beyin kabuğuna gönderdiği sinir
88 Bilim ve Teknik
Bizi Uyanık Tutan Nedir?
Her sabah nasıl uyanıyor bilincimize tekrar nasıl kavuşuyoruz?
Uyanma sırasında beynimizde bazı sinir ağları etkinleşirken bazıları da ketleniyor. Uyanıklık durumunu sürekli kılmada be - yin sapı çok önemli bir rol oynuyor.
Uyanıklık ve rüyalı uyku sırasında belli beyin alanları etkinleşir. Bura - larda doğan uyarılar beyin
kabuğuna gönderilir. Bu uyarıların oluşmasında belli sinir iletim mad - deleri (nöro-medyatörler) rol oynar;
bunların bir bölümü bizleri gündüzleri uyanık tutmada, bir bölümü de rüyalı uykuda etkindir.
Serotonin devresi Glütamat ve asetilkolin
devreleri
Noradrenalin devresi
Locus Coeruleus Histamin devresi
Hipotalamus
Beyin Sapı
Retiküler Formasyon
UYANIKLIK
Glütamat ve asetilkolin devresi
Retiküler Formasyon Beyin Sapı
Rüyalı Uyku
iletim maddeleri, beyin kabuğunun etkinliğini arttırır ve EEG’de desenk- ronizasyona yol açar.
Hipotalamus, pons ve omurilik so- ğanındaki bu üç tip nörona bir dördün- cü tip de eklenebilir: Sinir iletimi için glutamat kullananlar. Bunlar beyin sa- pında ve beynin diğer yerlerinde yay- gın olarak bulunurlar. Glutamat nöron- ları ilk üç grupla uyumlu çalışır. Gluta- mat nöronları uyanıkken çok etkindir- ler; yavaş uykuda çalışmalarını durdu- rur ve rüyalı uykuda (asetilkolin nö- ronları gibi) yeniden çok etkinleşirler.
Uyku ve Uykusuzluk
Beyin araştırmaları uyanık kala- bilmemizde beyin sapının önemini göstermiştir. Beyin sapı hastalıkların- da bilinç kaybı olur. Örneğin, bazı boks maçlarında beyin sapının burul- ması ölümcül komaya yol açar. Beyin sapı kesilen kedilerin EEG’si, kesim yerine göre senkronizasyon ya da de- senkronizasyon gösterir. Beyin sapı- mızda bizi uyanık tutan iki bölge var- dır: Retiküler formasyon (ağsı yapı) ve locus coeruleus (mavi bölge). Bun- lardan ilki tahrip olunca EEG yavaş uyku özelliğini gösterir (kort i k a l s e n k ronizasyon). Retiküler form a s- yon uyanıklık ve rüya durumundaki EEG desenkronizasyonundan so- rumludur. Zihinsel etkinliğin artma- sını retiküler formasyon sağlar. B u
bölgenin nöronları talamus aracılığıy- la beyin kabuğuna bağlanır. Retikü- ler formasyon aynı zamanda dış uya- rıları filtre eder; gürültülü, ışıklı vb yerlerde bu sayede uyuyabiliriz. Dış dünyadan her an gerekli gere k s i z uyarılar alırız ve retiküler formasyon sayesinde bunların ancak % 1’inin farkında oluruz.
Locus coeruleus da beyin kabuğu- nu yaygın bir uyanıklık durumuna ge- t i r i r. Hayvanlarda bu alanın yıkımı uyuşukluk, uyarılması uyanıklık yara- tır. Locus coeruleus uyanıkken etkin- se de rüyalı uykuda sessizdir. Bu bölge omuriliğe ve talamus ve hipotalamus üzerinden beyin kabuğuna bağlıdır.
Talamus ve hipotalamus da uya- nık kalmamızda rol oynar. Talamu- sun yıkımı bilinç yitimine yol açar.
Hipotalamusun ön bölümünün yıkımı uykusuzluk, arka bölümünün yıkımı uyuklama yapar; bu son bö- lüm uyanıklığı sürdürmekle birlikte rüyalı uykuya kumanda eden sistem- leri kitler.
Biyolojik Ritm ve İç Saat
24 saatlik uyku-uyanıklık ritmi- mizi hipotalamusun altındaki iki nö- ron kümesi sağlar: S ü p r a k i a z m a t i k ç e k i rd e k l e r. 1mm
3hacmindeki bu bölge biyolojik saatimizdir; vücudü-
müzün ne zaman ne yapacağını bu iç saat ayarlar. İç saatimiz hem sinir, hem de hormon kontrolü altındadır.
Yemek, su içme, cinsellik, uyku ve uyanma zamanları, kan basıncı, kalp hızı vb. iç saatle belirlenir. İç saat bü- tün fonksiyonlarımızı eşgüdümler.
Biyolojik saat bizi belli saatte uy- kuya gönderir ve belli saatte uyandı- rır. Uykumuzu gürültü, ışık, sıcak- lık... gibi dış öğeler de etkiler. Biyolo- jik saat kendi kendini ayarlayabilir.
Örneğin bir süre çalar saat kullandık- tan sonra saat olmasa da erken uyana- biliriz.
Uyku uyanıklık ritmini ayarlayan temel öğe ışıktır: Gözün ağtabakası- na gelen ışık, süprakiazmatik çekir- dekleri etkiler. İnsan “gündüzcü” bir canlıdır; gece uyur, gündüz hareket eder. Fakat, güneşe göre çok zayıf ol- sa da, elektrik ışığı biyolojik saatimi- zi etkiler; bu nedenle, güneş batınca kuşlar gibi uyumayız. Işık biyolojik saatimizi yavaşlatmıştır. 24 saatlik ritmler yanında 90 dakika süren kü- çük ritmler de vardır. Dikkatimiz, kuvvetimiz, hareketimiz vb. 90 daki- kalık aralıklarla bir azalır, bir artar.
Uyku sırasında bu kısa ritmler her gece 4-5 rüya görmemizi sağlar (bun- ların çoğunu hatırlamayız).
Buraya değin hep beynin derin- liklerinden beyin kabuğuna doğru gi- den etkileri inceledik. Fakat beyin kabuğundan beynin derinliklerine doğru da bilgi gitmektedir. İşte bu nedenle beyin kabuğumuzda yer alan duygular, sıkıntılar, beyin sapın- daki uyandırıcı çekirdekleri uyarır;
bu durumda uykumuz gelmez, sık sık uyanırız ya da erkenden uyanır ve bir daha uyuyamayız.
Science et Vie, Hors Serie No 195 Haziran 1996
Çeviri: Selçuk Alsan
Şubat 1999 89
Uykudaki beyin
Uyanık beyin Uykusuz kalmış beyin
