Uyku fizyolojisi ve sirkadiyen ritmler

UYKU

Çevreyle etkileşim ve çevreye yanıtın geri dönebilir şekilde azalmasıdır.

REM (Rapid eye movement): EEG aktif, kaslar inhibe, rüya görülen bir zaman

Non-REM: Genliği yüksek düşük frekanslı EEG (yavaş dalga uykusu)

Non-REM

Vücut pozisyonunu ayarlamak için hareketler dışında dinlenme

Sıcaklık, enerji harcama azalmış

Parasempatik aktivasyon

EEG nöronların senkronize ve seyrek ateşlendiğini gösterir

Hareket edebilen vücut, işlemeyen beyin

Kaba rüyalar hatırlayabilirler.

Non-REM dönemleri

Dönem 1: Düşük genlik, yüksek frekanslı aktivite

Dönem 2: Uyku iğcikleri, K kompleksleri

Dönem 3: Yavaş dalgalar, senkronizasyon

Dönem 4: 2 Hz’e dek inen yavaş dalgalar, senkronizasyon

REM (Dönem 5)

Aktif, halusinasyon gören beyin ve paralize vücut

Görsel, emosyonel, detaylı, tuhaf, hayata benzer hikayeli rüyalar, 2 s kadar rüya görürüz (görsel >işitsel>vestibuler>temp)

Betaya yakın EEG (paradoks uyku)

Kaslarda paralizi (göz, orta kulak, solunum k. hariç)

Sempatik aktivite, kalp ve solunum hızı artmış. O2 tüketimi fazla. Vücut sıcaklığı düşer. Klitoris ve penis ereksiyonu

REM: PET çalışmaları

Limbik sistemde aktivite artar. Görsel asosiasyon alanlarında aktivite artar

Prefrontal ve pariyetal kortekste, primer görme korteksinde aktivite azalır.

Sonuç: Emosyon artmış, dış dünya ile ilişkili beyin alanlarıyla bağlantısını yitirmiş kapalı bir nöral sistem…

 

Uyku dönemleri (ultradian ritm)

%25 REM, %75 non-REM (yenidoğanda REM %50)

Dönem 1 (1-2 dk), dönem 2 (5-15 dk)

Dönem 3-4 (70-100 dk)

Dönem 2’e döner, sonra REM başlar

Non-REM ve REM periyodik olarak tekrarlar. Gece boyunca 4-6 REM…

Sabaha doğru REM süresi uzar.

 

 

Neden uyuruz?

Dinlenme, yenilenme ve uyanıklığa hazırlık için

Çevremizdeki zararlı etkenlerden korunmak veya enerji tasarrufu yapmak için

Freud; rüyalar seksüel ve saldırgan fantezilerimizi bilinçsiz açığa vurma şekli

Honson ve McCarley; Rüyalar, REM sırasında ponsdaki rastgele ateşlenmelerle açığa çıkan serebral korteksdeki asosiyasyon ve bellekler

Uyku kuşlarda ve memelilerde var, evrimle yok olmamış, işlevsel önemi var demek ki…

REM dönemlerinde uyandırılan insanlar, birkaç gece REM’den zengin uyku uyuyor.

Uykusu engellenen sıçanlar kalori alsa da kilo kaybedip  ölüyor.

Hayvanlarda yavaş dalga ve REM+yavaş dalga olduktan sonra öğrenme düzeliyor. REM bellek için önemli

Sonuç: Bağışıklık sisteminde, metabolik dengenin sağlanmasında, öğrenme ve bellek gelişiminde gerekli olduğu gösterilmiş.

 

Uykunun Nöral Mekanizmaları

Uyku-RAS ilişkisi

Ön beynin uyarılabilirliği, duyu organlarından gelen uyarıları “kabul ediş” düzeyi, RAS ile düzenlenir.

Derin uykuda korteks kaynaklı büyük EEG dalgalarının oluşumunda RAS etkisindeki talamusun ritmik uyarıları rol alır. 

Medullar retikulospinal yol, RAS’daki kolinerjik nöronlarla uyarılır, REM’de kas aktivitesi inhibe olur.

Uyku-RAS ilişkisi

Uyku-uyanıklık kontrolünde rol alan en önemli nöron toplulukları RAS’a aittir:

Lokus seruleus ve Rafe nukleuslarının aktiviteleri uyanmadan hemen önce artar. Serotonin ve NE, uyanıkken salgılanır, ayrıca uyanıklık düzeyini artırırlar.

Bu bölgeler uykuda ve REM döneminde sessizleşir.  (REM-off hücreler)

Bazı kolinerjik nöronlar uyanık durumda, bazı kolinerjik nöronlar REM döneminde aktiftir (REM-on hücreler).

Uyku-Hipotalamus ilişkisi

Hipotalamus uyku-uyanıklık dönemlerinin düzenlenmesine katılır.

Hipotalamusun histaminerjik nöronlar içeren bazı bölgelerinin aktiviteleri uyanmadan hemen önce artar. Bu bölgeler uykuda ve REM döneminde sessizleşir.  (REM-off hücreler)

Posterior hipotalamusun uyarılması uyanıklığa yol açar. (Buradaki histaminerjik nöronlar ilişkili olabilir)

Anterior hipotalamusun uyarılması, uykuya neden olur (histaminerjik nöronlar inhibe olur)

 

Non-REM

Anterior hipotalamus ve bazal ön beyin bölgelerinde non-REM başlatan nöronlar var. 

Non-REM dönemindeki ritmik kortikal aktiviteden talamusun spesifik çekirdeklerindeki ritmik aktivite sorumlu. Bu da talamusun retikuler çekirdeğinden kaynaklanıyor.

Talamik aktivitenin ritmik yapısı

Talamus spesifik ileti çekirdekleri (duyular ile ilgili çekirdekler): Buradaki nöronlar 2 fizyolojik durumda olabilir;

İleti modu: Dinlenim zar potansiyeli eşik değere yakındır. Duyu organlarından gelen uyarılar, nöronda AP oluşturur, kortekse iletilir.

Patlayıcı (Burst) mod: Zar hiperpolarizedir. Duyu ortanlarından gelen uyarılar patlayıcı aksiyon potansiyelleri oluşturur. Duyu uyarısına özel işlemleme olmaz.

Retikuler nukleus

Talamusun dış yüzünü örter

Talamik nukleuslar glutamaterjik, RN GABAerjik

RN, neokorteksle bağlantılı değil. Talamus nukleusları ile bağlantılı, bunları uyarıyor.

Talamus nukleuslarındaki nöronların aksonları kortekse çıkarken yan dalları ile RN’u uyarır.

Böylece RN, talamokortikal enformasyon akışını “gözetler”, talamus nukleuslarının aktivitesini düzenler.

 

RN’un derin uykuda rolü

RN nöronlarının da talamus ileti nöronları gibi ileti modu ya da burst modu var

RN derin uykuda burst modundadır, nöronlar ateşlendiğinda talamik ileti nöronları ritmik olarak hiperpolarize olur

İleti nöronları burst moduna geçer

Gelen duysal uyarılarla, burst moduna özgü patlayıcı AP’leri oluşur, duysal uyarılar kortekse iletilmez, bunun yerine bu AP’ler iletilir.

Kortekste yavaş dalga aktivitesi gözlenir.

Uyanık durumda RN ve talamus

Pons + bazal ön beyin kaynaklı kolinerjik uyarılar ile RN Burst modundan çıkar, ritmik ateşleme kaybolur, ileti moduna geçer.

Talamusun ileti nöronları da burst modundan çıkar.

Kolinerjik uyarı, talamus ileti nöronlarını depolarize eder. Nöronlar eşik değere yakındır, ileti modundadır

Gelen duysal uyarılara uyan AP’leri oluşur, kortikal duyu merkezleri uyarılır

Uyanıklıkta talamus ileti çekirdekleri ve RN, pons + bazal ön beyin kaynaklı kolinerjik uyarıların etkisi altındadır.

 

REM dönemi

Mezensefalon-pons sınırındaki nukleuslarda bulunan kolinerjik nöronlar (pontomezensefalotegmental kompleks), REM ve uyanıklık döneminden hemen önce aktifleşir. Talamus RN’da burst modu sona erer, ritmik ateşleme kaybolur.

Bu bölgede REM’in sürmesine, non-REM/REM geçişine, REM’deki göz hareketlerine aracılık eden nöron grupları bulunur.

Bu bölgenin aşırı uyarılması uyku apnesine, aktivitesinin azalması uykuda hareket etmeye yol açar.

REM Beyin sapındaki bir grup kolinerjik nöron Lateral (medullar) retikulospinal traktusu uyarır. Lateral (medullar) retikulospinal traktusun uyarılması, kas tonüsünde azalmaya neden olur. Beyin sapındaki kolinerjik nöronların etkisi ile pons, genikulat nukleus, oksipital bölgede PGO dalgaları gözlenir. (Uyanıklıkta işlevi) 

 

Uyku dönemleri arası geçişler

Non-REM/REM geçişlerinde beyin sapı rol alır

REM-nonREM geçişlerinden REM-off/REM-on hücreler arası antagonistik ilişki sorumlu olabilir.

 

Sirkadyan ritimler

Tüm kara hayvanları günlük aydınlık ve karanlık döngüsüne göre (sirkadyan ritimler) davranışlarını ayarlar.

Hayvanlar gün değişimlerinden uzaklaştırılsa da sirkadyan ritimler devam eder.

Fakat arada bir saatin ayarlanması gerekir

Zeitgebers (Almanca zaman ipuçları: Aydınlık-karanlık, sıcaklık ve nem değişimleri)

 

Memeliler için temel zeitgeber aydınlık karanlık döngüsüdür.

Suprakizamatik çekirdek (SCN) hipotalamusda biyolojik saatimiz (transkrip fak)

İki çekirdeğin alınması fiziksel aktivitenin, uyku-uyanıklık ve yeme-içmenin sirkadyan ritmini bozar.

SCN, dorsomedial nukleus ve diğer bazı hipotalamik alanlara projekte olur.

Dorsomedial nukleus, uyku ve uyanıklığı tetikleyen hipotalamik ve beyin sapı hücre gruplarını uyarır. Hasarında beslenme, hareket, kortikosteroid salgılanması gibi sirkadiyen ritme sahip işlevlerin ritmi bozulur.

 

Retinohipotalamik yol: Retinal ganglion hücreleri doğrudan SCN’ye gelir, seçici olmayan reseptif alan ve luminansa hassas

Retinohipotalamik lifler SCN’da sinaps yapar. SCN nöronları omurilikte sempatik preganglionik nöronları uyarır. Bu nöronların aksonları süperior servikal gangliona gider. Post ganglionik nöronların aksonları ise pineal bezi uyarır.

SCN’in siklik aktivitesi, melatonin salgılanmasının sirkadian ritmini sağlar.

Melatonin vücudun zaman sinyali olabilir, karanlıkta sentezi artar.