Bir önceki yazımızda uykunun nörobiyolojine değinmiştik. Bu yazımızda ise uykunun belleğimiz ve öğrenme üzerine etkisini inceleyeceğiz. Yazıyı daha iyi anlayabilmek için bazı kavramları önceden bilmek gerekiyor. Bunlar nöron, sinaps ve plastisitedir.
Beyni oluşturan temel birimler genel olarak; sinir hücreleri (nöronlar) ve bunların uzantılarının diğer sinir hücreleri ile oluşturduğu değme noktalarıdır (sinaps). Nöronların (sinir hücrelerinin) oluşturduğu ağ örüntü sayısı ne kadar fazla olursa, bilgi işleme süreci o kadar güçlü olur.
Plastisite: Beyin plastisitesi, beyin dokusunun dış etkenler altında uğradığı yapısal ve işlevsel değişiklikleri ifade eder. Öğrenme, bellek gibi fizyolojik süreçlerde, ayrıca patolojik durumda hasarlanan dokunun tamirinde ve bozulan işlevlerin yeniden kazanılmasında yararlanılan bir mekanizmadır.
Şimdi yazıya geçebiliriz. Türk Psikiyatri Dergisi‘nde 2004 yılında Aygün Ertuğrul ve Murat Rezaki tarafından yayınlanan “Uykunun Nörobiyolojisi ve Bellek Üzerine Etkileri” başlıklı makaleden elde ettiğimiz bilgilere göre:
UYKUNUN PLASTİKLİK VE BELLEK ÜZERİNE ETKİLERİ
Sinaptik plastiklik, nöronlar arasındaki sinaptik bağlantılarda ve dolayısıyla nöron ağlarının davranışlarında ortaya çıkan her türlü değişikliği ifade etmektedir. Sinapslarda güçlenme, zayıflama; reseptör proteinlerinde sinaps sonrası sinyal iletim mekanizmalarında, hatta nöron çiftleri arasındaki sinapsların sayı ve dağılımındaki değişiklikler bunlar arasında sayılabilir.
Sinir sisteminin en plastik olduğu dönem, gelişimin erken dönemleri olmakla birlikte sinaptik plastiklik yaşam boyu devam eder ve bu, öğrenme ve uzun süreli bellek oluşumunun temel mekanizmasıdır.
Memeli sinir sisteminin erken gelişim evresinde uykunun, plastik süreçleri teşvik ettiği iddia edilmiştir. Yenidoğanlar erişkinlerden daha fazla uyumakta ve uykuyu daha fazla REM döneminde geçirmektedir. REM uykusunun oranı yaşamın ilk yılında hızla azalır ve 10 yaşında erişkin seviyesine ulaşır. Ana rahminde ve prematür bebeklerdeki beyin aktivitesi tamamen REM benzeri durumdadır. Bu bulgular bebek uykusunun memelilerde gelişimsel rolü olduğu düşüncesini akla getirmiştir.
Sıçanlarda yapılan bir çalışmada REM uykusunun görsel uyaranlara eşdeğer bir şekilde kortikal uyarımı ve uzun süreli güçlendirme oluşumunu sağlayabildiği gösterilmiştir
Uykunun sinaptik plastiklik üzerine olan etkilerine ilişkin çalışmaların sonuçları şu şekilde özetlenebilir:
- Çeşitli öğrenme görevleri sinaptik plastiklik üzerine etki ederek takip eden uyku dönemini etkiler.
- Uyku sinaptik plastikliğe bağlı olan öğrenme ve bellek süreçlerinde olumlu etki yaratırken, uykusuzluk bu süreçleri olumsuz etkiler.
- Sinaptik plastiklik için gerekli olan gen ve proteinlerin sentezi uyku sırasında gerçekleşir.
- Uyku ve uyku kaybı sinaptik bağlantı yapılarını ve sinaptik gücü etkiler.
Eğitim sonrası REM uyku artışı
Uykunun, belleğin yeniden düzenlenmesi ve kalıcılaşmasındaki rolüne ilişkin çalışmaların çoğu, rüya ile bağlantısından dolayı REM dönemine odaklanmıştır. Bu çalışmaların bir kısmında bir öğrenme görevi sonrasında uyku, özellikle REM süresinde artış olduğu bildirilmiştir.
Hayvan çalışmalarında kontrollü bir ortamda hayvana yeni bir ödevin öğretilmesi sonrasında öğrenme ile uyku sürelerinin değişimi incelenmiştir. Sıçanlarda yapılmış çalışmalarda bir ödevin öğretilmesinden değişik süreler sonra REM süresinde artış olduğu bildirilmiştir.
Eğitim sonrası görülen REM uykusundaki artışın özellikle zorlayıcı görevlerin öğrenilmesi sırasında olduğu, basit öğrenme paradigmalarında gözlenmediği ve görevin öğrenilme süreciyle ilişkili olduğu, öğrenme tamamlandıktan sonra ise gözlenmediği bildirilmiştir.
Bu çalışmaların bazılarında NREM sürelerinde de artış olduğu gösterilmiştir. REM uyku süresinde görülen artışın kimi çalışmalarda eğitimden hemen sonra, kimilerinde belli bir gecikme ile ortaya çıktığı bulunmuştur. Bu süre ‘REM uyku penceresi’ olarak tanımlanmış ve bu sürenin ve ödevin tipine, hayvanın özelliklerine ve eğitim sırasındaki deneme sayısına bağlı olarak değiştiği vurgulanmıştır.
İnsanlarda da öğrenme sonrası uyku artışı çalışılmıştır; ancak sonuçlar değişken ve etki, hayvanlarda belirtilenden daha azdır. Birçok çalışmada REM uyku süresinde ve oğunluğunda artış olduğu bildirilmiştir.
Bu çalışmaların bir kısmında kişinin görüş alanında 90 derecelik kaymalara yol açan prizma gözlükler kullanılmıştır. Deneklerin gözlükleri kullanmaya alışmasıyla birlikte REM uyku süresinde artma olduğunu bulan ve bulmayan çalışmalar mevcuttur. Bir diğer çalışmada ise görsel uzaysal değişikliklere uyum sağlamanın REM uyku süresinde % 3 artışa yol açtığı gösterilmiştir. Ayrıca kelime listesi ezberleme ile REM-NREM döngü sayısı arasında pozitif korelasyon olduğu bildirilmiştir. Labirent öğrenme testinin ise NREM uykusunu artırdığı bulunmuş, bu bulgular, uyku iğcik sayısının kelime listesi ezberlenmesi ve motor beceri edinme performansıyla pozitif korelasyon gösterdiği, çalışmalarla desteklenmiştir. Diğer bir çalışmada ise motor beceri edinme ile REM uyku süresi arasında pozitif korelasyon bulunmuştur.
Öğrenme ve REM arasındaki ilişkiyi inceleyen bir grup araştırmacı ise yoğun sınav döneminde olan öğrencileri sınava girmeyen öğrencilerle karşılaştırmış, sınava hazırlanan öğrencilerde REM uykusu göz hareketlerinin yoğunluğunda artma olduğunu bildirmişlerdir.
Öğrenme ve uyku yoksunluğu
Uykunun belleğin kalıcılaşmasındaki rolünü anlamaya yönelik çalışmaların bir kısmında, uykusuz kalmanın öğrenme üzerine etkisi değerlendirilmiştir.
Hayvan çalışmalarında REM uyku yoksunluğunun öğrenmeyi olumsuz olarak etkilediğini bildiren ve bildirmeyen çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmalarda uyku yoksunluğunu sağlamak için kullanılan hayvan modellerinde stres etkisinin kontrol edilememesi, sonuçların yorumlanmasını güçleştiren bir kısıtlılık olarak vurgulanmaktadır.
İnsanda uyku yoksunluğu çalışmaları, denekleri polisomnografik olarak izleyerek ve ilgili uyku döneminde uyandırarak yapılmaktadır. Uyku yoksunluğunun kısa süreli tutulması nedeniyle stresin, hayvan çalışmalarının aksine, sonuçları fazla etkilemediği düşünülmektedir.
İnsanlarda istekliliğin ve duygusal etkenlerin daha kontrol edilebilir olması da bu çalışmaların güvenilirliğinin insanlarda hayvanlardan daha yüksek olmasına neden olmaktadır.
İnsanlarda yapılan çalışmaların sonuçları ile ilgili sorun, hangi uyku döneminin hangi bellek sürecini etkilediğinin tespit edilmesi yönünde olmuştur. Çok sayıda çalışmada ise REM uyku yoksunluğunun çağrışımlı öğrenme, sözel öğrenme gibi bilinçli öğrenmede etkisi olmadığı gösterilmiş ve araştırmacılar bunun motor öğrenme ödevleri üzerine olan etkisine odaklanmıştır.
Bu çalışmalarda motor öğrenmenin değerlendirilmesinde sıklıkla kullanılan test, Doku Ayırt Etme Testi (Texture Discrimination Task) olmuştur. Bu, deneklerin bilgisayar ekranında gösterilen çizgilerin yönlerini öğrenmelerinin istendiği bir görsel ayırt etme testidir.
Bu testin uygulaması sırasında eğitim ile performansın arttığı görülmüş, eğitim sonrası ilk gece uykusunun bu öğrenmeyi artırdığı, daha sonraki gecelerde uyumanın da ek eğitim olmadan öğrenmeyi devam ettirdiği, ilk gece uykusuz bırakılan deneklerde ise bu öğrenmenin gerçekleşmediği ve bu deneklerde sonraki gecelerde uyumanın ilk gece uykusu gibi etkili olmadığı gösterilmiştir.
Öğrenmedeki bu ilerlemenin uykunun hangi dönemi ile ilişkili olduğuna dair ise farklı sonuçlar mevcuttur. Karni ve arkadaşları bu testteki performans artışının REM uykusu ile ilişkili olduğunu belirtirken, Gais ve arkadaşları NREM uykusu ile ilişkisini vurgulamıştır. Stickgold ve arkadaşları ise bu Doku Ayırt Etme görevindeki performansın gecenin ilk yarısındaki yavaş dalga uykusu yani NREM döneminin süresi ve gecenin son çeyreğindeki REM uykusu ile ilişkili olduğunu, bu iki değişkenin birlikte test performansındaki ilerlemeyi %79 yordayabildiğini belirtmiştir. Doku Ayırt Etme Testi’nin kullanıldığı diğer bir çalışmada Mednick ve arkadaşları NREM ve REM dönemlerini içeren, 60 ve 90 dakikalık kısa süreli uykunun da tüm gece uykusuna benzer şekilde öğrenmeyi artırdığını göstermişlerdir.
Uykunun uyanıklıktaki bilişsel performansa etkisine ilişkin iki varsayım öne sürülmüştür.
Bunlardan birincisi ‘ikilisüreç varsayımı’dır. Buna göre REM ve NREM uykusu farklı bellek süreçlerini etkilemektedir. NREM uykusunun açık belleği, REM’in ise motor ve örtük belleği geliştirdiği iddia edilmiştir. Bu görüşü destekleyenler yavaş dalga uykusundan zengin erken gece uykusunun yoksunluğunda seçici olarak açık bellekle ilgili testlerde bozukluk olurken, REM’in daha uzun olduğu geç gece uykusunun yoksunluğunda motor bellek ile ilgili testlerde bozulma olduğunu gösteren çalışma sonuçlarını temel almışlardır. Bu modeli doğrulamak için daha fazla çalışmaya gereksinim vardır.
Bu konuda öne sürülen diğer model ise ‘ardışık etki varsayımı’dır. Bu görüşe göre farklı uyku evreleri, belleğin kalıcılaşmasında birbirlerini tamamlayan ve sıralı şekilde rol almaktadır. Bu teori Doku Ayırt Etme Testi’yle yapılan çalışmaların sonucunun gecenin ilk yarısındaki yavaş dalga uykusu yani NREM döneminin süresi ve gecenin son çeyreğindeki REM uykusu ile ilişkili olarak bulunmasına dayanmaktadır.
Uyku elektrofizyolojisine ilişkin bilgiler ışığında NREM ve REM’in bellek kalıcılaşmasındaki rolü açıklanmaya çalışılmıştır. Uyanıklık sırasında elde edilen bilgilerin korteksten hipokampusa yönlendirildiği, NREM sırasında ise bu dengesiz bellek parçalarının uzun süreli depolanmak üzere özgül NREM EEG frekansları aracılığıyla tekrar kortekse yönlendirildiği iddia edilmektedir.
NREM salınımları sırasında ileri derecede eşzamanlı olan hipokampal çıktıların, ulaştıkları kortikal hedeflerde uzun süreli güçlendirme oluşumu ve sinaptik plastiklik için uygun koşulları sağladığı düşünülmektedir.
REM sırasında ise korteksten hipokampusa bilgi akışı olduğu, teta dalgalarının hipokampal bellek oluşumu için gerekli uzun süreli güçlendirmeyi artırdığı, uyku sırasında olan bu hipokampo-kortikal diyalogun da hipokampus kaynaklı bellek parçalarının kortekste kodlanmasını ve kalıcılaşmasını sağladığı iddia edilmiştir.
Uyanıklık ve REM sırasında olan kortikal-hipokampal bilgi akışı ve NREM sırasındaki hipokampalkortikal bilgi akışından farklı olarak REM sırasında ayrıca kortekste depolanmış olan bellek parçaları arasında yeni bağlantıların oluştuğu, rüyanın da bu ‘hiperasosiyatif’ durumun bilişsel görüntüsü olduğu iddia edilmiştir.
Kaynakça: Türk Psikiyatri Dergisi
- Ertuğrul Aygün, and Murat Rezaki. “Uykunun Nörobiyolojisi ve Bellek Üzerine Etkileri.” Türk Psikiyatri Dergisi 15.4 (2004): 300-308. APA
- Korkmaz Özgen, Ahmet Mahiroğlu, “Beyin, Bellek ve Öğrenme”, Kastamonu Eğitim Dergisi, Mart 2007, Cilt:15 No:1, 93-104
- Anlar Banu, “Beyinde Plastisite ve Bozuklukları”, Turkiye Klinikleri Journal of Perdiatric Sciences, 2013, Volume 9, Issue 4
Psikiyatri hemşireliği yüksek lisans öğrencisi ve acil servis klinik hemşiresidir.
Toplum ruh sağlığı, varoluşçuluk, evrimsel psikoloji, felsefe, tiyatro, tarih ve teknoloji sever.
Ruh sağlığına yönelik çeşitli hizmetlerde gönüllü olarak görev alır.
Hayat yolcusu, insan yavrusudur.
E-posta: enestapli@gmail.com
