UYARILMIŞLIK FENOMENLERİ

Arousal (uyarılmışlık) kavramı uyku içine uyanıklığın geçici olarak karışmasını ya da en azından uyarana bağlı veya kendiliğinden ortaya çıkan uyarılmışlık düzeyindeki ani ve geçici artışı ifade eder. Uyarılmışlık aktivitesinin uyku üzerine, uyanıklığa geçiş, daha yüzeyel uyku evresine geçiş ya da daha derin uyku evresine geçişi engelleme biçiminde etkileri olabilir. Uyarılmışlık, uykuda bölünmeye neden olduğu gibi, gündüz uykululuğu, bilişsel ve psikomotor işlevlerde bozukluğun ortaya çıkmasına neden olur. Amerikan Uyku Bozuklukları Birliği (ASDA) uyarılmışlık kavramını EEG frekansında alfa ya da teta ritmini içerebilen ve/veya uyku iğciği olmaksızın frekansın 16 Hz den yüksek olması biçiminde hızlı değişikliğin ortaya çıkması olarak tanımlamıştır. Uyarılmışlık tanımında elektrokortikal ritmde aktivasyonun yanısıra kan basıncı ve kas tonusu artışı ve kalp atım hızı değişiklikleri yer alır. Uyarılmışlığın uyku boyunca vital (respiratuar ve kardiyovasküler gibi) fonksiyonların sürdürülmesine yönelik ortaya çıkan bir durum olduğu değerlendirilmektedir. EEG aktivitesi, otonomik ve davranışşsal değişiklerin kombinasyonu farklı uyarılmışlık paternlerinin ortaya çıkışını belirler.

Uyarılmışlık formunun oluşumu ile ilgili beyin yapıları beyin sapı, thalamus, hipotalamus ve basal önbeyinde yer almaktadır. Entegre bir sistem olarak bu yapılar kortekse uyarı gönderir ve spinal kord aracılığıyla da kas tonusunun artışı, duyusal ve motor cevaplılıkla ilgili uyarılar alırlar.     Noradrenalin sentezinde rol alan dopamin beta hidroksilazın ya da tirozin hidroksilazın genetik olarak ablasyonu veya selektif sitotoksik lezyonlarının varlığında bile EEG aktivitesinde belirgin bir bozukluk olmaması anksiyete ve uyarılmışlık yapılarının oluşumunda noradrenerjik LC nöronlarının yanısıra ek mekanizmaların varlığını göstermektedir.

Delta burst: En az üç EEG derivasyonunda tespit edilebilen, ardalan aktivitesi amplitüdünü en az 1/3 aşan ve en az 2 sn süren delta dalgası aktivitesidir.
K-burst: En az üç EEG derivasyonunda tespit edilebilen, alfa aktivitesi olmaksızın aniden ortaya çıkan iki ya da daha fazla K kompleksi ile karakterizedir.
Mikrouyarılmışlık (MA): ASDA tanımına göre (1992) ardalan EEG aktivitesinden belirgin şekilde ayrışan alfa, teta ya da hızlı frekanslı EEG aktivitesi olarak tanımlanır. 1.5-3 sn kadar sürer. REM dönemi için MA kriterleri EEG aktivitesindeki değişikliğin yanısıra submental EMG amplitüdünde artışı da içermektedir.
PAT: EMG aktivitesinde artma, kalp atımında hızlanma ile birlikte ard alan EEG aktivitesinde hızlanma, amplitüdünde azalma sonucu  alfa veya beta aktivitesinin ortaya çıkması, REM döneminde ise hızlı göz hareketlerinde geçici kaybolmanın olduğu bir form olarak tanımlanmıştır. PAT süresi 3-30 sn olabilir.

CAP: NREM uykusu boyunca 20-40 sn aralıklarla düzenli olarak oluşan uyarılmışlık formu olarak tanımlanır. Bir CAP döngüsü iki fazdan oluşur. Faz A, fazik eşzamanlı olaylara karşılık gelir ve aktivasyon dönemini temsil eder. Faz B ise gerçek uyku döneminin olduğu deaktivasyon fazıdır.  

UYKU VE UYANIKLIK MEKANİZMASININ DEĞERLENDİRİLMESİNDE BİLGİ VEREN MOLEKÜLLER

Uyku yapısı ve bozuklukları konusundaki biyokimyasal çalışmaların, tıbbın diğer alanlarına göre daha sınırlı sonuçlar üretiyor olmasındaki temel etken analiz yapılması gerekli materyalin (beyin-omurilik sıvısı [BOS]) edinilmesindeki güçlük ve bu materyalin aslında kompartmanlar halinde değerlendirilmesi gereken merkezi sinir sisteminin (MSS) bütününe yönelik sadece kümülatif veri sağlamasıdır. Bu nedenle uyku çalışmaları için toparlanan biyokimyasal veriler, MSS çalışmalarının çoğunda olduğu gibi büyük ölçüde deneysel modellerden (deney hayvanları) elde edilen bilgilere dayanmaktadır.
Uyanıklık hali için, beyin sapına ulaşan uyaranların talamokortikal yolla kortekse iletilmesinde aracı kimyasal moleküller arasında temel olarak norepinefrin (NE) olmakla birlikte; farklı projeksiyonlarda serotonin (5-HT), histamin, oreksin (hipokretin), asetilkolin, dopamin, glutamat ve bunun türevi olan gama aminobütirik asit (GABA) moleküllerinin yer aldığı; bunlardan bazılarının uyarıcı yönde etki gösterirken diğerinin aksi yönde etkide bulunduğu  bilinmektedir. Serotonin ve bağıntılı molekül olan melatoninin, sirkadiyen ritm takibinde hemen her zaman ilintili olduğu kabul edilerek sıkı takip edilmektedir.

Bunlardan başka hipotalamohipofizer etkileşim sonucu salınan hormon ve diğer bazı mediyatörlerin pleotropik etkilerine bağlı çok boyutlu ilişkilerinin uyku örüntüsünün fizyolojisini nasıl ve hangi ölçekte etkilediği konusu henüz araştırılmaktadır. Yine de hipotalomohipofizer-adrenal eksende uyku örüntüsünü çok yakından ilgilendiren dalgalanmaların olduğu çok sayıda çalışmada ortaya konmuştur. Ayrıca tiroid glandının benzer şekilde uyku yapısı ile etkileşme çemberi oluşturduğu düşünülmekte, ancak neden-sonuç ilişkisinin iki yönlü gelişebileceğine yönelik öngörüler bulunmaktadır.
Glukoz molekülünün metabolizmaya kazandırılması, depolanması/serbestleştirilmesi ve yıkılması (kullanılması) yollarındaki hormon (GH, insülin, IGF, vb) ve enzimlerin (heksokinaz, glukoz-6-fosfat dehidrogenaz, vb) uyku fazlarıyla olan ilişkileri değerlendirilmek suretiyle süreçlerin (uyku/uyanıklık) metabolizmaya yansımaları saptanmaktadır.

Uyku sürecinin eksikliği ile bağışıklık sistem bozuklukları arasındaki ilişkinin bilinmesi ve gelişen analitik teknikler sayesinde, sistemik-metabolik bozukluklara bağlı olarak ortaya çıkan veya ortamdan çekilen dolaşımdaki immün sistem mediyatörlerinin (sitokinler, interlökinler, prostanoidler, vb) MSS ile etkileşimleri ve bu moleküllerin her birinin kan/beyin engeli penetransı ayrı çalışma konuları oluşturmaktadır.
Bu sunumda içerisinde bu çalışmalardan genel olarak söz edilecek, uyku çalışmaları ve araştırmaları sırasındaki biyokimyasal incelemeler sırasında karşılaşılabilecek güçlüklerden ve çözüm örnekler verilecektir.

TEMEL NÖROFİZYOLOJİ
Sistem Potansiyelleri
Prof. Dr. Cüneyt GÖKSOY
Bu konu kapsamında, uykuda ortaya çıkan sistemik değişimlerin kaydedilme yöntemleri temel nörofizyolojik kavramlar bağlamında gözden geçirilecektir. İlk aşamada biyoelektrik aktivitelerin yayılım özellikleri ile hacimsel iletken ve biyolojik dipol konularına, daha sonra da tek tek hücrelerden kaynaklanan potansiyellerin meydana getirdikleri zamansal beraberlik (senkronizasyon) ve yersel beraberliklerin (histo‑anatomik organizasyon) sonucu olarak Gross potansiyel oluşumuna değinilecektir.

Uyku araştırmalarında ve klinik uygulamalarında yaygın olarak çalışılan elektrofizyolojik değişkenler:

HÜCRESEL BİYOELEKTRİSİTE
Aksiyon Potansiyeli
Prof. Dr. Cüneyt GÖKSOY

Bu konu kapsamında hücresel biyoelektrisite dahilinde değerlendirilebilecek hususlara, aksiyon potansiyelini de kapsayacak şekilde genel bir bakış getirilecektir. Böylece uykuda ortaya çıkan sistemik değişimlerin ve nörofizyolojik olayların biyofiziksel temellerinin gözden geçirilmesi imkanı doğacaktır.

Bu bağlamda tartışma alt başlıkları:

Biyolojik sistemlerde bilgi ve komut iletimi konusu tartışıldıktan sonra aksiyon potansiyeli konusuna geçilecektir. Aksiyon potansiyelinin bilgi aktarımında oynadığı rol tartışılacak, ‘ya hep ya hiç yasası’ ile aksiyon potansiyeli oluşum sürecinde eşik altı uyarıların toplanma alternatifleri üzerinde durulacaktır. Aksiyon potansiyelinin evreleri, bir hücreden diğerine sinyal transferi ve kimyasal sinaps çeşitleri tartışılacaktır. Son olarak da postsinaptik potansiyellerin toplanması kavramına değinilecektir.

TEMEL ELEKTROFİZYOLOJİ
Kayıt Teknikleri ve Terminoloji
Prof. Dr. Cüneyt GÖKSOY

Bu konu kapsamında temel elektrofizyolojik kavramlar tanıtılacaktır. Bu amaçla ilk olarak bir uyku çalışmasının değerlendirme sürecinde elde edilen bilginin ortaya çıkış sürecinden bahsedilecektir. Daha sonra bir verinin görselleştirilme alternatifleri bağlamında fizyograf, poligraf ve polisomnograf kavramları üzerinde durulacaktır. Sinyal sözcüğünün ne anlama geldiğinin açıklanmasını takiben analog sinyal, sayısal (digital) sinyal, çözünürlük (resolution) ve optimizasyon kavramları üzerinde konuşulacaktır.

Yukarıda bahsi geçen temel kavramlardan sonra uyku çalışmaları bağlamında olmak üzere kayıt ve monitorizasyon kavramları ile standart bir kayıt ve monitorizasyon zincirini oluşturan biyomedikal bileşenler tanıtılacaktır. Uyku kayıtlarında verilerin sayısallaştırılması ve bilgisayar ortamına aktarılmasının önemi üzerinde tartışıldıktan sonra temel elektrofizyolojik potansiyellerin neler olduklarından bahsedilecektir.

Bir elektrofizyolojik kayıtlama sürecinde kullanılabilecek elektrot çeşit ve modellerinin ifade edilmesinden sonra elektrot empedansı kavramı ve bunun kayıtlamalar üzerindeki etkilerinin açıklanmasını takiben biyoelektrik amplifikatörler konusuna geçilecektir. Bu bağlamda, diferansiyel (çift girişli, fark) amplifikatör ile bunların fark alma (diferansiyasyon) ve yükseltme (amplifikasyon) işlevlerinin özellik ve sağladıkları avantajlardan bahsedilip en sonunda gerek fark alma ve gerekse yükseltme işlevlerine ait örnekler sunulacaktır. Elektrofizyolojik kayıtlama tekniklerinin sonunda biyolojik amplifikatörlerin teknik özelliklerinden bahsedilecektir.

Bir sonraki aşamada uyku kayıtları kapsamında elde edilen verilerin genlik, frekans ve dalga şekli özelliklerinden bahsedilecektir. Bu kapsamda periyodik olmayan veya kompleks bir sinyalin frekansının ne olduğu konusu tartışılmak suretiyle Fourier dönüşümü ve Fast Fourier Transform (FFT) kavramları açıklanacaktır. Her biyolojik sistemin elektrofizyolojik aktivitesinin farklı olduğu ve uygun filtrelemelerle bunların ayrıştırılabileceği noktasından hareketle frekans filtrelerinin özellikleri ile sınıflandırılma şekillerinden bahsedilecektir.

Bir uyku çalışmasının elektrofizyolojik kayıt sürecinde yaşanması olası hatalar bağlamında sırasıyla, yanlış örnekleme sıklığı seçilmesinin sonuçları ile bunun pratik özellikleri ve yanlış filtre seçilmesinin sonuçları üzerinde durulacaktır.
Son olarak da rezonans kavramının temel özelliklerinin tanıtılması ve bu bağlamda gündelik hayatta sıkça karşılaşılan rezonans uygulamaları ile biyolojik sistemlerde ortaya çıkan rezonans durumlarından örnekler verilecektir.