Şubat 2017`de, 4 yıldır devam eden ve "sinaptik homeostazi hipotezi"ne doğrudan bir görsel kanıt sunan araştırma projesi Science'da yayımlandı. Bu hipotez, uykunun, plastisite sahibi ve sürekli yeni şeyler öğrenen beynimiz için ödediğimiz bir bedel olduğunu ileri sürer.

Nöronların (sinir hücrelerinin) diğer nöronlara ya da kas veya salgı bezleri gibi nöron olmayan hücrelere mesaj iletmesine olanak tanıyan özelleşmiş bağlantı noktalarına sinaps denir.

Uyanık haldeyken, bir sinaps tekrar tekrar aktifleştiğinde, güçlenir ve bu güçlenme öğrenme ve hafıza için sond erece önemlidir. Sinaptik Homeostazi (Dengeleşim) Hipotezi'ne göre de, sinapslardaki bu büyümenin, sinapsların doygunluğunu, hafızaların ve nöral sinyalizayonun bozulmasını önlemek için dengelenmesi gerekir. Bu normalleşme süreci için de; uykunun en uygun zaman olduğu düşünülüyor. Çünkü uyku anında dış dünyaya dair dikkat seviyemiz en düşük formundadır ve etrafta olan bitenden habersizizdir.

Sinapslar daha güçlü ve daha etkin olduğunda aynı zamanda da daha büyük olurlar, tam tersi durumda ise; yani küçüldüğünde de daha zayıf olurlar. Yürütülen araştırmada, sinaps büyüklüklerinin uyku ve uyanıklık durumunda değişip değişmediğini belirlemek adına Sinaptik Homeostazi Hipotezi'ne dair doğrudan bir test geliştirildi. Bunu yapabilmek için de, araştırmacılar, seri taramalı 3 boyutlu elektron mikroskopisi adı verilen son derece yüksek konumsal çözünürlüğe sahip bir yöntem kullandılar.



Araştırmanın kendisi, fare beynindeki serebral korteksin iki alanını fotoğraflamak, yeniden oluşturmak ve analiz etmek için dört yıldır çalışan birçok araştırmacı ile büyük bir girişimdi. Ekip, 6920 sinapsı yeniden oluşturmayı ve büyüklüklerini ölçmeyi başardı.

Ekip, kasti olarak iyi dinlenmiş bir farenin mi yoksa uzun süredir uyanık haldeki bir farenin mi beyin hücrelerini analiz ettiklerini bilmiyorlardı. Sonunda, kod kırıldı ve görüntüleri çekilen altı ila sekiz saat boyunca uyumuş farelerin sahip olduğu uyku miktarı ile yapılan ölçümler ilişkilendirildiğinde, birkaç saatlik uykunun sinapsların büyüklüklerinde ortalama %18'lik bir azalmaya neden olduğu sonucuna ulaşıldı. Bu değişimler, her iki serebral korteks bölgesinde de meydana geldi ve sinapsların büyüklükleriyle de orantılıydı. Ölçekleme, sinapsların yaklaşık yüzde 80'inde gerçekleşti ve daha kalıcı olan (travmalar ya da önemli hafızalar gibi) hafıza izleriyle ilişkili olabilecek büyük sinapslarda ise değişim gözlenmedi. Bu da şunu gösteriyor, sinaptik büyüklük ve sinaptik güç, uyanıklık anında harekete geçerken, uyku anında tekrar eski haline dönüyor. Korteksteki sinapsların büyük çoğunluğunun sadece birkaç saatlik uyanıklık ve uykudan ötürü bu kadar büyük bir değişim geçirmesi dikkat çekicidir.

Farelerden insanlara doğru bir açıklama çıkarırsak da, korteksimizde bulunan trilyonlarca sinapsın her gece  %20 oranında incelme gösterdiğini söyleyebiliriz.