En eneste natt med dårlig søvn kan sette deg helt ut av spill. Selv om søvn har blitt studert i over et århundre, er søvnens funksjon og mekanismene bak mange søvnforstyrrelser fortsatt et mysterium. Nå har en gruppe forskere funnet en ny, viktig brikke for å forstå flere av søvnens mysterier ved å bruke moderne mikroskopimetoder som muliggjør undersøkelser av levende, intakt hjernevev.
Hjernens aktivitet
- Våken, aktiv tilstand: Karakterisert av usynkron aktivitet og raske hjernebølger på EEG.
- Dyp søvn (non-REM/NREM søvn): Karakterisert av langsomme hjernebølger ved EEG, viktig for å bli uthvilt og å fungere godt. Denne søvnen har vi mest av tidlig på natten, i den første tredjedelen av søvnperioden.
- REM søvn: (rapid eye movement søvn): Hjernebølgene er nesten som i våken tilstand, men musklene er svært avslappet. Man ser raske øyebevegelser i dette søvnstadiet og det er vanlig at man drømmer mye.
Søvn og hjernen
Søvn reguleres i hjernen. Nå har forskerne observert signaler i en spesiell type hjerneceller, kalt astrocytter, i naturlig søvn. Dette har de klart å se ved å mikroskopere hjernen hos sovende mus. Dette er knapt gjort tidligere og det er mulig ved hjelp av et spesielt mikroskop, et tofonmikroskop. Ved tofotonmikroskopi brukes kortvarige laserpulser for å visualisere hjerneceller med stor detaljrikdom. Tofotonmikroskopi muliggjør derfor at man kan undersøke og forske på levende hjerneceller i intakte hjerner, og nå også under søvn.
Astrocytter og sammenhengende dyp søvn
Astrocytter er stjerneformede gliaceller, eller støtteceller som omgir nervecellene i hjernen. Astrocyttene er en hjernecelletype som blant annet er viktig for å kontrollere innholdet av salter og signalstoffer i væsken som omgir nervecellene. De kommuniserer med nervecellene og regulerer hjernens blodtilførsel og fjerning av avfallsstoffer. I denne studien har forfatterne undersøkt signalering i astrocyttene under naturlig søvn.
Forskerne fant reduserte kalsiumsignaler i astrocyttene under søvn, men så at rett forut for oppvåkning økte kalsiumsignaleringen kraftig. Dette skjedde før andre endringer i hjerneaktivitet kunne observeres før man kunne se andre tegn på overgang fra søvn til våken tilstand, noe som kan bety at de spiller en rolle under oppvåkning.
Deretter undersøkte forskerne søvnen til genetisk modifiserte mus med reduserte kalsiumsignaler i astrocyttene. Da oppdaget de at disse musene hadde forstyrret dyp (NREM) søvn, men normal REM-søvn. Disse musene fikk flere korte oppvåkninger og skiftet oftere mellom de ulike søvnstadiene. Dette gav kortere søvn og redusert søvnkvalitet.
- Dette er helt nye områder å forske på, nesten som en polekspedisjon men inne i hjernen. Det er veldig mye vi ikke vet ennå, men funnene tyder på at kalsiumaktiviteten i astrocyttene kan spille en rolle for å hindre nattlige oppvåkninger og dermed bedre søvnkvaliteten, sier Rune Enger, som leder forskergruppen.
Søvnspindler
Interessant nok hadde musene med endrede kalsiumsignaler i astrocyttene også flere søvnspindler, som er korte og kraftige endringer i hjerneaktiviteten under dyp søvn. Vi tror at søvnspindler er viktige fordi de har sammenheng med læring og hukommelse, og at spindlene bidrar til at man ikke så lett våkner av bråk og uro. På den andre siden er for mange søvnspindler assosiert med lærevansker, så balansepunktet her er viktig.
Funnene styrker teorien om at det er en sammenheng mellom astrocyttene og uavbrutt, dyp søvn. Disse funnene har betydning for å forstå mer av hva som ligger til grunn for ulike søvnforstyrrelser og vil kunne være med på å danne grunnlaget for å finne nye behandlingsmetoder.
Resultatene ble publisert I det anerkjente tidsskriftet Nature Communications i juli 2020.