Každou noc se během spánku pohybujeme mezi dvěma velmi odlišnými stavy spánku. Po usnutí vstupujeme do spánku bez rychlých očních pohybů (non-REM), kdy je naše dýchání pomalé a pravidelné a pohyby končetin nebo očí jsou minimální. Přibližně o 90 minut později však přecházíme do spánku rychlých očních pohybů (REM). Jedná se o paradoxní stav, kdy dýcháme rychle a nepravidelně, končetiny sebou škubou a oči se rychle pohybují. Ve spánku REM je náš mozek vysoce aktivní, ale zároveň jsme ochromeni a ztrácíme schopnost termoregulace neboli udržování stálé tělesné teploty. „Tato ztráta termoregulace v REM spánku je jedním z nejzvláštnějších aspektů spánku, zejména proto, že máme jemně vyladěné mechanismy, které kontrolují naši tělesnou teplotu při bdění nebo v non-REM spánku,“ říká Markus Schmidt z Oddělení pro biomedicínský výzkum (DBMR) Univerzity v Bernu a Neurologického oddělení Inselspital Univerzitní nemocnice v Bernu. Zjištění na jedné straně potvrzují hypotézu, kterou Schmidt, hlavní autor studie, navrhl již dříve, a na druhé straně představují průlom pro spánkovou medicínu. Článek byl publikován v časopise Current Biology a redakce na něj upozornila komentářem:
Kontrolní mechanismus šetřící energii
Potřeba udržovat stálou tělesnou teplotu je naší nejdražší biologickou funkcí. Dýchání, piloerekce, pocení nebo třes jsou energeticky náročné tělesné reakce. Markus Schmidt ve své hypotéze navrhl, že spánek REM je behaviorální strategií, která přesouvá energetické zdroje z nákladné termoregulační obrany naopak do mozku, aby posílila mnoho mozkových funkcí. Podle této hypotézy o alokaci energie ve spánku se u savců vyvinuly mechanismy, které zvyšují intenzitu REM spánku, když je potřeba bránit tělesnou teplotu minimální, nebo naopak REM spánek obětují, když je nám zima. „Moje hypotéza předpovídá, že bychom měli mít nervové mechanismy pro dynamickou modulaci exprese REM spánku v závislosti na teplotě našeho pokoje,“ říká Schmidt. Neurovědci z DBMR na Bernské univerzitě a neurologického oddělení bernské univerzitní nemocnice Inselspital nyní jeho hypotézu potvrdili a v hypotalamu našli neurony, které specificky zvyšují REM spánek, když je pokojová teplota „tak akorát“.“
Neurony podporující REM spánek
Výzkumníci zjistili, že malá populace neuronů v hypotalamu, nazývaná neurony melanin-koncentrujícího hormonu (MCH), hraje rozhodující roli v tom, jak modulujeme projevy REM spánku v závislosti na okolní (nebo pokojové) teplotě. Výzkumníci prokázali, že myši dynamicky zvyšují REM spánek, když se teplota v místnosti zahřeje na horní hranici jejich komfortní zóny, podobně jako to bylo prokázáno u lidského spánku. Geneticky upravené myši, kterým chybí receptor pro MCH, však již nejsou schopny zvýšit REM spánek během oteplování, jako by byly slepé vůči oteplovací teplotě. Autoři použili optogenetickou techniku ke specifickému zapínání nebo vypínání neuronů MCH pomocí laserového světla časově uzamčeného na období oteplování. Jejich práce potvrzuje nezbytnost systému MCH pro zvýšení REM spánku, když je potřeba kontroly tělesné teploty minimalizována.
Průlom pro spánkovou medicínu
Je to poprvé, co bylo zjištěno, že oblast mozku řídí REM spánek v závislosti na teplotě místnosti. „Náš objev těchto neuronů má zásadní důsledky pro řízení spánku REM,“ říká Schmidt. „Ukazuje, že množství a načasování REM spánku jsou přesně sladěny s naším bezprostředním prostředím, když nepotřebujeme termoregulaci. Potvrzuje také, jak jsou spánek ve snu a ztráta termoregulace úzce propojeny.“
REM spánek je známý tím, že hraje důležitou roli v mnoha mozkových funkcích, jako je například konsolidace paměti. Spánek REM tvoří přibližně čtvrtinu celkové doby našeho spánku. „Tyto nové údaje naznačují, že funkcí spánku REM je aktivovat důležité mozkové funkce právě v době, kdy nemusíme vynakládat energii na termoregulaci, a optimalizovat tak využití energetických zdrojů,“ říká Schmidt.