Joka yö nukkuessamme vaihdamme kahden hyvin erilaisen unitilan välillä. Nukahtaessamme siirrymme silmien nopeisiin liikkeisiin perustuvaan uneen (non-REM), jossa hengityksemme on hidasta ja säännöllistä ja raajojemme tai silmiemme liikkeet ovat vähäisiä. Noin 90 minuuttia myöhemmin siirrytään REM-uneen (rapid eye movement). Tämä on paradoksaalinen tila, jossa hengityksestämme tulee nopeaa ja epäsäännöllistä, raajamme nykivät ja silmämme liikkuvat nopeasti. REM-unessa aivomme ovat erittäin aktiiviset, mutta samalla halvaannumme ja menetämme kykymme lämmönsäätelyyn eli ruumiinlämpömme ylläpitämiseen. ”Lämmönsäätelyn menetys REM-unessa on yksi unen erikoisimmista piirteistä, varsinkin kun meillä on hienosäätöiset mekanismit, jotka säätelevät ruumiinlämpöämme hereillä ollessamme tai muussa kuin REM-unessa”, sanoo Markus Schmidt Bernin yliopiston biolääketieteellisen tutkimuksen laitokselta ja Bernin yliopistollisen sairaalan Inselspitalin neurologian osastolta. Yhtäältä havainnot vahvistavat tutkimuksen vanhemman kirjoittajan Schmidtin aiemmin esittämän hypoteesin, ja toisaalta ne merkitsevät läpimurtoa unilääketieteen kannalta. Tutkimus julkaistiin Current Biology -lehdessä, ja päätoimittajat korostivat sitä kommentilla.
Energiaa säästävä ohjausmekanismi
Tarve ylläpitää vakioitu ruumiinlämpö on kallein biologinen toimintomme. Hengittäminen, piloerektiot, hikoilu tai vapina ovat kaikki energiaa kuluttavia kehon reaktioita. Markus Schmidt ehdotti hypoteesissaan, että REM-uni on käyttäytymisstrategia, joka siirtää energiaresursseja pois kalliilta lämmönsäätelypuolustuksilta kohti sen sijaan aivoja monien aivotoimintojen tehostamiseksi. Tämän unen energian allokaatiohypoteesin mukaan nisäkkäät ovat kehittäneet mekanismeja, jotka lisäävät REM-unta silloin, kun tarve puolustaa ruumiinlämpöä on minimoitu, tai pikemminkin uhraavat REM-unen silloin, kun on kylmä. ”Hypoteesini ennustaa, että meillä pitäisi olla neuraalisia mekanismeja, jotka dynaamisesti moduloivat REM-unen ilmentymistä huonelämpötilan funktiona”, Schmidt sanoo. Bernin yliopiston DBMR:n ja Bernin yliopistollisen sairaalan Inselspitalin neurologian osaston neurotieteilijät vahvistivat nyt hänen hypoteesinsa ja löysivät hypotalamuksesta neuroneja, jotka nimenomaan lisäävät REM-unta, kun huoneenlämpö on ”juuri oikea”.”
REM-unta edistävät neuronit
Tutkijat havaitsivat, että hypotalamuksen sisällä olevalla pienellä neuronipopulaatiolla, joita kutsutaan melaniinikonsentroiviksi hormonineuroneiksi (MCH-neuroneiksi), on kriittinen rooli siinä, miten moduloimme REM-unen ilmentymistä ympäristön (tai huoneen) lämpötilan funktiona. Tutkijat osoittivat, että hiiret lisäävät REM-unta dynaamisesti, kun huonelämpötila lämmitetään niiden mukavuusalueen yläpäähän, samaan tapaan kuin mitä on osoitettu ihmisen unen osalta. Geneettisesti muunnetut hiiret, joilta puuttuu MCH-reseptori, eivät kuitenkaan enää pysty lisäämään REM-unta lämpenemisen aikana, ikään kuin ne olisivat sokeita lämpenevälle lämpötilalle. Kirjoittajat käyttivät optogeneettistä tekniikkaa kytkeäkseen MCH-neuronit nimenomaan päälle tai pois päältä käyttämällä laservaloa, joka on ajallisesti lukittu lämpötilan lämpenemisjaksoihin. Heidän työnsä vahvistaa MCH-järjestelmän tarpeellisuuden REM-unen lisäämiseksi, kun ruumiinlämmön säätelyn tarve on minimoitu.
Murros unilääketieteelle
Tämä on ensimmäinen kerta, kun aivojen alueen on havaittu säätelevän REM-unta huoneen lämpötilan funktiona. ”Näiden neuronien löytämisellä on merkittäviä vaikutuksia REM-unen hallintaan”, Schmidt sanoo. ”Se osoittaa, että REM-unen määrä ja ajoitus on hienosäädetty välittömän ympäristömme kanssa, kun meidän ei tarvitse säätää lämpöä. Se vahvistaa myös sen, miten uniuni ja lämmönsäätelyn menetys ovat tiiviisti integroituneet toisiinsa.”
REM-unen tiedetään olevan tärkeässä roolissa monissa aivotoiminnoissa, kuten muistin vakiinnuttamisessa. REM-uni käsittää noin neljänneksen koko uniajastamme. ”Nämä uudet tiedot viittaavat siihen, että REM-unen tehtävänä on aktivoida tärkeitä aivotoimintoja nimenomaan sellaisina aikoina, jolloin meidän ei tarvitse kuluttaa energiaa lämmönsäätelyyn, mikä optimoi energiavarojen käytön”, sanoo Schmidt.