Minden éjjel alvás közben az alvás két nagyon különböző állapota között ciklizálunk. Elalváskor a nem gyors szemmozgású (non-REM) alvásba lépünk, ahol a légzésünk lassú és szabályos, és végtagjaink vagy szemünk mozgása minimális. Körülbelül 90 perccel később azonban belépünk a gyors szemmozgású alvásba (REM). Ez egy paradox állapot, amikor a légzésünk gyors és szabálytalan lesz, végtagjaink rángatóznak, és szemünk gyorsan mozog. A REM-alvásban az agyunk rendkívül aktív, de ugyanakkor megbénulunk, és elveszítjük a hőszabályozás, vagyis az állandó testhőmérséklet fenntartásának képességét. “Ez a hőszabályozás elvesztése a REM-alvásban az alvás egyik legkülönösebb aspektusa, különösen azért, mert olyan finomra hangolt mechanizmusokkal rendelkezünk, amelyek ébren vagy nem-REM alvás közben szabályozzák testhőmérsékletünket” – mondja Markus Schmidt, a Berni Egyetem Biogyógyászati Kutatási Tanszékének (DBMR) és a Berni Egyetemi Kórház, Inselspital Neurológiai Osztályának munkatársa. Az eredmények egyrészt megerősítik a tanulmány vezető szerzője, Schmidt által korábban felvetett hipotézist, másrészt áttörést jelentenek az alvásgyógyászat számára. A tanulmány a Current Biology című folyóiratban jelent meg, és a szerkesztők megjegyzéssel emelték ki.”
Egy energiát megtakarító szabályozó mechanizmus
A testhőmérséklet állandó szinten tartásának igénye a legdrágább biológiai működésünk. A zihálás, a zihálás, az izzadás vagy a reszketés mind energiaigényes testreakciók. Markus Schmidt hipotézisében felvetette, hogy a REM-alvás egy olyan viselkedési stratégia, amely az energiaforrásokat a költséges hőszabályozó védekezéstől ahelyett az agy felé tolja el, hogy számos agyi funkciót javítson. Az alvás ezen energiaelosztási hipotézise szerint az emlősök olyan mechanizmusokat fejlesztettek ki, amelyek növelik a REM-alvást, amikor a testhőmérsékletünk védelmének szükségessége minimális, vagy inkább feláldozzák a REM-alvást, amikor fázunk. “A hipotézisem azt jósolja, hogy rendelkeznünk kell olyan idegi mechanizmusokkal, amelyek dinamikusan modulálják a REM-alvás kifejeződését a szobahőmérsékletünk függvényében” – mondja Schmidt. A Berni Egyetem DBMR neurológusai és az Inselspital, a Berni Egyetemi Kórház Neurológiai Osztályának munkatársai most megerősítették hipotézisét, és olyan neuronokat találtak a hipotalamuszban, amelyek kifejezetten növelik a REM-alvást, amikor a szobahőmérséklet “éppen megfelelő”.”
REM alvást elősegítő neuronok
A kutatók felfedezték, hogy a hipotalamuszban található neuronok egy kis populációja, az úgynevezett melanin-koncentráló hormon (MCH) neuronok kritikus szerepet játszanak abban, hogy hogyan moduláljuk a REM alvás kifejeződését a környezeti (vagy szobahőmérséklet) függvényében. A kutatók kimutatták, hogy az egerek dinamikusan növelik a REM-alvást, amikor a szobahőmérsékletet a komfortzónájuk felső határára melegítik, hasonlóan ahhoz, amit az emberi alvás esetében kimutattak. Az MCH receptorát nélkülöző, genetikailag módosított egerek azonban már nem képesek a REM-alvást növelni a felmelegedés során, mintha vakok lennének a felmelegedő hőmérsékletre. A szerzők optogenetikai technikát alkalmaztak az MCH-neuronok specifikus be- vagy kikapcsolására a felmelegedési időszakokhoz időzített lézerfény segítségével. Munkájuk megerősíti az MCH-rendszer szükségességét a REM-alvás fokozásához, amikor a testhőmérséklet szabályozásának szükségessége minimálisra csökken.
Áttörés az alvásgyógyászat számára
Ez az első alkalom, hogy az agy egy területéről megállapították, hogy a REM-alvást a szobahőmérséklet függvényében szabályozza. “Ezeknek az idegsejteknek a felfedezése jelentős hatással van a REM-alvás szabályozására” – mondja Schmidt. “Azt mutatja, hogy a REM-alvás mennyisége és időzítése finoman összehangolódik a közvetlen környezetünkkel, amikor nincs szükségünk hőszabályozásra. Azt is megerősíti, hogy az álomalvás és a hőszabályozás elvesztése szorosan összefonódik.”
A REM alvás közismerten fontos szerepet játszik számos agyi funkcióban, például a memória megszilárdításában. A REM-alvás a teljes alvási időnk körülbelül egynegyedét teszi ki. “Ezek az új adatok arra utalnak, hogy a REM-alvás funkciója az, hogy fontos agyi funkciókat aktiváljon, kifejezetten olyan időpontokban, amikor nem kell energiát fordítanunk a hőszabályozásra, így optimalizálva az energiaforrások felhasználását” – mondja Schmidt.