Każdej nocy podczas snu przechodzimy pomiędzy dwoma bardzo różnymi stanami snu. Zasypiając, wchodzimy w sen bez szybkich ruchów gałek ocznych (non-REM), w którym oddychamy powoli i regularnie, a ruchy kończyn i oczu są minimalne. Około 90 minut później wchodzimy jednak w sen REM (rapid eye movement). Jest to paradoksalny stan, w którym nasz oddech staje się szybki i nieregularny, nasze kończyny drgają, a oczy poruszają się gwałtownie. We śnie REM nasz mózg jest bardzo aktywny, ale jednocześnie stajemy się sparaliżowani i tracimy zdolność do termoregulacji, czyli utrzymywania stałej temperatury ciała. „Ta utrata termoregulacji we śnie REM jest jednym z najbardziej osobliwych aspektów snu, zwłaszcza że mamy precyzyjnie dostrojone mechanizmy, które kontrolują temperaturę naszego ciała podczas czuwania lub w czasie snu nie-REM” – mówi Markus Schmidt z Wydziału Badań BioMedycznych (DBMR) Uniwersytetu w Bernie i Oddziału Neurologii, Inselspital, Szpitala Uniwersyteckiego w Bernie. Z jednej strony odkrycia potwierdzają hipotezę zaproponowaną wcześniej przez Schmidta, starszego autora badania, a z drugiej strony stanowią przełom w medycynie snu. Praca została opublikowana w Current Biology i wyróżniona przez redaktorów komentarzem.
Mechanizm kontrolny oszczędzający energię
Konieczność utrzymania stałej temperatury ciała jest naszą najdroższą funkcją biologiczną. Dyszenie, piloerekcja, pocenie się czy dreszcze to reakcje ciała zużywające energię. W swojej hipotezie, Markus Schmidt zasugerował, że sen REM jest strategią behawioralną, która przesuwa zasoby energetyczne z dala od kosztownej obrony termoregulacyjnej w kierunku, zamiast tego, mózgu w celu wzmocnienia wielu funkcji mózgu. Zgodnie z tą hipotezą alokacji energii we śnie, ssaki wykształciły mechanizmy pozwalające na zwiększenie ilości snu REM, gdy potrzeba obrony temperatury ciała jest minimalna, lub raczej poświęcenie snu REM, gdy jest nam zimno. „Moja hipoteza przewiduje, że powinniśmy posiadać mechanizmy neuronalne do dynamicznego modulowania ekspresji snu REM w zależności od temperatury w pomieszczeniu” – mówi Schmidt. Neurolodzy z DBMR na Uniwersytecie w Bernie i Wydziału Neurologii w Inselspital, Szpitalu Uniwersyteckim w Bernie, teraz potwierdzili jego hipotezę i znaleźli neurony w podwzgórzu, które specjalnie zwiększają sen REM, gdy temperatura w pomieszczeniu jest „w sam raz”.”
Neurony promujące sen REM
Badacze odkryli, że mała populacja neuronów w podwzgórzu, zwanych neuronami hormonu koncentrującego melaninę (MCH), odgrywa krytyczną rolę w tym, jak modulujemy ekspresję snu REM w funkcji temperatury otoczenia (lub pomieszczenia). Badacze wykazali, że myszy dynamicznie zwiększają ilość snu REM, gdy temperatura w pomieszczeniu jest wyższa od ich strefy komfortu, podobnie jak w przypadku snu ludzkiego. Jednak genetycznie zmodyfikowane myszy pozbawione receptora dla MCH nie są już w stanie zwiększać snu REM podczas ocieplenia, tak jakby były ślepe na temperaturę ocieplenia. Autorzy użyli technik optogenetycznych, aby specyficznie włączyć lub wyłączyć neurony MCH za pomocą światła laserowego zablokowanego w czasie do okresów ocieplenia temperatury. Ich praca potwierdza konieczność systemu MCH do zwiększenia snu REM, gdy potrzeba kontroli temperatury ciała jest zminimalizowana.
Przełom dla medycyny snu
To jest pierwszy raz, kiedy obszar mózgu został znaleziony do kontroli snu REM w funkcji temperatury pomieszczenia. „Nasze odkrycie tych neuronów ma istotne implikacje dla kontroli snu REM” – mówi Schmidt. „Pokazuje, że ilość i czas trwania snu REM są precyzyjnie dostrojone do naszego bezpośredniego otoczenia, kiedy nie musimy się termoregulować. Potwierdza to również, jak sen senny i utrata termoregulacji są ściśle zintegrowane.”
Sen REM odgrywa ważną rolę w wielu funkcjach mózgu, takich jak konsolidacja pamięci. Sen REM obejmuje około jednej czwartej naszego całkowitego czasu snu. „Te nowe dane sugerują, że funkcją snu REM jest aktywacja ważnych funkcji mózgu szczególnie w czasie, kiedy nie musimy wydatkować energii na termoregulację, optymalizując w ten sposób wykorzystanie zasobów energetycznych” – mówi Schmidt.
.