Vågner om natten? Svingende søvn er bedst for ’pæren’
Dybt nede i ’søvnens maskinrum’ har danske forskere nu afluret svingninger, som er helt centrale for hukommelsen, og peger mod nye behandlingsmål for søvn.
Bag opdagelsen står et internationalt forskerhold under ledelse af søvneksperter fra Københavns Universitet. Ud over at øge forståelsen af søvn, peger opdagelsen også på et behov for at udvikle nye former for medicin mod søvnforstyrrelser.
Ligesom man kan være frisk som en fisk, hurtig som et lyn eller sløv som en padde, kan man også sove som en sten.
”Jeg har simpelthen sovet som en sten”, siger mange, når de skal beskrive en virkelig god nats søvn. Og tit tilføjer de med et lille smil: ”Jeg har ikke været vågen én eneste gang”.
Oplevelsen af at have sovet godt er ægte – og understøttes typisk af en følelse af at have hentet ny energi gennem søvnen. Men påstanden om ikke at have været vågen bare så meget som ”én eneste gang” holder ikke vand ved nærmere undersøgelse. Og det er netop et af de centrale punkter i en ny forskningsartikel i Nature Neuroscience, et af verdens vigtigste neurovidenskabelige fagtidsskrifter.
Det er en på mange måder kompleks historie, som bl.a. handler om at aflure igangværende hjerneaktivitet ved hjælp af mikroskopiske glas-lysledere implanteret i musehjerner – hvor lyslederne kommunikerer med genetisk manipulerede receptorer, der kan måle forekomsten af biokemiske substanser og lyse op som små party-lanterner.
Samtidig er det en historie, som også rummer ideer til udvikling af ny medicin mod søvnlidelser.
Hormonsvingninger og søvndynamik
Bag artiklen står et hold danske og kinesiske forskere under ledelse af tre søvneksperter fra Center for Translational Neuroscience ved Københavns Universitet: Professor Maiken Nedergaard, adjunkt Celia Kjærby og Ph.d.-studerende Mie Andersen, der alle har været støttet af Lundbeckfonden.
Artiklen viser som noget hidtil ukendt, at en markant svingende koncentration af hormonet og signalstoffet noradrenalin i pattedyrs hjerner på én og samme tid regulerer søvnrytmen og styrker hukommelsen.
Denne regulering i søvnfasen indebærer bl.a., at hjernen i virkeligheden vågner utallige gange i løbet af natten. I perioder vil det være en-to gange pr. minut, viser den nye forskningsartikel - hvilket er langt hyppigere, end man hidtil har vidst.
Og det sker typisk uden at den sovende bemærker det, kan forskerne videre konstatere via målinger af hjernens elektriske aktivitet. At den sovende ikke registrerer, at han eller hun er vågen, antages at hænge sammen med, at hver opvågnen er ultrakort og repræsenterer en top i en fortløbende og bølgeformet søvnrytme, der drives af noradrenalin:
Fra bølgetoppen går det nemlig raskt ned i en dyb søvn-dal, hvor andre målinger af hjernens elektriske aktivitet viser, at nu snorksover den. Og så snart denne søvn-dal er passeret, sættes kursen mod næste top – hvor hjernen atter meget kortvarigt vågner.
Sådan fortsætter søvnrytmen og den dynamik, den skaber - så længe der vel at mærke er tale om non-REM søvn. Hvilket vil sige i de cirka 75-80 procent af nattesøvnen, som ikke udgør drømmesøvnen (REM-søvnen).
Det har længe været kendt, at der er en sammenhæng mellem non-REM søvn og hukommelse, fordi denne søvn forankrer indtryk og informationer fra de vågner timer i hukommelsen, fortæller Celia Kjærby, som sammen med Mie Andersen er førsteforfatter på den videnskabelige artikel i Nature Neuroscience:
”Men detaljerne i denne forankring, og hvilken rolle noradrenalin udfylder i denne sammenhæng, har der manglet viden om. Og det er her, vi kan bidrage med ny viden ved at vise, at noradrenalin også spiller en meget central rolle, når vi sover”.
Noradrenalin er tæt forbundet til den vågne del af vores tilværelse – de timer, hvor vi er aktive – og det er også et såkaldt stress-stof, som bl.a. udløses ved forskrækkelse eller anspændthed. Derfor har det inden for søvnforskningen været en antagelse, at noradrenalin nok er relativt meget i ro, når vi sover – fordi det ellers ville stå i vejen for søvn, siger Celia Kjærby:
”Men her kan vi jo altså vise, at sådan er det slet ikke. Og det er bl.a. spændende i forhold til at få en bedre forståelse af hvordan non-REM søvnen hjælper med at lagre ting i hukommelsen”.
Museforsøg gav svar
De forsøg, der skulle gennemføres for at kortlægge noradrenalins rolle i forbindelse med regulering af søvn og forankring af informationer i hukommelsen, krævede i flere henseender, at forskerne kravlede så langt ned i ’søvnens maskinrum’, at undersøgelserne alene af etiske årsager ikke kunne gennemføres med mennesker som forsøgspersoner.
I stedet blev det mus, og fordi både mennesker og mus er pattedyr – og de mekanismer, forskerne undersøgte, er basalbiologiske – kan man udmærket anvende mus til formålet, fortæller Celia Kjærby: ”Forsøgene er lavet på en sådan måde, at resultaterne også med en høj grad af sandsynlighed må antages at gælde for mennesker”.
Men hvordan har forskerne gennemført de forskellige målinger?
Den populærvidenskabelige forklaring lyder i stærkt kondenseret form således: Forskerne tog et antal forsøgsmus, som en efter en blev bedøvet og fik implanteret et par mikroskopiske glas-lysledere i hjernen. Lyslederne var koblet til kabler, som via små huller boret i dyrenes kranier kunne trækkes frem til diverse udstyr i laboratoriet – heriblandt en LED-lyskilde. Og via borehullerne injicerede forskerne i samme ombæring desuden en række genetisk manipulerede receptorer med ’lygtefunktion’ i musenes hjerner.
Celia Kjærby og Mie Andersen, der er hhv. humanbiolog og molekylær biomediciner, gennemførte efterfølgende en række forsøg med musene. Nogle af disse forsøg handlede om at måle her og nu-niveauet af noradrenalin, mens dyrene sov – og sammenholde det med hjernens elektriske aktivitet. Og det var det, der gjorde, at de kunne se, at noradrenalin er meget aktivt, når pattedyr sover.
Desuden gennemførte de en række forsøg, som havde med hukommelse at gøre. Her kunne forskerne vise, at når de ved hjælp af det implanterede udstyr øgede styrken af musenes noradrenalin-svingninger i søvnfasen, kunne de forbedre dyrenes hukommelse, fortæller Celia Kjærby: ”Når vi et par timer senere testede dyrene, kunne vi nemlig se, at de huskede langt bedre end en gruppe kontrolmus, som ikke havde været udsat for denne manipulation. Man kan faktisk godt sige, at forsøgsmusene forbigående havde fået en form for superhukommelse”.
Søvnmedicin
Det bølgeformede søvnmønster, som noradrenalin skaber i non-REM søvnen, er afgørende for hukommelsen ved bl.a. at styre dannelsen af såkaldte søvnspindler. Det er korte, intense udbrud af hjernebølgeaktivitet, der er med til at lagre informationer i hukommelsen.
”Det kunne vi se, fordi vi ved at påvirke udstyret i musenes hjerner med LED-lys både kunne foretage her og nu-målinger af biokemiske forhold i hjernen - og samtidig skrue op eller ned for dyrenes egen produktion af noradrenalin. Og på den måde kunne vi påvirke styrken af noradrenalin-svingningerne”, forklarer Celia Kjærby.
Noradrenalin-niveauet og de søvnsvingninger, dette hormon og signalstof skaber, skal med andre ord være på plads, for at hukommelsen kan fungere bedst muligt. Og denne opdagelse rummer endnu en pointe – som har med sovemedicin at gøre, påpeger forskerne:
Den medicin, læger i dag skriver ud til patienter, som har svært ved at sove, sigter mod at give en lang, uafbrudt non-REM søvn. For at opnå den virkning, påvirker præparaterne bl.a. locus coeruleus – det center i hjernen, som står for produktionen af noradrenalin – og skruer ned for denne produktion.
Det kan i mange tilfælde skaffe patienten en vis nattesøvn, men det har også en pris, fortæller Celia Kjærby: ”For når man på den måde hæmmer noradrenalin-svingningerne, kommer man også til at forstyrre dannelsen af søvnspindler. Det har en negativ effekt på hukommelsen, for så er der færre informationer, som bliver lagret – og det kan vi også vise i vores projekt”.
Derfor vil det være logisk at prøve at udvikle nye former for sovemedicin, der ikke hæmmer det nordadrenalin-kredsløb, som i høj grad styrer søvnen og erindringsdannelsen hos pattedyr, mener forskergruppen.
Artiklen er en del af Lundbeckfondens temaserie om søvn og sundhed: Mens du sover.