Teorier och hypoteser om sömnens funktion. Martin Ulander Svensk förening för sömnforskning och sömnmedicin

Transkript

1 Teorier och hypoteser om sömnens funktion Martin Ulander Svensk förening för sömnforskning och sömnmedicin

2 Sleep and watchfulness, both of them, when immoderate, constitute disease. Hippokrates, läkekonstens fader

3 Sleep is for wimps. Margaret Thatcher, brittisk premiärminister

4 Sömn som frånvaro av vakenhet Utbredd teori under början av 1900-talet. Omfattades bl a av Pavlov och Sherrington. Upptäckten av REM-sömn på 1950-talet förändrade synen på sömn. Hjärnan är inte passiv under sömn. Sömn är ett aktivt reglerat tillstånd i hjärnan.

5 Resultat från observationsstudier Svårt att studera Studierna tar ofta inte hänsyn till sömndjup eller väckbarhetsgrad. Olika omgivningsfaktorer tas inte hänsyn till. Köttätare sover mer än växtätare Bland växtätare, men inte köttätare eller allätare, finns ett omvänt samband mellan kroppsstorlek och sömnmängd (små växtätare sover mer än stora). Siegel (2005). Nature 437:

6 Resultat från observationsstudier II Evolutionär närhet är inte en särskilt stark determinant för sömnlängd. Hjärnstorleken har ingen säker entydig koppling till sömnlängd. Små djur, och djur med liten hjärna, har kortare sömncykler än större djur. Stora interindividuella skillnader (även hos djur). Siegel (2005). Nature 437:

7 Resultat från sömndepriveringsstudier

8 Resultat från sömndepriveringsstudier II Tidiga studier har kritiserats för de plågsamma metoder som krävdes för att hålla djuren vakna. Rechtschaffen och Bergmann med flera utförde en berömd studie på råttor Alla råttor dog (eller avlivades när de var döende) efter dygns sömndeprivering.

9 Förändringar hos sömndepriverade Energiintaget ökar Kroppsvikten sjunker råttor Kroppstemperaturen ökar först, sen sjunker den Råttorna får sår på svansen och tassarna. Hos flera råttor hittar man bakterier i blodet när de dött. Rechtschaffen m fl, sammanställt ur flera artiklar i Sleep, nr

10 Varför dör de? Hypotermi? Okontrollerad katabolism? Bakteremi och infektion? Rechtschaffen & Bergmann (1995): Biobehav Brain Res 69(1):55-63

11 Minskat sömnbehov hos vissa djur Vissa djurarter kan under vissa omständigheter minska sitt sömnbehov drastiskt utan att för den skull dö eller visa några tecken på skada. Djur som går i ide Flyttfåglar Vattenlevande däggdjur

12 Sömn återställer hjärnans energiförråd Porkka-Heiskanen et al. (1997): Science 276(5316): Kumar et al. (2013): Am J Physiol 305:R31-R41. Rétey et al. (2005): Proc Natl Acad Sci U S A 102(43): Porkka-Heiskanen T (1999): Ann Med 31(2): Nervceller får energi ur ATP. ATP utan fosfatgrupper blir adenosin. Speciella adenosinreceptorer i hjärnan monitorerar adenosinkoncentrationerna. Adenosin inducerar djupsömn. Adenosin ökar successivt under vakenhet, och minskar under sömn. Koffein är en adenosinreceptorantagonist. Genetiska variationer och vissa enzymbristsjukdomar i adenosinmetabolismen påverkar sömnbehov och djupsömn.

13 Sömn behövs för den synaptiska homeostasen Nervceller kommunicerar med varandra via synapser. När vi lär oss nya saker, skapas nya synpaser, och gamla synapser förstärks. Om alla dessa nya synapser hade funnits kvar, hade hjärnan blivit överlastad av dem. Därför måste vi rensa bort onödiga synapser.

14 Grundtankar i synaptisk homeostasteorin Vakenhet Synaptisk potentiering Homeostatiskt sömntryck Fler synapser leder till: Ökade utrymmeskrav Ökat energibehov Sämre signal/brusförhållande Sömn Synaptisk nedreglering Positiva effekter av sömn Tononi & Cirelli (2003): Brain Res Bull 62: Tononi & Cirelli (2006): Sleep Med Rev 10(1):49-62

15 Synaptisk homeostas hos flugor Bushey et al. (2011): Science 332(6037): Tre delar av flugans hjärna studerades avseende synapsstyrka (mätt som uttryck av olika proteiner och mikroskopisk morfologi). Flugorna studerades efter vakenhet och efter sömn. Synapsstyrkan var större efter vakenhet än efter sömn. Flugor som fick social stimulering (av andra flugor) uppvisade större synapsstyrka än isolerade kontrollflugor. Flugor som blivit socialt stimulerade sov mer under den efterföljande viloperioden än kontrollerna. Hos flugor som sömndepriverats efter social stimulering minskar inte synapsstyrkan, men det gör den om de får sova.

16 Sömn behövs för att rensa ut slaggprodukter Halten av vissa neurotoxiska substanser i CNS är högre under vakenhet än sömn. Dessa substanser rensas bort via interstitievätska och därefter via likvorflödet. Interstitierummets volym är större under sömn än under vakenhet, vilket kan förklara en ökad clearance. Interstitievolymen kan i sin tur bero på mängden frisatt noradrenalin, vilket bland annat påverkar cellernas vätskebalans. Xie et al. (2013): Science 342(6156):

17 Sömn behövs för immunförsvaret Flera proinflammatoriska cytokiner (IL1 och TNF-alfa) ökar mängden djupsömn. Sömn förbättrar förmågan att bekämpa infektioner. Personer som får sova efter vaccinering får bättre immunologisk reaktion än de som sömndepriveras. Cohen et al. (2009) Arch Intern Med 169:62-67 Lange et al (2011) J Immunol 187(1):

18 Olösta frågor Frågan om sömnens funktion är fortfarande olöst. Det är inte säkert att det finns en enda funktion hos sömnen, som är samma hos alla organismer.

19 Bildlicenser Hippokrates Margaret Thatcher Shakko(Wikimedia Commons) White House Photographic Office CC-BY-SA 3.0 Public domain Sömndepriverad råtta Jean-Etienne Poirrier CC-BY-SA 2.5 ATP-molekyl Hengsheng120 (Wikimedia Commons) Public domain D melanogaster André Karwath CC-BY-SA 2.5