Biologiska Rytmer och Sömn John Axelsson Karolinska Institutet, Dept of Clinical Neuroscience Section for Psychology & Osher Center for Integrative Medicine john.axelsson@ki.se Dagens mål Fokus på homeostasbegreppet och vilka funktioner våra biologiska rytmer samt sömn har. Detta innebär att jag inte kommer att ta upp så mycket om EEG, sömnneurologi, sömnreglering, sömnstörningar, sömnbehandling mm.! Varför har vi biologiska rytmer? Vad har vi cirkadiana rytmer till? Time in the biological sense is measured by cycles that range from milliseconds to years Ultradiana (mindre är 24h, idag ner till 200Hz) Cirkadiana (around a day) Menstruation (nära 28 dagar) (Årliga/Anual) Anticipation Synkronisering (Mäta längden på dygnet)
Dygnsrytmens utseende Moderklockan i det circadiana systemet Tallkottkörteln Suprachiasmatic nucleus (SCN) ACTH & Cortisol Dygnsrytm - ljus - hormoner Ljusbeteendet är viktigt! Ljus på morgonen gör en till morgonmänniska! Ljus sent på kvällen gör en till kvälls/ nattmänniska!"melatonin trycks ned av starkt ljus!"en dygnstyp är delvis ärftlig! Ljus behövs varje dag för att upprätthålla rytmen
Vad ställer vår dygnsrytm? Endogena faktorer Dygnsrytmens längd Sömnbehov/ackumulering av trötthet Känslighet för ljus (känslighet för melatonin) Exogena faktorer Ljusbeteende Sociala vanor (sovvanor!) Vilka grupper/patienter har störningar av dygnsrytm? EXEMPEL: Flygande personal Skiftarbetare Patienter ex inom psykiatrin Individer med extremt långa/korta rytmer Individer med sena (ljus/aktivitets) vanor Äldre Dementa Blinda Sömn är ett globalt fenomen Sömn är även ett lokalt fenomen Huber, et al, Local sleep and learning Nature 2004
What happens in the brain cells? Wake related gene transcripts help the brain to face 1) high energy demands, the 2) need for synaptic potentiation and 3) the cellular stress associated with these processes Sleep related transcripts relate to 1) protein synthesis, 2) synaptic depression and 3) membrane maintenance (Cirelli et al 2006) Sömnlängd Köttätare 15-20h Primater 6-14h Växtätare 3-5h Delfiner sover 2 x 5h - Påverkas av metabolic rate (storlek) - Påverkas av miljön - Påverkas av energiintaget hos födan - Risk för egna predatorer Varför sover vi? Återhämtning och uppbyggnad # Återställer CNS (receptorsystem & glykogendepåer) # Stärker immunfunktion # Kyler hjärnan och kroppen (sparar energi och slitage) # Off-line reparation # Synaptisk homeostas (priset för hög plasticitet) Inlärning # Stärka procedurminnen # Konsoliderar deklarativa minnen (kort- till långtidsminnet) Sömnreglering Homeostasen (beskrivs av historia) - Vaken tid - Kvalitet på tidigare sömner Dyrgnsrytmen - Tid på dygnet - bestämmer i stor grad uppvaknandet Konsoliderar vakenhet till dagen och sömnen till mörkret
Sömn och kongition Vad händer om vi inte får sova? Vi måste sova 10-20 minuter för att vi skall veta att vi sovit Laboratorieråttor dör efter 2-4 veckor utan sömn Vi kan inte lära oss något under sömnen De dör i sepsis, med saknar relevanta immunresponser Måste vara vaken minst 3 minuter för att minnas Oxidativ stress ökar med sömnbrist (mer cellskador och brist på antioxidativ aktivitet i hjärta och lever). (Everson 1993, Everson 2005) Sömnlängd och mortalitet (inom 6 år) Leukocyter Störd sömn Påverkar migration av leukocyter 7 /nl 6 5 4 23 24 01 02 03 04 05 06 07 tid på dygnet Bäst sömnlängd är 7-8 timmar Risken är +15% om <5 or >9tim Insomni är inte relaterat till mortalitet men sömnmedel ökar risken Ökar pro-inflammatoriska cytokiner (IL-6) Försämrar vår hälsa (Kripke et al 1979; 2002) Axelsson et al in prep; Vgontzas et al JCEM 2004; Axelsson et al abstract WorldSleep 2007 days p=.0001
Sömnbehovet (NREM) ökar när vi blir sjuka Klinisk nytta av sömnbehandling Virusinfektion och sömn (Fang et al 1996) Ett fokus på sömn kan var en viktig del för att förbättra behandlingar och prognoser av ett flertal sjukdomstillstånd. Exempel är individer med med atopic dermatitis, kroniska smärttillstånd, etc. Hjärnaktivitet under sömn - 5 sömnstadier Litterturtips för den som vill lära mer om sömn på ett lättfattligt sätt (förslag på kapitel som finns i böcker på KI-biblioteket) - Purves et al., Neuroscience - Bear et al., Neuroscience: exploring the brain