Hvad sker der, når du trækker en natter?

Har du nogensinde spekuleret på, hvad der sker inde i din hjerne, når du holder dig vågen en dag, en nat og en anden dag, inden du endelig går i seng? Nå, det har vi lige fundet ud af.

Det har været kendt i mange år at hvor søvnige vi er, hvor godt vi kan tilføje tal, være opmærksomme eller udføre en arbejdshukommelsesopgave, afhænger af hvor længe vi har været vågen og tidspunktet på dagen. Typisk hvis vi holder os vågen over en periode på to dage (en dag, en nat og derefter den næste dag) er de første 16 timer vågnende - ydeevne er god og ændrer sig ikke meget.

Men så når vi går ind i den "biologiske nattid", som angivet af en stigning i hormonet melatonin, forringes ydeevnen hurtigt og når et minimum omkring kl. 6-8 om morgenen. Den anden dag kan ydeevnen blive lidt bedre (men stadig langt under den første dag) og vender kun tilbage til normale baseline-niveauer efter en god nats søvn.

Nøglekarakteristikken ved denne præstations tidslinje er, at den ikke forværres lineært baseret på hvor længe du har været vågen, men i stedet er moduleret på tidspunktet på dagen. Faktisk ved vi nu, at det faktisk ikke er "tid på dagen", men "intern biologisk tid på dagen", der forårsager søvntabets virkning. På adfærdsmæssigt niveau bestemmes hjernefunktionen derefter af de kombinerede effekter af døgnrytmefylde og søvnhomeostase - det søvntryk, der opbygges under vågenhed og forsvinder under søvn.

Døgnrytme

Døgnrytmeforstyrrelse kan observeres i mange aspekter af adfærd og fysiologi og genereres af døgnrydsure i næsten alle celler i hjernen og kroppen. Lokalt disse rytmer genereres ved en feedback-sløjfe af urproteiner på urgener, der udtrykker genetisk information, der derefter oversættes til proteiner


indre selv abonnere grafik


Alle disse ure - inklusive hjerneure - er synkroniseret af en central direktør / leder placeret i et hjerneområde kaldet suprachiasmatisk kerne i hypothalamus. Dette område af hjernen driver også rytmen af ​​melatonin i blod og spyt.

Så hvordan fungerer denne kombinerede handling af cirkadisk rytmicitet og søvnhomeostase? Nå, i løbet af den biologiske dag genererer døgnets ur et signal om alarmering eller vågenhed, der bliver stærkere, efterhånden som dagen skrider frem og når maksimal styrke om aftenen. Dette kan synes lidt paradoksalt, men dette signal skal styrkes, efterhånden som dagen skrider frem, fordi søvntrykket også øges, jo længere vi er vågen - så noget skal holde os opmærksomme.

Men når vi går ind i den biologiske nat, forsvinder vågnethedsfremmende døgnrytmsignal og bliver til et søvnfremmende signal med en maksimal styrke omkring kl. 6-8. Igen kan dette virke lidt paradoksalt, men under normale forhold, når vi sover om natten, er dette nyttigt, fordi det søvnfremmende signal giver os mulighed for at fortsætte med at sove godt, selv efter seks eller syv timer, når søvntrykket er forsvundet.

Problemer opstår, når vi dog er vågen om natten og den næste dag. Om natten forbliver søvntrykket højt og stiger endda, fordi vi er vågen. Det cirkadiske signal modsætter sig ikke længere dette pres, og vi kæmper for at være vågen og udføre. Den næste dag begynder det cirkadiske ur, der stadig tikker, om vi sover eller ikke, at fremme vågen signaler igen, så det bliver lidt lettere at udføre og holde sig vågen.

Hvordan ser dette ud i hjernen?

Det hele er fint og godt og giver mening. Faktisk er denne arbejdsmodel bredt accepteret fra det, vi har set ske, når det kommer til adfærd. Men hvordan ser denne kombinerede handling af døgnrytme og søvnhomeostase ud i den menneskelige hjerne

Vores team af forskere fra University of Liege og University of Surrey scannede hjernen hos 33 mennesker ved hjælp af funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) - hvilket giver et detaljeret billede af niveauer af neuronal aktivitet i hele hjernen - som var søvnberøvet i løbet af to dage og efter en periode med bedring søvn. Vi målte også melatoninniveauer for at have en god indikator for intern biologisk tid, der varierer mellem individer. Vores resultater er udgivet i Science.

For hver deltager blev 13 hjernebilleder opnået, mens de udførte en simpel reaktionstidsopgave. Tolv hjernebilleder blev samlet under søvnmangel til tider præget af de hurtige ændringer, der tidligere blev observeret for ydeevne om aftenen og om morgenen. Det trettende billede blev taget efter søvn efter bedring.

Aktivitet i flere hjerneregioner og især subkortikale områder (såsom thalamus, et vigtigt center for videreformidling af information til cortex), fulgte et 24-timers rytmisk (cirkadisk) mønster, hvis timing overraskende nok varierede på tværs af hjerneområder. Andre hjerneområder - især frontale hjerneområder inklusive højere orden foreningsområder - viste en reduktion i aktivitet med tiden vågen efterfulgt af en tilbagevenden til niveauer for søvn efter bedring af søvn. Nogle hjerneområder viste et mønster, der var en kombination af et rytmisk mønster og en tilbagegang i forbindelse med vågen tid.

Endnu mere overraskende var disse effekter af søvntab på hjerneaktivitet meget mere udbredte, når deltagerne udførte en simpel reaktionstidsopgave sammenlignet med en mere kompleks hukommelsesafhængig opgave.

Hvad alt dette betyder er, at forskellige hjerneregioner ser ud til at være forskelligt påvirket af søvntab og den døgnrytme, og generelt viser resultaterne både gennemtrængningen af ​​disse effekter, men også ligheden og lokal karakter af disse påvirkninger.

Mangfoldigheden i hjernesvar viser, hvor kompleks mekanismerne er, hvormed hjernen reagerer på søvntab. Det hjælper os med at forstå, hvordan hjernen kan opretholde præstation i løbet af dagen og natten. Disse resultater kan berolige skiftearbejdere og mennesker, der arbejder meget lange timer, og som kæmper for at være opmærksomme og koncentrere sig om deres job, især i de tidlige morgentimer. Ja, din hjerne bliver anderledes om natten end om dagen. De foreslår også, at hvis du arbejder sent, kan det være bedre at pakke det ind, få lidt søvn og starte igen om morgenen.

Det kan endda hjælpe os med bedre at forstå, hvorfor mange symptomer under psykiatriske og neurodegenerative tilstande vokser og aftager, og hvorfor vi tidligt om morgenen efter en nat uden søvn kæmper for at bevare opmærksomheden, mens det om aftenen ikke er et problem.

Om forfatteren

Derk-Jan Dijk, professor i søvn og fysiologi og direktør for Surrey Sleep Research Center, University of Surrey

Pierre Maquet, forskningsdirektør, cyklotronforskning, Université de Liège

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon