Ett enda kontrollcentrum för sömn och vakenhet i hjärnan

12 juni 2018

av University of Bern

Credit: Human Brain Project

Intills trodde man att det krävdes flera hjärnområden för att styra sömn och vakenhet. Neurovetare från Bern har nu identifierat ett enda kontrollcentrum för sömn- och vakencykeln i hjärnan. Resultaten är av stor betydelse för att hitta nya sömnterapier.

Varje natt tillbringar vi flera timmar med att sova och varje morgon vaknar vi för att fortsätta våra liv. Hur hjärnans kretsar styr denna sömn-vågen-cykel förblir ett mysterium. Vår sömn är uppdelad i två faser, NREM-sömn (non-rapid eye movement) och REM-sömn (eller paradoxal sömn) under vilken de flesta av våra drömmar sker. Viktiga hjärnkretsar har identifierats med hjälp av både experimentella och kliniska bevis, men de exakta underliggande mekanismerna, t.ex. när sömn och drömmar börjar, upprätthålls och avslutas, är inte väl förstådda.

När vi somnar visar elektroencefalogrammet (EEG) att våra hjärnor genererar rytmiska svängningar som kallas ”långsamma vågor”. Dessa vågor är viktiga för att hålla oss i sömn och för att återhämta oss efter en hel dag av mental och fysisk aktivitet. Vanliga hypoteser säger att dessa långsamma vågor produceras i hjärnbarken, den övre delen av hjärnan strax under skallens yta. Däremot trodde man att vakenhet uppstod genom aktiviteten i ”vakenhetscentra” som ligger i den nedre delen av hjärnan, inklusive hjärnstammen som direkt aktiverar neocortex, som är den del av däggdjurshjärnan som är involverad i hjärnfunktioner av högre ordning, t.ex. sinnesintryck, kognition och generering av motoriska kommandon.

I en viktig ny studie har neurovetenskapsmän vid institutionen för biomedicinsk forskning (DBMR) vid universitetet i Bern och neurologiavdelningen vid Inselspital, Berns universitetssjukhus, funnit att neuronerna i thalamus, ett centralt nav i hjärnan, kontrollerar såväl sömn som vakenhet. Thalamus är ansluten till nästan alla andra områden i hjärnan och stöder viktiga hjärnfunktioner som uppmärksamhet, sinnesuppfattning, kognition och medvetande.

Skallning av sömn på och av

Forskarna, som leds av professor Dr. Antoine Adamantidis, upptäckte att en liten population av dessa thalamusneuroner har en dubbel kontroll över sömn och vakenhet, genom att generera långsamma vågor i sömnen, men också genom att vakna upp ur sömnen, beroende på deras elektriska aktivitet. Forskargruppen använde en teknik som kallas optogenetik, med vilken de använde ljuspulser för att exakt styra aktiviteten hos thalamiska neuroner hos möss. När de aktiverade thalamiska neuroner med regelbundna långvariga stimuli vaknade djuren, men om de aktiverade dem på ett långsamt rytmiskt sätt fick mössen en djupare och mer vilsam sömn.

Detta är första gången som ett område i hjärnan har visat sig ha både sömn- och vakenhetsfrämjande funktioner. ”Intressant nog kunde vi också visa att undertryckande av den thalamiska neuronala aktiviteten försämrade återhämtningen efter sömnförlust, vilket tyder på att dessa neuroner är viktiga för en vilsam sömn efter en längre tid av vakenhet”, säger Dr Thomas Gent, huvudförfattare till studien. Detta visar att thalamus är en nyckelspelare i både sömn och vakenhet. Studien har nu publicerats i tidskriften Nature Neuroscience.

Genombrott för sömnmedicin

Fyndet av denna studie är särskilt viktigt i en modern värld, där den aktiva befolkningen sover cirka 20 procent mindre än för 50 år sedan och lider av kroniska sömnstörningar. Människor arbetar ofta på oregelbundna arbetstider och tar sällan igen förlorad sömn. Dålig sömn kopplas alltmer till en mängd psykiatriska sjukdomar och försvagar immunförsvaret. ”Vi tror att avslöjandet av de thalamiska neuronernas kontrollmekanismer under sömn och vakenhet kommer att vara nyckeln till att hitta nya sömnterapier i ett alltmer sömnfattigt samhälle”, säger professor Antoine Adamantidis.

Mer information: Thomas C. Gent et al. Thalamic dual control of sleep and wakefulness, Nature Neuroscience (2018). DOI: 10.1038/s41593-018-0164-7

Tidskriftsinformation: Nature Neuroscience

Tillhandahålls av University of Bern

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.