Dele af din hjerne sover, mens du er vågen
Selv om du er vågen og spankulerer rundt, kan enkelte neuroner i hjernen faktisk sove. Det viser nye opsigtsvækkende rotteforsøg.

De søvnige rotter blev holdt kørende med masser af sjovt legetøj og underholdende film under eksperimentet. (Foto: Giulio Tononi, M.D., Ph.D., University of Wisconsin-Madison)

De fleste af os har prøvet at sove lidt for lidt. Lidt søvnunderskud gør typisk, at man føler sig lidt mat, men man kan nu alligevel fint holde sig vågen - tror man.

Et nyt studie, hvis forskningsresultater netop er blevet publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature, viser nemlig, at små grupper af nerveceller i vores hjerner, de såkaldte neuroner, på skift tager sig en lille lur.

Forskningsprojektet, som blev gennemført af et hold psykiatere ved Medical School of Public Health ved University of Wisconsin i USA, gik ud på at studere hjerneaktiviteten hos rotter, der igennem en længere periode var blevet forstyrret i deres søvn, så de led af en smule søvnmangel.

»Søvn er hidtil blevet opfattet som en tilstand, der rammer hele hjernen. Men vores studie viser for første gang nogensinde, at små grupper af neuroner kan falde i søvn uafhængigt af hinanden i forskellige dele af hjernebarken. Vores studie hjælper med at finde ud af, hvor og hvordan søvnprocesserne starter og kan potentielt afsløre, hvilken rolle søvnen overhovedet spiller,« fortæller Vladyslav Vyazovskiy, der har ledet studiet, til Videnskab.dk.    

Tidligere studier har vist, at en dødtræt hjerne kan nuppe en slags mikrosøvn, hvor den sover mellem 3 og 15 sekunder.

Mikrosøvn er et globalt fænomen, hvor hele hjernen sover. Mikrosøvn er koblet til et bredt tab af bevidsthed, der får personen eller dyret til at lukke ned. Under mikrosøvn er alle - eller de fleste - neuroner sovende.

»Den lokale søvn, som vi har dokumenteret, finder sted, adskiller sig markant fra mikrosøvn, der kun rammer små grupper af neuroner. Den rammer typisk personer, der ikke har sovet nok,« siger Vyazovskiy.

Fakta

For luftåndende, vandlevende dyr, f.eks. pattedyr som sæler, søkøer og hvaler, udgør søvn et særligt vejrtrækningsproblem. Hvaler og muligvis også sæler synes at løse problemet ved at veksle mellem vågen og sovende tilstand på skift mellem de to hjernehalvdele.Fugle har samme søvnmønster og er således i stand til at holde øje med eventuelle rovdyr; de sover så at sige med ét øje åbent, nemlig dét modsat den vågne hjernehalvdel.

Men den nye forskning tyder altså på, at enkelte neuroner, som står for kommunikation og informationsbehandling i hjernen, kan tage sig et lille nap længe før mikrosøvnen indtræder, og det har ifølge Vyazovskiy store konsekvenser for vores evne til at løse opgaver.

»Allerede længe før, du føler trang til at sove, er der tegn i din hjerne på, at du skal geare ned og slappe af og lade være med at beskæftige sig med ting, der kræver hjernens fulde opmærksomhed – bilkørsel, f.eks. Selv en smule søvnunderskud får vitale neuroner til ind i mellem at falde i søvn og nedsætter din evne til at tænke klart,« siger han,

Søvnige rotter blev holdt vågne

Forskerne nåede frem til deres konklusion på baggrund af et eksperiment, hvor de implanterede elektroder ind i hjernen på 11 voksne rotter. Ved rotternes sovetid gjorde forskerne alt for at forhindre kræene i at falde i søvn ved hele tiden at holde dem beskæftiget med forskelligt legetøj og videooptagelser.

Rotterne blev holdt på pinebænken igennem fire timer, under hvilke elektroderne målte den elektriske aktivitet i neuroner i den del af dyrenes hjerne, der kaldes for den frontale cortex, som findes lige bag panden.

»Mens de fire timer gik, skete der underlige ting i rotternes hjerner. Via elektroderne kunne vi se, at små områder af neuroner i hjernen ind i mellem stod stille. De opførte sig, som om de sov, selv om rotten var bevidst og aktiv,« fortæller Vyazovskiy. 

Flere forsøg gav samme effekt

Søvnperioderne fandt kun sted i nogle få celler. Ud af de i alt 20 neuroner, som forskerne overvågede i deres eksperiment, var 18 vågne, mens to så ud til at sove, og korte perioder af fuld aktivitet blev efterfulgt af perioder, hvor neuronerne faldt til ro.

De perioder, hvor der var sovende neuroner, blev hyppigere jo længere rotterne holdt sig vågen. Antallet af perioder steg med 57 procent fra den første til den fjerde time.

Det samme mønster tegnede sig i et andet forsøg med ni rotter, hvor forskerne denne gang indsatte elektroder i parietallappen, som er området på toppen af hovedet. Forskerne så præcis det samme mønster med stadigt mere søvnige neuroner.

Forskerne ville gerne vide, om de søvnige neuroner ændrede dyrenes adfærd, og for at teste det, trænede forskerne en lille flok rotter i få kløerne i en lille fastklemt sukkerknald.

Kluntede rotter tabte maden

Jo længere tid, rotterne blev holdt vågne, des flere neuroner faldt i søvn. De blå pile viser tidspunkter, hvor neuroner gik offline i løbet af de første tre af de i alt fire timer, hvor dyrene blev holdt vågne. (Grafik: Vladyslav Vyazovskiy).

Eksperimentet viste, at sovende neuroner hæmmede rotternes evne til at få fat i sukkeret. Manglen på søvn gjorde dem ganske enkelt mere kluntede, så de missede eller tabte sukkeret og måtte starte forfra.

Hvis neuroner faldt i søvn 300 til 800 millisekunder før rotten skulle stikke sin ene pote frem, var rotterne 37,5 procent mere tilbøjelige til at tabe eller gå glip af en sukkerknald, når de greb ud efter den. Og jo længere tid, dyret blev holdt vågen, des dårligere var de til at løse opgaven, som om de havde glemt, hvad det var, de skulle gøre.

Foreløbigt har forskerne kun gennemført den slags studier med rotter, men Vyazovskiy og hans kolleger er ikke et sekund i tvivl om, at den slags offperioder også finder sted hos mennesker.

»Rotter er en god dyremodel til at studere søvn hos mennesker. Faktisk så vil samtlige dyr, der hidtil er blevet studeret, vise nogle fællestræk omkring søvn, det gælder faktisk selv bananfluer. Rottehjerners anatonomi og fysiologi ligner vores, og det kan lade sig gøre at overføre mange af de generelle observationer, som man har gjort på rotter, til mennesker,« sagde han.

Epilepsipatienter er brugbare 'forsøgsdyr'

Faktisk burde det være muligt at lave lignende forsøg på mennesker.

Det kræver dog, at man finder nogle forsøgspersoner, der på forhånd har elektroder implanteret i deres hjerner af medicinske årsager.

Oplagte forsøgspersoner kunne være epilepsipatienter, siger han, da nogle af dem allerede har elektrodeimplantater indopereret i hjernen, som bruges til at lokalisere kilden til deres anfald. Nogle af disse patienter har også fået påtvunget et søvnunderskud i et forsøg på at udløse og spore anfald.

Fakta

Søvn defineres som en naturlig tilstand med sænket bevidsthedsniveau, men med mulighed for fuldstændig vækning til vågen tilstand i løbet af sekunder til minutter. Søvn kendes fra hvirveldyr, men har meget forskellig fremtrædelsesform hos forskellige arter.

»Disse patienter er oplagte forsøgspersoner, fordi de alligevel får frarøvet deres søvn i forbindelse med deres behandling,« sagde han.

Umiddelbart lyder det måske harmløst, at en smule søvnmangel gør én lidt mere kluntet i hverdagen. Men i særlige situationer kan det faktisk have store konsekvenser.

»Der betyder noget at få sovet nok. Selv en smule søvnmangel kan have stor betydning for, hvordan man agerer, og det er jo ikke særligt smart at blive uopmærksom på grund af sovende neuroner, mens man f.eks. kører bil eller udfører halvfarlige opgaver på jobbet eller i hjemmet,« siger Vyazovskiy.

Dansk forsker: Et vigtigt budskab

Den danske overlæge Poul Jennum fra Glostrup Hospital nikker genkendende til Vyazovskiys udmeldinger.

»Studiet bekræfter vores teorier om, at vi, så længe vi er vågne, ophobes et stof i hjernen, som vi kalder for en faktor s, som gør os søvnige, og som kun kan ophobes i en vis mængde, før vi falder i søvn. Jo længere tid vi er oppe, des trættere bliver vi, og des større risiko er der for, at hjernen falder i søvn,« siger han.

Han mener, at det nye studie er både spændende og vigtigt, fordi det har nogle budskaber, der er vigtige for alle mennesker, selv om en del af pointerne i studiet er velkendte.

»Resultaterne bakker op om tidligere studier, der har påvist forandringer i den frontale cortex ved søvn. Man taber så at sige en lille smule bevidsthed, før søvnen indtræder. Når du sidder til et foredrag og falder lidt hen, så befinder du dig i en mellemtilstand mellem at være vågen og at sove, og det, de har fundet, er et fænomen af samme skuffe. Man bliver uopmærksom et øjeblik, fordi der er små områder af hjernen, der falder hen og bliver mindre aktive,« siger Poul Jennum.

Det nye studie kaster altså lys over overgangsperioden mellem vågenhed og søvn, som endnu er noget af et mysterium.

»Studiet giver os en bedre forståelse af overgangsfænomener som natlig forvirring hos børn og søvngængeri, hvor kroppen render rundt, selv om vi ikke er ved bevidsthed,« siger Poul Jennum