Søvn er ekstremt vigtig for os - så vigtig, at vi bruger en betydelig del af vores liv på at sove.
Søvn gør det muligt for kroppen - og hjernen - at restituere sig gennem de metaboliske, dvs. de kemiske og fysiologiske, processer, hvor føde og næringsstoffer nedbrydes for at producere energi.
Men nyere forskning har bevæget sig fra at fokusere på den helende rolle til den aktive rolle, som søvnen spiller for vores hjerne og adfærd.
Søvn består af flere markant adskilte faser. To af dem, dyb søvn, hvor hjernebølgerne er meget langsomme, og REM-søvn, hvor vi drømmer, afspejler to meget forskellige hjernebølger, som er relateret til forskellige kognitive processer.
Dyb søvn er karakteriseret ved, at neuronerne i storhjernen affyres langsomt - mellem 0,5 og 3 gange per sekund. Storhjernen består af to hjernehalvdele, adskilt af en dyb fure.
Hjernehalvdelene inddeles i ikke klart adskilte 'lapper', hvor de mentale, kognitive, sproglige og overordnede motoriske processer foregår, og hvor sanseindtrykkene opfattes og bearbejdes.
Til sammenligning affyres neuronerne langt hurtigere under REM-søvnen - mellem 30 og 80 gange per sekund.
Under REM-søvnen er hjernebølgerne næsten de samme, som når man er vågen, og derfor kaldes REM-søvn ofte for 'søvnparadokset', fordi vi sover, men hjernebølgerne, der normalt optræder ved søvn, er fraværende.
Kognitive funktioner i søvnen er ikke efterforsket tilstrækkeligt
Der er voksende evidens for, at søvn med langsomme hjernebølger konsoliderer hukommelsen og hjælper med at overføre information fra hippocampus-regionen (hjernevinding beliggende i temporallappen, red.), som koder nye oplevelser i hukommelsen og opbygger længerevarende forbindelser til storhjernen.
REM-søvn har i forskningsmæssig sammenhæng været forbundet med de processer, der involverer abstrakt tænkning og bearbejdelsen af oplevelser, og som forbedrer evnen til at løse problemer og til kreativ og innovativ tænkning.
Selvom der er mange ligheder mellem REM-søvn og vågen tilstand, har mange studiier udforsket forskellene på aktiviteten i hjerneregionerne mellem de to tilstande.
Det viser sig, at hjernebarken, hippocampus og amygdala er mere aktive under REM-søvn end i vågen tilstand.
Disse områder af hjernen er særligt interessante for neurovidenskaben, fordi de er involveret i den følelsesmæssige hukommelse og kontrollen af den følelsesmæssige reaktionsevne.
Men hvilke dele af hjernebarken og det limbiske system, der er aktive - de stier i hjernen der skaber hjernebølgerne - og den nøjagtige funktion, som denne aktivitet har under REM-søvn, er endnu ikke efterforsket tilstrækkeligt.
Rotter blev afholdt fra REM-søvnen
Ny forskning, publiceret i Science Advances, undersøgte REM-søvnens fysiologi og funktion i rotter. Det giver os en indsigt i hjernebarkens aktivitet - og de underliggende stier - som den resulterer i.
Det meget detaljerede forskningsarbejde er et stort skridt mod en bedre forståelse af REM-søvnens betydning for hjernen og vores kognitive adfærd.
Forskerne studerede grupper af rotter, som fik lov til at sove, men som i tre dage blev afholdt fra REM-søvnens stadie. Seks timer før evaluering fik halvdelen af rotterne lov til at sove normalt, og halvdelen fik fortsat frataget REM-søvnen.
Rotterne, som fik lov at sove normalt, udviste et højere niveau af REM-søvn i de seks timer.
(Foto: Wikimedia Commons)
Derved var man i stand til at sammenligne REM-søvnens effekt mellem grupperne af rotter og med en yderligere kontrolgruppe af rotter, som havde sovet normalt under hele forsøget.
REM-søvnen gør hjernen i stand til at bearbejde ny information
Ved analyse af gen-ekspression sporer man tilstedeværelsen af særlige mRNA eller proteiner, der kan identificeres som en konsekvens af, at særlige gener arbejder.
De rotter, som havde fået tilstrækkelig REM-søvn, før de blev testet, udviste en større ekspression af flere gener, som forbindes med synaptisk plasticitet (hvor hurtigt synapserne kan omstille sig forandringer i det umiddelbare miljø, red.), og som påvirker effektiviteten af de signaler, som synapserne kan sende mellem hjernecellerne.
I storhjernen voksede den gen-ekspression, som er forbundet med, hvor godt vores synapser omstilles, efter REM-søvn. De gen-ekspressioner, som relaterede til neurale transmissioner, faldt i forhold til den gruppe rotter, som ikke fik REM-søvn.
Så det tyder på, at REM-søvnens funktion skyldes ændringer i måden, neuronerne kommunikerer. Det stemmer overens med, at REM-søvnen gør hjernens hukommelsesbearbejdning i stand til genindstille sig, hvilket muliggør effektiv respons i forhold til begivenheder næste dag.
REM-søvn påvirkede bl.a. episodisk hukommelse
Gruppen af forskere besluttede sig også for at finde ud af, hvor i hjernen helt præcist disse forandringer foregår. Der var en general forøgelse af plasticitet i flere områder af storhjernen - heriblandt de motoriske og sensoriske områder.
I hippocampus var det begrænset til gyrus dentatus, som blandt andet menes at være med til at forme ny episodisk hukommelse.
REM-søvn var også forbundet med en mindskelse af neurotransmission i mange områder af storhjernen. Det indikerer, at REM-søvn resulterer i en generel svækkelse af forbindelserne mellem synapserne, hvilket måske gør hjernens netværk i stand til at lære bedre gennem et antal af oplevelser i stedet for at blive påvirket af enkeltstående tilfælde.
De sidste forsøg, gruppen foretog, fastslog årsagen til de kortikale forandringer - altså forandringer vedrørende hjernebarken - i plasticiteten og neurotransmissionen under REM-søvn.
Ved at spore de sendte signaler mellem forskellige områder i hjernen sammen med neuro-kemikalier (hvor hjerneområder er midlertidigt deaktiverede), identificerede de yderligere to områder, kaldet henholdsvis claustrum og supramammillary nucleus, der begge spiller en afgørende rolle under REM-søvn.
Drømme kan være nøglen til at bearbejde følelser
Forskere har konkluderet, at de to områder er med til at integrere følelse og hukommelse. Claustrum er et tyndt lag af neuroner, som findes under den indre storhjerne. Claustrum er koblet til og fra mange områder i denne del af hjernen.
Claustrum er med til at integrere stimuli fra flere sanser og sammenholde områder, der bearbejder følelser og bevidsthed.
Den såkaldte supramammillary nucleus i hippocampus forbinder også adskillige områder i hjernen, mange af dem associeret med følelsesmæssige processer.
Implikationerne af disse opdagelser giver os sammenfaldende evidens for, at REM-søvn modulerer aktiveringen og de synaptiske processer i de områder af hjernen, som bidrager til bearbejdning af følelser.
Det stemmer også overens med tidligere uprøvede teorier, som indikerer, at REM-søvn er vigtig for at være i stand til afkode minder (men uden deres følelsesmæssige indhold).
Selvom drømmenes rolle i løbet af under REM-søvnen stadig mangler at blive knyttet til de observerede følger af neuro-kemikalier i hjernen, kan en forståelse af, hvad der sker i vores hjerne, mens vi drømmer, vise sig at være nøglen til at kunne bearbejde følelser og hukommelse.
Padraic Monaghan hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation.
