Vanlige, friske mennesker kan plutselig mangle krefter til å utføre dagligdagse gjøremål. Det kan forårsakes av ME, eller kronisk utmattelsessyndrom. (Illustrasjonsfoto: Shutterstock, NTB scanpix)
Søvnens mysterium kan oppklares av nyoppdaget molekyl
Selv om vi sover en tredjedel av livet, er søvnen fortsatt et mysterium for forskere. Nå har en studie identifisert et molekyl som kan være med på å oppklare hvorfor og hvordan vi faller i søvn.
Zzzzzzzz …
Søvn er et av kroppens mysterier. Et menneske bruker store deler av livet i drømmeland; dyrebar tid som kunne være brukt på kontoret eller til samvær med familien.
I naturen er sovende dyr ekstremt utsatt for fiender, og det tar fra dem tid som kunne vært brukt på å samle mat eller finne en make.
Irrasjonelt, men nødvendig
Det store spørsmålet er derfor hvorfor mennesker og dyr likevel bruker så mange timer på å sove, og hva som skjer når vi sover.
Det har forskere lenge grublet over.
– Hvis evolusjonen hadde klart å finne opp et dyr som ikke trenger søvn, ville fordelen for dette dyret være overveldende. Det at det ikke finnes slike dyr, indikerer at søvn er absolutt nødvendig, men vi vet ikke hvorfor, sier Gero Miesenböck, som er hjerneforsker ved University of Oxford, til washingtonpost.com.
Men Miesenböck og kollegene hans har kommet et skritt nærmere en løsning.
I en ny studie beskriver de en klynge av 24 hjerneceller hos bananfluer som fungerer som en bryter som skrus på når kroppen trenger hvile, og skrus av når det er på tide å våkne.
Hvis forskerne kan finne ut hva bryteren reagerer på, kan det være et viktig skritt på veien.
Den nye studien er publisert i tidsskriftet Nature.
Søvnen styres av to systemer
Søvn blir regulert av to systemer. Det første er døgnrytmen, som er vår indre, biologiske klokke.
– Døgnrytmen sørger for at arter sover når det er mest praktisk for dem. For mennesker er det når det er mørkt, og for mus når det er lyst. Derfor er alle kroppers biologiske funksjoner tilpasset lyset, sier biolog Birgitte Rahbek Kornum, som forsker på søvn ved Glostrup Hospital i Danmark.
Det andre søvnregulerende systemet er søvnhomeostasen, som er den mystiske mekanismen som regulerer kroppens indre signaler.
– Homeostasen holder øye med hvor lenge man har vært våken og når man trenger å sove. Det er uavhengig av tidspunkt på døgnet, sier Kornum.
– Vi regner med at døgnrytmen og homeostasen sammen bestemmer når man faller i søvn. Men det er fortsatt mye vi ikke vet om søvnhomeostasen.
Ny studie finner søvnbryter
Det er denne søvnhomeostasen den nye studien tar for seg.
Gero Miesenböck og kollegene hans kartla i 2014 de grunnleggende mekanismene bak søvnhomeostasen hos bananfluer, skriver washingtonpost.com.
De viste at elektrisk aktivitet i en klynge av celler, dorsal fan-shaped body (dFB), hang sammen med søvn.
For å vise en direkte sammenheng brukte forskerne såkalt optogenetikk: Hjernecellene ble genetisk modifisert til å reagere på lys.
Deretter brukte de lysblink til å utløse hormonet dopamin, som forstyrrer de søvnkontrollerende nevronene. Og da våknet bananfluene med det samme.
«Ole Lukkøye»-molekyl påvirker søvnen
Etter flere studier fokuserte forskerne senere på en ion-kanal – en passasje som lar elektriske signaler passere mellom hjerneceller – som virket avgjørende for hele prosessen.
Når forskerne stengte denne ion-kanalen hos noen uheldige bananfluer, klarte de ikke våkne. Derfor har Miesenböck døpt kanalen «Ole Lukkøye» (Sandman).
Mangler fortsatt svar på mange spørsmål
Konklusjonene i den nye studien er veldig interessante, men det er fortsatt mye vi ikke vet om søvn, påpeker Poul Jennum, som er professor i klinisk nevrofysiologi ved Københavns Universitet.
– Studien fører med det samme til nye spørsmål. Forskerne fant en på-bryter for søvn på cellenivå, men ikke en av-bryter. De kan ikke svare på hvorfor bananfluene ikke våkner igjen. Studien går heller ikke inn i hva som betinger at kontakten går i søvnmodus eller hvilke faktorer som regulerer søvnpresset, sier han.
– Det neste blir uansett å se om konklusjonene kan overføres til andre arter.
Gjenstår 15 år med forskning
Birgitte Rahbek Kornum er enig i at den nye studien ikke gir alle svar.
– Den forteller ikke hele historien om søvn. Forskerne har zoomet inn på ett område som inngår i søvnregulering og funnet ut hva som foregår på molekylært nivå. Det er det nye, sier hun.
– Men det er også andre områder i hjernen som styrer søvn. Studien svarer på en ørliten del av det store spørsmålet – men det er veldig komplisert og det står fortsatt igjen mange spørsmål som er ubesvart. Jeg tror likevel det bare vil gå 10–15 år før vi forstår store deler av nettverket bak søvn.
Mekanismer, ikke funksjon
Mulighetene for å overvåke og påvirke søvn-homeostasen på et molekylært nivå gir ifølge Gero Miesenböck mange nye muligheter for søvnforskere.
– Nå kan vi teste om bananfluene lever lenger hvis man lar dem sove det meste av livet. Det vet vi ikke i dag, sier han til washingtonpost.com.
Studien er bare ett skritt på veien for å forstå mekanismene bak søvn, innrømmer Birgitte Rahbek Kornum. Men det har primært gitt svar på hvordan cellene skifter fra våken tilstand til søvn.
– Forskningen gir mer informasjon på maskineriet, de små tannhjulene, og hvordan de skrur av hjernen før man faller i søvn. Men det er jo ikke noe svar på hvorfor vi sover, påpeker hun.
Søvn er «opprydning i kjelleren»
Ifølge Poul Jennum finnes det ikke noe entydig svar på hvorfor vi sover, men det eksisterer en del kunnskap på området.
– Søvn er grunnleggende for alle dyr, helt ned til enkle dyrearter. En innsikt i mekanismene bak kan derfor få betydning, ikke bare for forståelse av fysiologien i hjernen og kroppen, men også for sykdommer og for utvikling av legemidler, sier han.
– Søvn inngår i en form for restitusjon. Når man sover, gjenoppbygger man vev, immunsystem og hukommelse og sorterer informasjon. Forestill deg at du bare puttet ting ned i kjelleren uten noen gang å rydde opp. Søvn er helt sentralt i opprydningen, og det er antagelig en stor del av forklaringen.
Homeostase
Homeostase er opprettholdelsen av indre likevekt. I biologien betyr det at kroppens systemer og organer innvirker på hverandres funksjoner.
Søvnhomeostasen kan sammenlignes med en slags indre tidtager, som innebærer at man bygger opp behov for søvn når man er våken, og at dette behovet reduseres under søvn. Søvnhomeostasen er endogen, altså forårsaket innefra og dermed naturlig skapt av kroppen.
Kilder: Poul Jennum og Birgitte Rahbek Kornum, søvnforskere
Bananfluer i søvnforskning
Bananfluen er mye brukt i søvnforskning. Det skyldes særlig at de er billige, biologisk tilgjengelige og at det er mulig å undersøke større grupper veldig raskt. Dessuten omfatter søvnsenteret hos bananfluen spesifikke og få celler.
Innen døgnrytme-forskning er bananfluen det mest undersøkte dyret. Når et fenomen er kartlagt hos bananfluer, er det lettere å lete etter det samme hos mennesker. Man har hatt stort hell med å identifisere samme mekanismer hos mennesker som hos bananfluer.
Kilder: Poul Jennum og Birgitte Rahbek Kornum
Kilder:
«Operation of a homeostatic sleep switch», Nature (2016), doi: 10.1038/nature19055
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
