Inbyggd klocka styr vår sömn och dygnsrytm

*Läsvärt* Väldigt intressant artikel! *Läsvärt*

 

TORBJÖRN ÅKERSTEDT ÄR PROFESSOR I BETEENDEFYSIOLOGI. HAN ÄR FÖRESTÅNDARE FÖR STRESSFORSKNINGSINSTITUTET VID STOCKHOLMS UNIVERSITET SAMT AFFILIERAD PROFESSOR VID INSTITUTIONEN FÖR KLINISK NEUROVETENSKAP (CNS), KAROLINSKA INSTITUTET.

I stort sett alla organismer påverkas av ljuset. Utan ljus — inget liv i vanlig mening. Och utan mörker — ingen återhämtning. Växlingen mellan dag och natt är det mest uppenbara cykliska förloppet för människan. Dygnets, och även årstidernas, växlingar ligger i hög grad till grund för hur vi organiserar våra liv. Men vårt beteende styrs också av en inbyggd klockmekanism.

För människan är solljuset inte bara en förutsättning för vår föda. Det ger också viktiga vitaminer (t.ex. vitamin D) och det gör att vi, liksom många andra djur, har möjlighet att se så att vi till exempel kan skörda, jaga och hålla uppsikt över faror och närstående individer.
Som art har vi ett av de sämsta luktsinnena bland däggdjuren, vår hörsel är måttligt god och detsamma gäller vår syn. Vi fungerar dåligt i mörker vilket gör oss till ineffektiva jägare och sårbara för mer välutrustade arter. Människan är alltså dömd att vara dagorienterad för de flesta aktiviteter och att använda natten till återhämtning — och då under skyddade förhållanden, till exempel i grottor eller i den egna flockens närhet.

Det är ofta svårt att uttala sig om varför vi begåvats med vissa egenskaper, men vi har definitivt behov att ett organ som informerar oss om tiden på dygnet. Vi behöver veta när vi ska stiga upp för att inte förlora dyrbara timmar av dagsljus och helst bör vi väckas innan ljuset kommer för att vara fräscha och uppvarvade inför den nya dagen. Likaså behöver vi känna av när dagen närmar sig sitt slut för att kunna planera en skyddad sömn. Det är ju inte alltid solen syns och kan läsas av. Vi behöver också varvas ner inför natten så att det är lätt att få igång sömnen. Av dessa skäl, förmodligen, har vi begåvats med en klockmekanism som styr vårt beteende. 
 

Klockan och dygnsrytmen 

Klockmekanismen är placerad i den främre, undre delen av hypothalamus i hjärnan, precis ovanför synnervskorskningen. Den heter Nucleus suprachiasmaticus — det vill säga "kärnan över synnervskorsningen", förkortat SCN — och utgörs av cirka 20 000 celler som var och en fungerar som en klocka. Tillsammans påverkar de varandra och leverer en tidsignal till resten av kroppen. Härigenom styrs fysiologin mot hög nivå dagtid och låg nivå nattetid. Men det är också ett sätt att se till att rätt substans levereras till rätt organ vid rätt tidpunkt. Alltså, ordning och reda enligt ett väl utprövat schema.

Huvudidén är full fart på dagen och sparlåga på natten. Den enklaste indikatorn för detta är kroppstemperaturen som varierar mellan 37 grader på eftermiddagen och 36 grader på sennatten. Detta styr effektivt aktiviteten till dagen — hjärnan går fortast då, och sömnen till natten — förutsättningen för lyckad sömn är en sänkt ämnesomsättning.

Vid klockan 04.00—05.00 når vi bottennivån för ämnesomsättningen. Här är vi som mest odugliga om vi håller oss vakna och som mest svårväckta om vi sover. Det är också vid den här timmen som spöken traditionellt brukar visa sig. Hamlet talar om kyrkogårdar som gäspar, om att helvetet andas ut och om att man skulle kunna begå de mest fruktansvärda illdåd som dagen skulle förskräckas av att se. Hamlet hade sin vargtimme vid midnatt och så har det alltid varit ända fram till slutet på 1800-talet då glödlampan började spridas. Plötsligt var inte midnatt mitt i natten längre. I stället för att sova mellan 19.00 och 05.00 började sömnmönstret senareläggas och när tv:n kom fick sömperioden ytterligare en knuff.

Idag börjar den sociala natten nära Hamlets spöktimme. Den astronomiska natten ligger förstås kvar och konflikten mellan de båda typerna av natt är tydliga för många. Orsaken till konflikten är att vår biologiska klocka, som är självgående, ändå är påverkbar, framför allt av ljuset. Även om vi som art utvecklades vid ekvatorn och levde med 12 timmar ljus och 12 timmar natt, så skiftade solens upp- och nedgång någon timme beroende på årstid. Det fanns alltså en poäng med att konstruera en klocka som kunde justeras beroende på årstid.

Botemedel mot trötthet 

Mest känsliga för ljus är vi omedelbart före respektive efter dygnsrytmens omslagspunkt (cirka 04.00). Ljus före omslagspunkten ger SCN en signal om att natten ska senareläggas. Ljus efter omslagspunkten ger motsatt signal. Detta gör att när glödlampan kom så började vi senarelägga sömnen och med hjälp av gardiner blockerade vi ljuset och steg upp senare. I dag har det gått så långt att många av oss har svårt att senarelägga uppvaknandet på grund av arbetet, samtidigt som vi lägger oss för sent, vilket gör att vi får för lite sömn.

För lite, eller för dålig, sömn gör oss trötta och på sikt känsliga för sjukdomar. Vissa människor har senarelagt sin biologiska klocka så mycket att det inte går att vrida tillbaka klockan utan hjälp. Tillståndet kallas förskjuten sömnfas och drabbar framför allt ungdomar. Ofta är tröttheten så svår att det blir svårt att sköta skola eller arbete på "vanliga" tider. Men det finns botemedel. Morgonljus tidigarelägger ju den biologiska klockans inställning, så behandling med starkt ljus (2 000 lux = flera gånger styrkan i ett normalt upplyst kontorsrum) är en framkomlig väg i många fall. Hormonet melatonin (från tallkottkörteln) är nära kopplat med SCN. Genom att ta hormonet någon timme före önskad sänggåendetid går det lättare att somna vid "normal" tid (runt klockan 23.00).

Andra problem som kan uppstå är då ljuexpositionen blir för låg. Då börjar klockan löpa iväg med en dygnslängd som överskrider 24 timmar. Det innebär att sömnen, som de flesta försöker placera vid den normala tidpunkten för sömn, gradvis kommer att hamna på fel fas i dygnsrytmen, vilket medför svårigheter att somna eller att fullfölja sömnen. Detta drabbar en hel del blinda, men också äldre personer som bor på institution och inte kommer ut så ofta i riktigt dagsljus.
 

Sömnens cyklicitet

Den biologiska klockan styr alltså sömnen till dygnsrytmens lägsta punkt. Både sömnperioden i sig och växlingen mellan sömn och vakenhet utgör cykliska förlopp som drivs av SCN. Om inte SCN hade funnits skulle växlingen antagligen drivas av hur lång tid vi hade varit vakna och hur mycket återhämtning vi hade fått under sömnen. Förmodligen skulle vi vara vakna i två timmar och sova i en timme, det vill säga vandra runt dygnet i ungefär en tretimmarscykel. I varje fall visar djurexperiment att borttagande av SCN får ungefär sådana konsekvenser.

Varje sömnperiod består av en period med sömnstadierna 1, 2, 3 och 4, avslutat med REM-sömn (Rapid Eye Movement Sleep). Grovt sett ägnar vi 80 minuter åt de fyra sömnstadierna (kallat non-REM eller NREM), följt av 10 minuter REM. När en sådan sömncykel är avslutad följer en ny. Detta upprepas så att vi normalt avverkar fem sömncykler per natt. REM ökar lite mot slutet av sömnen och stadium 3 och 4 försvinner helt. Detta mönster är mycket stabilt. Under NREM är vi djupt nedvarvade och en rad anabola processer pågår. Under REM är hjärna och kropp till största delen vakna, men vårt besluts- och planeringscentrum (de prefrontala delarna av hjärnbarken) sover fortfarande.

Växlingen mellan NREM och REM sker genom att NREM-centrum börjar ge REM-strukturer impulser att starta och NREM börjar hämma sig självt när det har gått cirka 50 minuter. Dessa impulser ökar och efter några minuter startar REM. Efter ytterligare några minuter börjar den omvända processen, det vill säga REM börjar hämma sig självt och skickar impulser till NREM att starta. Det här systemet med ömsesisdig stimulans och hämning utgör en självgenererad cyklicitet som inte är direkt beroende av andra oscillatorer.

Skälet till växlingen mellan NREM och REM är än så länge okänd. En teori är att hjärnan behöver "varvas upp" efter att ha varit djupt nersövd 60—70 minuter. En annan hypotes är att en flock människor eller andra däggdjur behöver någon i gruppen som är nästan vaken för att kunna slå larm om fara föreligger (man är lättväckt i och runt REM). Det kan också vara så att minneskonsolidering kräver flera processer — urstädning under NREM och snabbtransfer eller övning av inlärt material under REM. Det finns en del data som stöder denna teori.

Uttrycket för NREM är också en cyklisk process. När sömnen drar igång sker det genom att vissa delar av thalamus (hjärnands omkopplingsstation) stimulerar stora delar av hjärbarken att plötsligt bli aktiva och fyra av en elektrisk impuls. När hundratusentals celler gör detta samtidigt ökar den elektriska spänningen i hjärnan. Momentet senare utgår order om att alla celler ska vila sig samtidigt. Spänningen faller då abrupt. Detta sker någon gång i sekunden under främst NREM och bildar det karakteristiska vågmönster vi ser i EEG-undersökningar.

Sömnstadierna 3 och 4 har så böljande vågor att de helt enkelt kallas "långsamvågig sömn" (Slow Wave Sleep). Här är vi som mest utslagna och hjärnan arbetar och kommunicerar inte i vanlig mening, varken internt eller med omvärlden.

En ytterligare cyklicitet relaterad till sömn och dygnsrymt är den lilla vakenhetssänkningen runt klockan 16. Den tros vara en del av en 12-timmarsrytm och en kvarleva från spädbarnsstadiet då vi sover polycykliskt (ungefär som om den biologiska klockan är neutraliserad). Vakenhetssänkningen märks tydligast efter en reducerad nattsömn och kan då blir riktigt farlig ur trafiksynpunkt.

Torbjörn Åkerstedt

http://www.vr.se/6/172.html