Halál helyett alvás?

Az adaptív inaktivitás elmélete szerint azért alszunk, hogy addig se legyünk ébren, míg a kognitív hipotézist vallók azt akarják bizonyítani, hogy alvás alatt tanulás: memória-konszolidáció történik. Dr. Acsády László neurobiológus, a KOKI Thalamus Kutatócsoportjának vezetője ez utóbbi mellett érvelt a Semmelweis Genomikai Hálózat előadásán.

Acsády László előadásában elmondta, jelenleg óriási a forrongás ezen a tudományterületen. A leíró jellegű tudásunk egyre gyarapszik, így ma már egyértelmű, hogy az alvás jóval sokfélébb állapot, mint az ébrenlét, az alvás közben készített EEG rendezettebb képet mutat, többféle ritmikus jelenség – lassú hullámú oszcilláció, orsóaktivitás – jellemző rá, mint az ébrenléti állapotra.

Az alvás kezdetekor a talamusz GABA-erg gátlósejtjei kikapcsolják az agytörzsi
aktiváló rendszereket, majd az alvás alatt jellemző ritmikus oszcilláció a talamokortikális rendszerben beinduló reverberáció révén jön létre. Az orsóaktivitás a talamuszban indul – ebben ugyanolyan membráncsatornák vesznek részt, mint a szívritmust kialakító pacemaker-sejtekben –, a lassú ritmus a talamuszban és a kortexben egyaránt generálódik.

A megfigyelések szerint fiatalabb emberekben, magasabb IQ esetén, illetve tanulás után hosszabb orsók jelennek meg, a kreatívabbak alvására pedig több orsó megjelenése jellemző. Neurológiai kórképekben, pl. epilepszia esetén aberráns az orsók alakja. Ezen megfigyelések is hozzájárulnak ahhoz, hogy Acsády László úgy véli, az alvás szerepe az off-line analízis, a napi események memória-konszolidációja, az alvás közbeni újrajátszás.

Patkánykísérletekben például megfigyelhető, hogy alvás közben a talamuszban az ún. helysejtek hasonló aktivitási mintázatot mutatnak, mint ébrenlétben az adott mozgás során, annyi különbséggel, hogy alvás közben ugyanaz a mintázat harmincad annyi idő alatt jön létre. Emberi vizsgálati alanyok esetében is kimutatható, hogy az alvás segíti a mozgástanulást: alvás után jobb a korábban tanult mozgássor felidézése.

A motoros memória konszolidációja során lassú hullámú aktivitás figyelhető meg
a motoros kéreg felett, ezért a kutatók megnézték, segíti-e a tanulást, ha külsőleg
ugyanilyen lassú hullámú agytevékenységet váltanak ki tanulás alatt. Erre transzkraniális mágneses stimuláció segítségével lehetőség is van, és valóban: a tanulás így eredményesebb.

Szilikonelektródák és alvási orsók

A KOKI Thalamus Kutatócsoportja az agy alvás közbeni orsóaktivitását vizsgálja,
konkrétabban arra keresik a választ, hogy miért indul el és miért áll le a ritmikus
jelenségekre jellemző oszcilláció, illetve miben különböznek a rövidebb (6 ciklust
tartalmazó) és a hosszabb (13 ciklus) orsók?
A 12-14 Hz frekvenciájú orsóaktivitás az alvás non-REM fázisában jelentkezik, és legalább fél másodpercig tart. A kutatócsoport Buzsáki György módszerét használja, amelyet Barthó Péter fejlesztett tovább: szilikonelektródákat vezetnek a kísérleti állatok agyába, amelyekkel nemcsak a sejttest, de az axon jele is detektálható.

Megfigyeléseik szerint az oszcilláció autonóm, a rövidebb orsó magasabb gátló aktivitással indul, minél hosszabb az orsó, annál alacsonyabbról indul a gátlás, az oszcilláció végét pedig a gátlás megszűnése, a visszacsapó gátlás kiesése okozza.

Mint Acsády László elmondja, eredményeik azért is jelentősek, mert kiderült, hogy
egyetlen paraméter módosításával változtatható az orsó hossza, így az orsóhossz tanulásra kifejtett hatása a jövőben egyszerűen vizsgálható lesz.

Adaptív inaktivitás

Mindazonáltal Acsády László azokat a kutatási eredményeket is megemlítette, amelyek más módon magyarázzák az alvás szerepét. Nemrég jelent meg a Science-ben Jerome M. Siegel, az egyik legnevesebb alváskutató cikke, amelyben összefoglalja az alvás funkciójával kapcsolatos véleményét.

Legelőször is leszögezi, hogy nincs olyan feltételezett funkció (az oxidatív stressz semlegesítése, memória-konszolidáció, az élettartam megnövelése, neurotoxinok eltávolítása), amely meg tudná magyarázni az alvásszükséglet időtartamának fajokon belüli és közötti óriási variációját. A nagy barna denevér pl. napi 20 órát alszik, a lovak 2 órát.

A megfigyelések azt a domináns paradigmát is aláássák, hogy az alvásnak életfontosságú fiziológiai funkciója van. Siegel beszámol pl. egy madárfajról (szalonka), amelynek hímjei az udvarlási periódus 3 hete alatt egyáltalán nem alszanak, és ez nem csökkenti teljesítményüket. Ehhez hasonlóan a költöző madarak a vándorlás során szinte alig alszanak, a megérkezés után nem pótolják a kiesett alvásmennyiséget, mégsem romlik tanulási teljesítményük, illetve egyéb funkcióik sem romlanak.

Az alvás alapvető fontosságát azzal szokták alátámasztani, hogy patkánykísérletekben a folyamatosan felébresztett állatok egy idő után elpusztulnak, azonban ez inkább az állandósult stresszre, és nem az alváshiányra vezethető vissza, ahogy a familiáris inszomniában szenvedő emberek sem azért halnak meg, mert nem tudnak aludni, hanem mert a betegség több szervüket is károsítja.

Siegel szerint az egyetlen tényező, ami összefüggést mutat az alvás időtartamával, az az adott faj által fogyasztott táplálék kalóriatartalma: az alacsony kalóriatartalmú táplálékot fogyasztók, pl. a növényevők kevesebbet alszanak, mint a magas kalóriatartalmú táplálékot fogyasztók (húsevők).

Táplálékhiányos időszakokban csökken egy-egy faj alvásmennyisége, valószínűleg azért, hogy több időt tölthessenek táplálékkereséssel. Azok a fajok, azonban, amelyek olyan környezetben élnek, amelyben a táplálék mennyisége az évszakok során jelentősen változik, és alvásuk során el tudnak bújni, kifejlesztették a hibernáció képességét, amivel átvészelik a táplálékhiányos időszakot. A zsiráfok, amelyek méretüknél fogva nem tudnak elbújni, mindössze napi 2 órát alszanak.

Mindezekből Siegel szerint az következik, hogy az alvás funkciója nem más, mint hogy kivonja az állatot a forgalomból – minden nap egy kis időre „meghalunk”, hogy aztán tovább élhessünk: ehessünk és szaporodhassunk. Az adaptív inaktivitás ugyanis megőrzi az élőlény energiáját, és csökkenti az erőszakos halál kockázatát olyan időkben, amikor nem szükséges (vagy nem lehetséges) táplálékot gyűjteni vagy párosodni.

Az energiakonzerváló mély alvás hátulütője, hogy az élőlény, ha hirtelen ébred ebből az állapotból, ködös tudatállapotú és funkcióképtelen, ezért alakulhatott ki a nagyobb agyi metabolizmussal együttjáró REM-alvás, aminek során a tudatállapot sokkal közelebb áll az éber tudatállapothoz – normális esetben REM-alvásból ébredünk. A REM-alvás feladata tehát, hogy akciókész állapotba hozza az agyat – véli Siegel.

Az is ezt támasztja alá, hogy önmagában a REM-alvás sem abszolút fontos az élőlény számára, hiszen vannak olyan, ráadásul okosnak tartott állatok, pl. a delfinek, amelyekre egyáltalán nem jellemző a REM-alvás. Sőt, a delfinek és a bálnák életük első néhány hónapjában egyáltalán nem is alszanak, folyamatosan aktívak, felnőttkorukra mégis a legnagyobb agyat fejlesztik ki.

A REM-megvonásnak, úgy tűnik, az emberekre sincs végzetes hatása, néhány
antidepresszáns hangulatfokozó hatását egyenesen elősegítheti az, hogy csökkenti a REM-alvás időtartamát. Sőt, mint egy Siegellel készült interjúból megtudhatjuk (Jim Schnabel, Dana Alapítvány), az is előfordul, hogy emberek agyi sérülés után REM-fázis nélkül alszanak, mégsem mutatkozik náluk semmilyen kognitív zavar. Siegel szerint tehát a REM-fázisban jelentkező álmodás pusztán az akciókész állapot egy furcsa mellékhatása.

A Medical Tribune következő számában magyar álomkutatók cikkeit olvashatják.