Ύπνος: Νέα μελέτη εξηγεί τι συμβαίνει στον εγκέφαλο όταν νυστάζουμε και εντοπίζει τους «νευρώνες της νύστας»

Η ανάγκη για ύπνο γίνεται γνώριμη σε όλους όταν τα βλέφαρα αρχίζουν να κλείνουν, τα χασμουρητά πληθαίνουν και η νύστα δεν μπορεί πλέον να παραμεριστεί. Τι γίνεται, ωστόσο, στον εγκέφαλο καθώς εντείνεται αυτή η «πίεση για ύπνο»; Νέα έρευνα εντόπισε σε ποντίκια ειδικούς εγκεφαλικούς νευρώνες, οι οποίοι δραστηριοποιούνται όσο διαρκεί η εγρήγορση και φαίνεται ότι έχουν καθοριστική συμβολή στην ανάγκη για ύπνο.

Η επιστήμη εξηγεί γιατί αυξάνεται η νύστα

Η αίσθηση είναι οικεία: τα βλέφαρα βαραίνουν και τα χασμουρητά δεν ελέγχονται, σήματα που δείχνουν ότι το σώμα χρειάζεται ανάπαυση. Τι συμβαίνει όμως στον εγκέφαλο όταν ένα έντονο κύμα νύστας μάς καταλαμβάνει; Νέα προκλινική έρευνα φωτίζει τη νευροεπιστήμη που διέπει την πίεση για ύπνο (sleep drive).

Ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Βασιλείας στην Ελβετία, μαζί με επιστήμονες από το Beth Israel Deaconess Medical Center στη Μασαχουσέτη των ΗΠΑ και το Πανεπιστήμιο Auburn στην Αλαμπάμα των ΗΠΑ, αναγνώρισε νευρώνες στον εγκέφαλο ποντικών. Τα κύτταρα αυτά ενεργοποιούνται όταν η εγρήγορση παρατείνεται και είναι αναγκαία για να προκληθεί η κόπωση.

Ο επικεφαλής της έρευνας, Alex Schier από το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας, χαρακτήρισε το εύρημα «ένα κομβικό κομμάτι που έλειπε από το παζλ της κατανόησης του λόγου για τον οποίο νυστάζουμε».

Πίεση για ύπνο: Τι σημαίνει και πώς δρα

Η πίεση για ύπνο, δηλαδή η βιολογική ανάγκη του σώματος να ξεκουραστεί, αυξάνεται όσο περισσότερο χρόνο μένουμε ξύπνιοι και τελικά δεν είναι δυνατό να παραβλεφθεί. Παρότι η ομοιοστατική αυτή διαδικασία του ύπνου είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωσή μας, οι μηχανισμοί της παραμένουν σε μεγάλο βαθμό άγνωστοι.

Παλαιότερες έρευνες, τόσο σε ανθρώπους όσο και σε ζώα, έχουν αναδείξει γενετικούς δείκτες που ελέγχουν τη διάρκεια του ύπνου και την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου στη διάρκειά του. Ωστόσο, οι νευρωνικές διεργασίες που βρίσκονται πίσω από την έντονη επιθυμία για ύπνο εξακολουθούσαν να αποτελούν αίνιγμα.

Πώς βρέθηκαν οι «νευρώνες της νύστας» στην έρευνα

Για τη διερεύνηση της σύνθετης σχέσης ανάμεσα στον ύπνο και την εγρήγορση, η ομάδα χρησιμοποίησε μοντέλα ποντικών και συνδύασε χαρτογράφηση της δραστηριότητας σε ολόκληρο τον εγκέφαλο, στοχευμένες παρεμβάσεις σε νευρώνες και ηλεκτροφυσιολογία.

Χαρτογράφηση εγκεφαλικής δραστηριότητας

Σε πρώτο στάδιο, οι επιστήμονες αντιπαρέβαλαν τα μοτίβα ενεργοποίησης στον εγκέφαλο στις ακόλουθες συνθήκες:

• Κανονικοί κύκλοι ύπνου και εγρήγορσης
• Στέρηση ύπνου
• Ύπνος για αποκατάσταση

Με τη χρήση ανοσοϊστοχημείας FOS, ενός δείκτη ενεργοποιημένων νευρώνων, και απεικόνισης Light-Sheet, οι ερευνητές έδειξαν ότι συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου ενεργοποιούνται κατά την παρατεταμένη εγρήγορση. Ειδικότερα, ως περιοχές που κωδικοποιούν τη στέρηση ύπνου αναδείχθηκαν ο πρόσθιος μέσος προοπτικός πυρήνας και η μέση ραφή, ένα σύμπλεγμα πυρήνων νευρώνων στο στέλεχος του εγκεφάλου.

Στοχευμένη ενεργοποίηση και καταστολή νευρώνων

Αξιοποιώντας γενετικά τροποποιημένα ποντίκια, η ερευνητική ομάδα απομόνωσε τα κύτταρα που ενεργοποιούνται εξαιτίας της στέρησης ύπνου. Έπειτα, κατέληξε στα εξής:

• Όταν αυτά τα κύτταρα ενεργοποιήθηκαν, αυξήθηκαν η διάρκεια και η ένταση του ύπνου.
• Όταν ανεστάλη η δράση τους, η ανάγκη για ύπνο περιορίστηκε σημαντικά.

Πώς επηρεάζουν η σεροτονίνη και το GABA την πίεση ύπνου

Στη μέση ραφή, οι ερευνητές αναγνώρισαν δύο ομάδες νευρώνων που επηρεάζουν την πίεση για ύπνο: τους σεροτονινεργικούς νευρώνες, δηλαδή εξειδικευμένα κύτταρα του κεντρικού νευρικού συστήματος που παράγουν, αποθηκεύουν και απελευθερώνουν σεροτονίνη, και τους GABAεργικούς νευρώνες, εξειδικευμένα κύτταρα του κεντρικού νευρικού συστήματος που παράγουν και απελευθερώνουν γ-αμινοβουτυρικό οξύ, δηλαδή GABA.

Η διεγερσιμότητα των συγκεκριμένων κυττάρων ενισχυόταν όσο τα ζώα παρέμεναν σε κατάσταση εγρήγορσης. Επιπλέον, η παράλληλη ενεργοποίηση των δύο ομάδων ευνοούσε τον ύπνο, ενώ η ταυτόχρονη αναστολή τους περιόριζε τη διάρκειά του σχεδόν κατά 70%.

Προοπτικές για θεραπείες στις διαταραχές του ύπνου

Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τους πληθυσμούς νευρώνων που είναι κρίσιμοι για την τάση προς ύπνο και διευρύνουν τις δυνατότητες της σχετικής έρευνας. Θα μπορούσαν έτσι να οδηγήσουν σε νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις για διαταραχές ύπνου, όπως η αϋπνία.

Ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, William Joo από το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας, ανέφερε: «Μελλοντικές μελέτες θα μπορούσαν να αποκαλύψουν πώς αυτοί οι νευρώνες αλληλεπιδρούν με τον υπόλοιπο εγκέφαλο και πώς δημιουργείται η πίεση για ύπνο σε μοριακό επίπεδο». Πρόσθεσε: «Η ικανότητά μας να μεταβάλλουμε σταθερά τη συμπεριφορά ύπνου μας επιτρέπει επίσης να εξερευνήσουμε τις προσαρμογές στη μακροπρόθεσμη απώλεια ύπνου – κάτι που ενδέχεται να αποκαλύψει τρόπους ενίσχυσης της ανθεκτικότητας απέναντι στη στέρηση ύπνου και σε άλλες φυσιολογικές προκλήσεις».