"Miközben ébren vagyunk, az alvás iránti szükségletünk fokozatosan növekszik. Ha pedig ennek ellenére megfosztjuk magunkat a pihenéstől, az olyan agyi funkciók, mint akár a figyelem vagy a döntéshozatal, egyre inkább romlani kezdenek, egyszersmind egyre nehezebben tudunk ellenállni az alvás csábításának. Ilyenkor nem számít az sem, hogy éppen egy kanapén ülünk-e vagy dolgozunk - ha alvásigényünket elnyomjuk, előbb-utóbb mindenképpen összeomlunk" - írja a The Conversation oldalán megjelent közös cikkében Lukas B. Krone, Vladyslav Vyazovskiy és Molnár Zoltán, az Oxfordi Egyetem idegtudományi kutatói. Hozzáteszik, bár az alvás létfontosságú az ember számára, mostanáig nem volt pontosan tisztázott, az agy mely része határozza meg, mikor érezzük fáradtnak magunkat. A három kutató és munkatársaik ugyanakkor egy, a Nature Neuroscience című folyóiratban megjelent tanulmányukban arra a következtetésre jutottak, hogy az alvásigény felmérésében az agykéreg játszik kulcsszerepet.
Nemcsak egy belső óra, hanem egy homokóra is segít
A kutatók cikke szerint két eszközt is alkalmaz agyunk annak érdekében, hogy biztosan elegendő alváshoz jussunk: egy órát és egy homokórát. Biológiai óránk teszi lehetővé, hogy szervezetünk működése egy 24 órás ritmust kövessen. Ismert, hogy a belső órát a szuprakiazmatikus mag irányítja, egy apró terület agyunk mélyén. Ez koordinálja a különböző szervek működési ritmusát, illetve segíti, éjszaka aludjunk, reggel pedig felébredjünk. A biológiai óra viszont inkább csak egy afféle irányadó, mintsem az alvás legfőbb szabályzója. Ehelyett agyunk egy homokórát alkalmaz az alvásigény nyomon követésére. A homokóra lassanként kiürül, miközben ébren vagyunk, majd feltöltődik, amikor alszunk. Ez az oka, miért tudunk szükség esetén tovább ébren maradni, hogy aztán bepótoljuk az alváshiányt később egy délutáni szieszta vagy hosszabb éjszakai alvásidő révén.
Ellentétben azonban a belső órával, a homokóra pontos helye az agyban sokkal kevésbé ismert a tudósok előtt. Nagyjából egy évszázaddal ezelőtt Constantin von Economo bécsi neurológus még úgy hitte, a hipotalamusz elülső része, valamint az előagy és az agytörzs találkozása lehet esszenciális az alvás-ébrenlét ciklusa szempontjából. Azóta a különböző kutatások számos olyan lehetséges központot azonosítottak, amely egyfajta kapcsolóként váltogathatja az agy ébrenléti és alvási fázisát. Senki sem bukkant még azonban időmérő központra.
Egyes kutatók azt is felvetették, hogy talán az agy nem is méri az ébren töltött időt, hanem inkább azt figyeli, mennyire kell erősen dolgoznia, amikor ébren vagyunk, és ennek megfelelően állítja be a szükséges alvásmennyiséget. Egy, az elmélet alátámasztása érdekében 2011-ben kiadott tanulmány felfedezte, hogy az agykéreg egyes önálló területei rövid időre ki tudnak kapcsolni, amennyiben túlpörögnek, míg az agy többi része továbbra is éber marad. A szerzők ezeket az átmeneti leállásokat lokális alvásként fogalmazták meg, és úgy vélték, hogy a mechanizmus az agysejtek helyreállítását teszi lehetővé. Csakhogy amíg az ember talán észre sem veszi a lokalizált leállásokat, azok kihatással lehetnek a teljesítményére - például akkor, amikor éppen autót vezet.
Tényleg az agykéreg lehet a karmester
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Az Oxfordi Egyetem három kutatója cikkében megjegyzi, hogy agyunk működési hatékonysága meglehetősen alacsony lenne, ha az agykéreg egyes önálló részei bármikor alvásba merülhetnének, amikor csak úgy érzik, szükségük van rá. Emiatt is gondolja úgy sok szakértő, hogy az agykéreg nemcsak lokális alvást indíthat be, hanem a fő alvásközpontokat is ez az agyi struktúra aktiválja. Az elmélet ellenőrzése érdekében az oxfordi kutatók elvégeztek egy egérkísérletet, ahol a rágcsálók agykérgében inaktiváltak egy sejtcsoportot, meggátolva ezáltal, hogy az agykéreg jeleket tudjon küldeni más neuronoknak.
A kísérlet eredményei azt mutatták, hogy a kontrollcsoport tagjaihoz képest az érintett állatok naponta átlagosan három órával hosszabb ideig maradtak ébren, és gondjaik adódtak az elalvással, ha a szokásos alvásidejükbe nyúlóan ébren tartották őket. Viszont amíg a homokóra látszólag lassabban pergett az esetükben, addig belső órájuk nem változott. Még ha néhány napra folyamatos sötétségbe is zárták őket, az egerek ugyanúgy megőrizték megszokott alvás-ébrenlét ritmusukat, mint a sértetlen agykérgű társaik. "Ki tudtuk mutatni, hogy az agykéreg fontos szerepet tölt be az alvás szabályozásában, továbbra sem tudjuk azonban, miért éppen ez az agyi régió szabályozza alvásigényünket" - teszik hozzá a kutatók.
Mint írják, az agykéreg az egyik legkomplexebb agyi régió. Képes tartósan átformálni a strukturális kapcsolatait annak érdekében, hogy új emlékeket tároljon el, a régieket pedig törölje, és hatalmas energiákat emészt fel az az információfeldolgozás során. Bár elméletileg bármely neuron rendelkezhet azzal a mechanizmussal, amely lehetővé teszi, hogy kikapcsoljon, még mielőtt a túlhasználat okán kárt szenvedne, mindazonáltal az agykéreg lehet az a régió, amelynek a leginkább szüksége van az alvásra. Emiatt aztán elsőként küldhet olyan jeleket, hogy elfáradtunk, meghatározva egyszersmind, mennyi alvásra lenne szükségünk.
Az agykérgen keresztül lehetne kezelni az álmatlanságot?
"Ha az agykéreg ennyire fontos szerepet játszik abban, hogy fáradtnak érezzük magunkat, akkor vajon manipulálhatjuk-e valamiként, megváltoztatva ezáltal alvásigényünket?" - teszik fel a kérdést a cikk szerzői. Mint írják, az elmúlt években több módszert is kifejlesztettek világszerte abból a célból, hogy kívülről lehessen stimulálni az agyat akár elektródatapaszokkal, akár mágneses tekercsekkel. A különféle eljárások közös pontja, hogy elektromos töltéseket generálva módosítják azokat az elektromos jeleket, amelyeket a neuronok hoznak létre az egymás közötti kommunikáció során. Magyarán a kutatók így képesek lehetnek módosítani egy specifikus agyi terület aktivitását - például az agykéregét is.
Ez is érdekelhet
Mi több, egy 2016-ban a Neuropsychopharmacology című tudományos folyóiratban közzétett tanulmány szerint az e célra kifejlesztett eljárások legalább egyike átmenetileg valóban éberebbé teheti az agyat, csökkentve mintegy 25 perccel az alvásmennyiséget az elkövetkező éjszaka. Közel sem tűnik lehetetlennek tehát, hogy akár már a közeljövőben hasonló beavatkozások célpontjává válik majd az agykéreg az alvásigény manipulálása céljából. Arra azonban nyomatékosan felhívják a figyelmet az oxfordi kutatók, hogy még ha mindez valósággá is válik, az sem jelenti szükségszerűen, hogy képesek leszünk kevesebbet aludni és többet dolgozni, mint jelenleg. Az alvásigény elnyomása veszélyes lehet, hiszen az alvásnak számos létfontosságú, de egyelőre kevésbé értett funkciója van szervezetünk és agyunk számára. "Sokunknak azonban, akik számára nehézséget jelent az elalvás, az agykéreg manipulációja egy lehetőséget kínálhat az álomba merülésre, amikor hiába számoljuk a bárányokat" - hangsúlyozzák a kutatók.
Legjobban: