“Det var bogstaveligt talt sandt: Jeg gik gennem livet i søvn. Min krop havde ikke mere følelse end et druknet lig. Selve min eksistens, mit liv i verden, virkede som en hallucination. En stærk vind ville få mig til at tro, at min krop var ved at blive blæst til jordens ende, til et land, jeg aldrig havde set eller hørt om, hvor mit sind og min krop ville blive adskilt for altid.”
-Fra Sleep, af Haruki Murakami, 1989
Vi har alle været der. Du går i seng, lukker øjnene, lægger dit sind tildækket og venter på, at bevidstheden forsvinder. Et tidløst interval senere vågner du op, frisk og klar til at tage en ny dags udfordringer op (bemærk, at du aldrig kan fange dig selv i færd med at miste bevidstheden!). Men nogle gange slukker din indre verden ikke – dit sind forbliver hypervigtigt. Du vender og drejer dig, men kan ikke finde den velsignede lindring, som søvn er. Årsagerne til søvnløsheden kan være mange, men konsekvenserne er altid de samme: Du er træt den følgende dag, du føler dig søvnig, du tager en lur. Opmærksomheden er svingende, din reaktionstid er langsommere, du har mindre kognitiv-emotionel kontrol. Heldigvis er træthed reversibel og forsvinder efter en eller to nætter med solid søvn.
Vi tilbringer omkring en tredjedel af vores liv i en tilstand af hvile, der er defineret ved relativ adfærdsmæssig immobilitet og nedsat reaktionsevne over for ydre stimuli. Kumulativt svarer det til flere årtiers søvn i løbet af en gennemsnitlig persons levetid. Jeg ved godt, at du tænker: “Ville det ikke være dejligt, hvis vi kunne skære ned på denne “spildte” tid, så vi kunne gøre mere! Da jeg var yngre, levede jeg også efter mottoet “Du kan sove, når du er død”. Men jeg er vågnet op til den kendsgerning, at vi har brug for søvn for at opnå optimal, langsigtet fysisk og mental sundhed.
Mennesket deler dette behov for daglig søvn med alle flercellede skabninger, som alle, der er vokset op med hunde, katte eller andre kæledyr, ved.
En forståelse af søvnens betydning kan observeres ved at betragte selve den biologiske proces. Søvn er homøostatisk reguleret med udsøgt præcision: presset for at gå i søvne opbygges i løbet af dagen, indtil vi føler os søvnige om aftenen, gaber uafbrudt og falder i søvn. Hvis mennesker bliver frataget søvn, oplever de et uimodståeligt behov for at søge hvile – de bliver faktisk “søvnberusede”. Et ældre udtryk fra det 19. århundrede, der er tættere på sandheden, er “cerebral udmattelse”, hvor hjernen kræver hvile.
I min sidste bevidsthedsredux-klumme beskrev jeg, hvordan klinikere definerer søvn ved at registrere hjernebølger fra et net af elektroencefalogram-sensorer (EEG), der er anbragt på den sovende persons hovedbund . Ligesom havets overflade er den elektriske hjerne uophørligt i bevægelse og afspejler de usynlige, små rystelser i hjernebarken under kraniet, som opfanges af EEG-elektroderne. REM-søvn (Rapid Eye Movement) er kendetegnet ved lavspændingsbølger, der er ustabile og hurtigt skiftende i hjernen (paradoksalt nok også typisk for afslappet vågenhed), mens non-REM-søvn er kendetegnet ved langsomt stigende og faldende bølger med større amplitude. Jo dybere og mere hvilende søvnen er, jo langsommere og større er de bølger, der afspejler hjernens hvilende, genoprettende aktivitet. Disse spændingssvingninger, der kaldes deltabølger, kan være så langsomme som én gang hvert fjerde sekund og så hurtige som fire gange i sekundet (dvs. i frekvensområdet 0,25 til fire hertz). Når man undersøger udladningen af individuelle neuroner under dyb søvn, kan man se diskrete off-perioder, hvor nervecellerne holder op med at generere elektrisk aktivitet i 300 til 400 millisekunder. Sådanne tilbagevendende stille perioder, der er synkroniserede i store dele af hjernebarken, er det cellulære kendetegn for dyb søvn.
Microsleep
Min sidste klumme, “At sove med en halv hjerne”, fremhævede den voksende erkendelse blandt søvnforskere af, at vågenhed og søvn ikke er et alt-eller-ikke-fænomen. Bare fordi du sover, er det ikke nødvendigvis ensbetydende med, at hele din hjerne sover. Omvendt har vi, som jeg vil beskrive nu, også lært, at selv når du er vågen, er hele din hjerne måske ikke vågen.
Et eksempel på, at søvnen trænger ind i vågen tilstand, er korte episoder af søvn, der er kendt som mikrosøvn. Disse intervaller kan forekomme under enhver monoton opgave, uanset om man kører lange afstande på tværs af landet, lytter til en højttaler, som taler løs, eller deltager i endnu et uendeligt afdelingsmøde. Man er døsig, øjnene bliver hængende, øjenlågene lukker sig, hovedet nikker gentagne gange op og ned for så at snappe op: bevidstheden forsvinder.
I et forsøg, der forsøgte at undersøge denne tilstand, skulle deltagerne følge et tilfældigt bevægeligt mål på en computerskærm med et joystick i 50 minutter. Selv om denne visuomotoriske opgave er ligetil, kræver den nonstop opmærksomhed, som bliver vanskelig at opretholde efter et stykke tid. Faktisk havde deltagerne i gennemsnit 79 mikrosøvn episoder pr. time, der varede mellem 1,1 og 6,3 sekunder hver, hvilket medførte et fald i præstationsevnen. Mikrosøvn viser sig i EEG-optagelsen ved et nedadgående skift fra aktivitet domineret af alfabåndet (8 til 13 Hz) til svingninger i thetabåndet (4 til 7 Hz).
Perniciøst nok tror forsøgspersoner typisk, at de er opmærksomme hele tiden under mikrosøvn uden at huske nogen periode af bevidstløshed. Denne misforståelse kan være farlig for en person, der sidder i førersædet. Mikrosøvn kan være fatal, når man kører bil eller betjener maskiner som tog eller fly, time efter kedelig time. Under en mikrosøvnepisode falder hele hjernen kortvarigt i søvn, hvilket rejser spørgsmålet om, hvorvidt dele af hjernen kan falde i søvn af sig selv, uden at hele organet bukker under for slumren.
I virkeligheden har de italienskfødte neurovidenskabsforskere Chiara Cirelli og Giulio Tononi, der studerer søvn og bevidsthed ved University of Wisconsin-Madison, opdaget “søvnige neuroner” hos forsøgsdyr, som ikke viste nogen adfærdsmæssige manifestationer af søvn. I denne forskning fik 11 voksne rotter indopereret mikrotråde i deres frontale motoriske cortex, som styrer bevægelser. Sensorerne, der var indsat i det kortikale væv, opfangede både den spænding, der kaldes det lokale feltpotentiale (LFP), som svarer til EEG, og den spiking-aktivitet, som de nærliggende nerveceller udviser. Som forventet var LFP’en i vågen tilstand domineret af hurtige bølger med lav amplitude, der let kunne skelnes fra de større og langsommere bølger, der er karakteristiske for ikke-REM-dyb søvn.
På niveauet af de enkelte neuroner sludrede de vågne dyrs cortikale celler uregelmæssigt og staccatoagtigt over en længere periode. Omvendt oplevede kortikale neuroner under den dybe søvn udprægede “on”-perioder med neuronal aktivitet og “off”-perioder, hvor de er tavse. Denne neuronale tilbageholdenhed forekommer samtidig over hele cortex. Den veksler med regelmæssige on-perioder, hvilket fører til de stigende og faldende hjernebølger, som er kendetegnende for dyb søvn.
Med alt dette vidende besluttede forskerne at undersøge sagen nærmere. I stedet for at lade rotterne gå i seng ved deres sædvanlige sengetid engagerede eksperimentatorerne dyrene i en gnaverudgave af sen nattevideospil, idet de løbende udsatte dem for legetøj og andre genstande, som de kunne snuse til, udforske og lege med. De bankede på buret og forhindrede dem på anden måde i at indtage en sovestilling eller blive søvnige. Efter fire timer med en sådan spænding kunne rotterne endelig slumre.
Som forventet fra tidligere dyre- og menneskeundersøgelser begyndte LFP’erne ved slutningen af søvnmangelfasen at skifte til lavere frekvenser, hvilket er foreneligt med tanken om, at presset for at få dyrene til at sove støt og roligt blev opbygget. Nærmere inspektion af de elektriske signaturer afslørede imidlertid noget uventet: lejlighedsvise, sporadiske, tavse perioder med alle eller de fleste neuroner i den registrerede hjerneregion, uden at dyrene viste hverken adfærdsmæssige eller EEG-manifestationer af mikrosøvn. Disse korte, slukket-lignende episoder var ofte forbundet med langsomme bølger i LFP’en. Det modsatte skete under genopretningssøvnen, mod slutningen af denne sekstimers periode, hvor presset til at sove formodentlig var aftaget. På dette tidspunkt blev store og langsomme bølger i LFP’en mere sjældne, og den neuronale aktivitet blev mere uregelmæssig, som den gjorde under vågen tilstand.
Det ser ud til, at når de er vågne, men søvnløse, viser neuroner tegn på søvnighed, mens de enkelte neuroner efter timers fast søvn begynder at vågne op efter timer med fast søvn. En omhyggelig statistisk analyse bekræftede disse tendenser: antallet af off-perioder steg i løbet af de fire timer, hvor rotterne blev tvunget til at holde sig vågne, og den modsatte dynamik opstod i løbet af genopretningssøvnen.
Et spørgsmål var, om et enkelt neuron faldt i søvn uafhængigt af et andet neuron. Eller var denne forekomst mere af et globalt fænomen, hvor alle neuroner samtidig overgår til en slukket periode? Svaret, der blev opnået ved at implantere et andet array af mikrotråde i et andet kortikalt område – den parietale cortex, et helt andet område end den motoriske cortex – var “ja” til begge spørgsmål.
Klik eller tryk for at forstørre
Det vil sige, at neuroner i begge regioner nogle gange gik ud sammen, mens de på andre tidspunkter gjorde det uafhængigt af hinanden. Men efterhånden som søvntrykket blev opbygget, efter flere timers vågenhed, blev neuronal aktivitet under søvnmangel faktisk mere globalt synkroniseret (som det er tilfældet i dyb søvn). Ligeledes var det mindre sandsynligt, at jo længere dyret sov i genopretningsperioden, jo mindre sandsynligt var det, at langsomme bølger blev påvist samtidigt på begge kortikale steder. Grupper af neuroner kan lettere rekrutteres til at producere de langsomme svingninger, der udgør dyb søvn, når søvntrykket er højt.
Disse resultater tegner et mere nuanceret billede af vågenhed og søvn end det fremherskende, hvor begge tilstande blev anset for at være globale, alt-eller-ingen-tilstande af bevidsthed. I stedet tyder disse data, understøttet af enkelt-neuronoptagelser fra patienter med implanterede mikroelektroder, som lejlighedsvis anvendes i epilepsibehandling, på, at selv når forsøgspersonen er vågen, kan individets neuroner blive trætte og lejlighedsvis tjekke ud. Jo tungere søvntrykket er, jo mere sandsynligt er det, at dette vil ske samtidig mange steder i cortex. Omvendt bliver nogle af disse neuroner efter mange timers hvilende søvn afkoblet fra disse hjernedækkende svingninger og begynder at vågne op.
Men når neuroner går ud af drift under søvnmangel, burde der så ikke være en vis forringelse af præstationsevnen? Disse neuroner må trods alt tjene et eller andet formål, og hvis de døses, burde noget lide under det. For at undersøge dette spørgsmål trænede Cirelli, Tononi og deres samarbejdspartnere rotterne til at række ud med en af deres forpoter gennem en smal åbning for at gribe fat i en sukkerkugle på en hylde. Hvis det gøres klodset, falder pillen af og kan ikke længere hentes.
Læringen af denne opgave engagerer en særlig sektor af den motoriske cortex, der undergår en ændring som følge af træningen. Ved at trawle efter off-perioder, mens dyret rækker ud efter slik, fandt forskerne, at disse huller i neuronal affyring er mere tilbøjelige til at forekomme i den motoriske cortex en brøkdel af et sekund før et mislykket forsøg på at gribe pillen sammenlignet med, når rotten med succes tog en sød godbid op. Faktisk sænkede forekomsten af en enkelt off-periode oddsene for et vellykket forsøg med mere end en tredjedel. Disse virkninger var begrænset til den motoriske cortex og blev ikke set i den parietale cortex, som ikke er engageret af rækkeopgaven. Efterhånden som dyrene fik mere søvnmangel, blev deres samlede præstation forringet, hvilket er typisk for mennesker med søvnmangel.
Lokal søvn
Det, som denne undersøgelse opdagede, er eksistensen af lokal søvn under søvnmangel: isolerede kortikale grupper af neuroner, der kortvarigt går offline, mens dyret efter alt at dømme fortsætter med at bevæge sig rundt og gøre, hvad det gør. Der er større sandsynlighed for, at der opstår lokal søvn, hvis disse neuroner er aktivt engagerede, som det er tilfældet, når de lærer at gribe en sukkerknald. Neuronerne bliver også trætte og løsrevet, hvilket er et mikrokosmos af det, der sker med hele organismen.
Udfra disse data virker det plausibelt, at når presset for at sove øges, øges frekvensen af disse off-hændelser og deres overvægt i cortexen, indtil aktiviteten i hele hjernen pludselig, men kortvarigt bliver synkroniseret, og hjernen falder i dyb søvn – øjnene lukkes, og hovedet nikker. Forsøgspersonen går ind i mikrosøvn.
Søvnen er et fascinerende emne, selv om vi ikke bevidst kan opleve dyb søvn, fordi vores bevidsthed er slået fra. Søvn er et fint reguleret aspekt af vores hjernes daglige cyklus, ligesom solen står op og går ned, en tilstand, hvis funktion fortsat er kontroversiel.
I løbet af det sidste århundrede har klinikere og neurovidenskabsfolk opdaget forskellige søvnfaser (hurtige øjenbevægelser og ikke-rapide øjenbevægelser) og de forskellige regioner i mellemhjernen og hjernestammen, der er involveret i kontrollen af dem. Desuden har disse forskere afmystificeret narkolepsi, hvor patienterne pludseligt og uimodståeligt falder i søvn, mikrosøvn og nu lokal søvn. Hvad bliver det næste?