Spavaš li mirno?
Pozdravljeni v oddaji Frequenza della scienza, kjer bomo tokrat na dolgo in široko razpravljali o ritmih spanja, spalnih navadah in pomenu spanja za zdravje. K tej temi smo sicer v preteklosti že večkrat pristopali z različnih vidikov, vendar se bomo danes osredotočili predvsem na pomen cirkadianih ritmov za spanje, kompatibilnost našega kronotipa z družbenimi zahtevami ter učinke popoldanskih počitkov.
Živimo v štiriindvajseturnem ciklu dneva in noči. V tem intervalu predvidljivo nihajo svetlobna intenziteta, temperatura, vlažnost in številni drugi parametri. Živi organizmi so se prilagodili na te dnevne oscilacije z razvojem cirkadianih ritmov. Gre za molekularne mehanizme oziroma nekakšno notranjo uro organizmov, ki je odgovorna za vedenjske, mentalne in fizične spremembe, ki se ponavljajo v štiriindvajset urnih intervalih. Ena najbolj očitnih funkcij, ki jih nadzirajo cirkadiani ritmi, je cikel budnosti in spanja, poleg tega pa nadzirajo še številne druge telesne funkcije – od prehranjevalnih navad do telesne temperature.
Cirkadiano ritmičnost živih organizmov so ljudje opazili že daleč v preteklosti. O tem spregovori profesorica Damjana Rozman z Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani.
Cirkadiani ritmi so se pojavili že zelo zgodaj v razvoju življenja na Zemlji. Opazimo jih že pri prokariontih, kot je denimo cianobakterija Synechocystis. Izjemno zanimivo je, da so mehanizmi prokariontskih cirkadianih ritmov precej drugačni kot pri evkariontih. Profesorica Rozman nam razloži.
Zelo verjetno gre torej za dva procesa, ki sta med evolucijo nastala neodvisno, po evolucijski ločitvi prokariontov in evkariontov. Neodvisen razvoj funkcijsko podobnih lastnosti na dveh točkah v evoluciji pogosto nakazuje, da ima ta lastnost velik pomen za preživetje organizmov.
Ker bomo danes govorili predvsem o pomenu cirkadianih ritmov za ljudi, se sedaj osredotočimo na molekularne mehanizme, ki stojijo za njimi pri človeku in ostalih sesalcih. Vlogo centralne cirkadiane ure pri sesalcih zavzema suprakiazmatično jedro. To je majhen predel v delu možganov, ki ga imenujemo hipotalamus.
Praktično vse sesalske celice gene izražajo v nihajočem ritmu. Molekularni temelj ritmičnosti je transkripcijska povratna zanka, pri kateri sodelujejo proteini BMAL1, Clock, Per in Cry. Več nam pove profesorica Damjana Rozman.
IZJAVA
Izražanje cirkadianih genov v tkivih tako niha s frekvenco približno štiriindvajset ur. Za popolno sinhronizacijo s štiriindvajsetimi urami v dnevu poskrbi signal iz okolja v obliki svetlobe. Suprakiazmatično jedro namreč pridobiva informacije o svetlobi v okolju prek specifičnih nevronov, ki izhajajo iz mrežnice. S pomočjo pridobljenih svetlobnih signalov lahko suprakiazmatično jedro sinhronizira nihanje v izražanju genov v svojih celicah.
Suprakiazmatično jedro z zunanjim štiriindvajseturnim ciklom sinhronizira tudi tako imenovane periferne cirkadiane ure v celicah ostalih tkiv. Slikovito nam pomen tega organa pri periferni sinhronizaciji predstavi profesorica Rozman.
V procesu periferne sinhronizacije je ključen hormon melatonin. Celoten proces nam opiše somnologinja doktorica Barbara Gnidovec Stražišar.
Cirkadiani ritmi torej sodelujejo pri ogromnem številu procesov v našem telesu, po glasbenem premoru pa se bomo posvetili predvsem vplivu cirkadianih mehanizmov na naše spanje in spalne navade.
Bombay Bicycle Club - Eat, Sleep, Wake (Nothing But You)
Poslušate oddajo Frequenza della scienza, kjer danes govorimo o cirkadianih ritmih in spanju. Do sedaj smo v oddaji slišali, kaj so cirkadiani oziroma dnevno-nočni ritmi in kako delujejo pri človeku. Kako pa se povezujejo s spanjem? Spanje je eden izmed procesov, ki jih nadzoruje cirkadiana ura in že stoletja fascinira tako stroko kot širšo javnost.
Zakaj se je spanje sploh razvilo? Kaj je bila njegova prvotna vloga in katere funkcije danes opravlja pri ljudeh? Odgovore na ta vprašanja znanstveniki in znanstvenice pogosto iščejo s pomočjo evolucijskih analiz. Pri tem se z analizo osredotočijo na človeku evolucijsko najmanj sorodne organizme, ki še kažejo vedenja, podobna človeškemu spanju. Da lahko take organizme poiščemo, pa je najprej treba definirati, kaj spanje sploh je.
Spanje je stanje mirovanja organizma, pri katerem se organizem slabše odziva na šibke dražljaje iz okolja. Hkrati pa je to stanje hitro reverzibilno ob stimulaciji organizma z močnejšimi dražljaji. Ta lastnost ločuje spanje od drugih neaktivnih stanj, kot je na primer koma. Še ena značilnost spanja je tako imenovani homeostatski odziv – ob pomanjkanju spanja se organizem odzove globljim spancem, kar lahko zaznamo s povečanjem moči dražljaja, ki je potreben, da se organizem prebudi.
Po tej definiciji opazimo spanje že izjemno zgodaj v razvoju življenja. Prvič se pojavi že pri meduzah, ki nimajo razvitega niti centralnega živčevja. To podre ukoreninjeno predstavo, da gre pri spanju za nekakšen počitek možganov. Očitno osnovne funkcije spanja niso vezane na centralno živčevje, temveč je lahko spanje v osnovi namenjeno splošnejši preusmeritvi energije v metabolične procese, ki jih telo med budnim stanjem ne more prioritizirati. To hipotezo podpirajo tudi nova odkritja o pomenu spanja. Primer nam zaupa doktorica Barbara Gnidovec Stražišar.
Na močno povezavo med metabolizmom in spanjem kažejo tudi genetske raziskave, ki povezujejo motnje spanja z geni, udeleženimi v presnovi. Kaj pa so še vse ostale funkcije spanja, ki so se razvile med evolucijo? Nekaj nam jih našteje doktorica Gnidovec Stražišar.
IZJAVA
Vrnimo se nazaj na povezavo med cirkadianimi ritmi in spanjem. Dnevni vzorci spanja se zelo razlikujejo med živalskimi vrstami. Afriški sloni denimo spijo le dve uri na dan, medtem ko so koale toliko časa budne. Kljub razlikam pa pri vseh vrstah obstajajo dnevni vzorci spanja, ki jih uravnava notranja cirkadiana ura.
V cirkadiani regulaciji spanja je udeleženih več signalnih poti. Suprakiazmatično jedro oziroma notranja biološka ura čez dan spodbuja nevrone, da izločajo nevropeptid oreksin. Ta namreč spodbuja budnost v našem telesu. Hkrati pa je naloga suprakiazmatičnega jedra tudi aktivno zaviranje delovanja tako imenovanega spalnega stikala, ki se nahaja v hipotalamusu. Poleg naštetih funkcij so pomembne še številne druge, predvsem uravnavanje izločanja hormona tême, melatonina, ki spodbuja spanje, ter kortizola, ki se v največji meri izloča zjutraj in stimulira budno stanje telesa.
Suprakiazmatično jedro je torej notranji oscilator s pomembnim vplivom na spanje. Tudi če se povsem izoliramo od vplivov okolja, lahko opazimo enak štiriindvajseturni vzorec cirkadianega ritma prek dneva in noči. Ta narekuje vrhunec budnosti in utrujenosti v dnevu neodvisno od tega, ali smo spali ali ne, in je zato razmeroma stabilen.
Vendar čas nastopa najvišje in najnižje točke delovanja cirkadianega ritma ni enak za vse ljudi. Za nekatere posameznike in posameznice vrhunec budnosti nastopi zgodaj zjutraj, zaspani pa postanejo zgodaj zvečer. Drugi doživijo naval budnosti in zaspanosti kasneje v dnevu. Spet tretji pa so nekje vmes. Te razlike v naravni nagnjenosti posameznikov, da zaspijo in se zbudijo ob določenem času v dnevu, določa njihov kronotip.
Pri različnih kronotipih gre torej za fenotipske razlike v izražanju cirkadiane ritmičnosti. Pri tem kronotip ne vpliva samo na preferenčni čas za spanje in jutranje vstajanje, temveč tudi na apetit, čas dviga in spusta telesne temperature ter čas najvišje telesne in kognitivne zmogljivosti. Razlike med ljudmi v cirkadiani ritmičnosti se izražajo na spektru od jutranjih do večernih tipov, navadno pa razlike opišemo s tremi različnimi vrstami kronotipov. Te nam predstavi doktorica Vita Štukovnik s Filozofske fakultete Univerze v Mariboru.
Izraznost kronotipa določa več dejavnikov, v veliki meri pa je genetsko pogojen. Če smo torej večerni tip in za službo ali šolo težko vstanemo zgodaj zjutraj ali pa nam je kot jutranjim tipom izziv bedeti dolgo v noč, lahko za to krivimo svojo biologijo. O genski komponenti kronotipa spregovori doktorica Vita Štukovnik.
Genska predispozicija za določen kronotip pa se lahko izraža v interakciji s konkretnim okoljem. Eden izmed zunanjih dejavnikov, ki vpliva na izražanje kronotipa, je denimo svetloba. Določene študije namigujejo, da lahko na njegov razvoj vpliva celo letni čas, v katerem smo rojeni, in sicer zaradi različne količine svetlobe v dnevu. Poleg svetlobe pa na izražanje kronotipa vpliva tudi starost. Več o tem nam pove doktorica Vita Štukovnik.
Pri mladostnikih in mladostnicah opažamo zakasnjen dvig melatonina, ki narekuje začetek spanca. Tako je pričakovanje, da mladostnice zaspijo ob desetih zvečer in se zbudijo ob sedmih zjutraj, podobno, kot če bi od njihovih staršev zahtevali, da zvečer zaspijo že ob sedmih in se zjutraj prebudijo ob štirih. Pri nagnjenosti mladostnikov h kasnejšemu večernemu uspavanju in jutranjemu vstajanju pogosto ne gre za zavestno izbiro, temveč za njihov biološki ustroj. Vendar razlogi, zakaj do te zakasnitve kronotipa v mladostništvu sploh pride, niso povsem jasni.
Premik mladostnic in mladostnikov proti večernemu tipu zanje v kombinaciji s preranim začetkom pouka predstavlja pogoje, ki povsem nasprotujejo mladostniški biologiji. O težavah v zvezi s prezgodnjim začetkom pouka ter pozitivnih vplivih kasnejšega začetka pouka nam pove doktorica Štukovnik.
IZJAVA
Razmislek o kasnejšem pričetku pouka je vsekakor ključnega pomena, če želimo izboljšati duševno in fizično zdravje mladih, njihovo počutje in akademsko udejstvovanje. Težave s prilagajanjem lastnega cirkadianega ritma ritmom naše družbe pa se včasih z odraslostjo ne prenehajo. V nadaljevanju bomo prisluhnili temu, kaj se zgodi v primeru, ko so cirkadiani ritmi moteni. Pred tem pa pojdmo za boljše počutje raje še malo spat.
Lepo pozdravljeni v oddaji Frequenca Della Scienca, ki jo danes posvečamo spanju. Do sedaj smo se podrobno spoznali s cirkadianimi ritmi in kronotipi. Nazadnje smo govorili o tem, da neusklajenost biološke notranje ure in zahtev zunanjega okolja predstavlja težave za mladostnike in mladostnice. V nadaljevanju pa ugotavljamo, da ta neskladnost ni problematična samo zanje, saj lahko v določenih primerih pride do razvoja katere od cirkadianih motenj spanja.
Skupno značilnost cirkadianih motenj predstavlja motnja v času spanja. Sicer je lahko vzrok za njihov nastanek neposredna disfunkcija na nivoju suprakizmatičnega jedra, vendar pa gre najpogosteje predvsem za motnje v spalnih vzorcih zaradi neusklajenosti notranje telesne ure z zahtevami okolja. Doktorica Vita Štukovnik predstavi različne vrste motenj cirakdianih ritmov, kot so opredeljene v mednarodni klasifikaciji motenj spanja ICSD 3.
Jet lag je motnja cirkadianega ritma, ki se pojavi pri potovanju čez več časovnih pasov. Hitrost potovanja je v takih primerih mnogo prehitra, da bi se naša notranja biološka ura pravočasno prilagodila na čas lokacije, kamor potujemo. Poznamo pa tudi socialni jet lag. V tem primeru je izvor neskladje med posameznikovimi dnevno-nočnimi ritmi ter zahtevami okolja. Ti narekujejo, kdaj je čas za druženje, prehranjevanje, telovadbo ter denimo obiskovanje šole ali službe. Tako lahko družbeni pritiski povzročajo, da ne moremo slediti svojemu notranjemu ritmu. Kot smo že omenili, je to težava predvsem za ljudi z večernim kronotipom.
Socialni jet lag sicer ni opredeljen v mednarodni klasifikaciji motenj spanja, a se s klasificiranimi motnjami lahko prepleta. Pri fazi z zakasnjenim uspavanjem posamezniki in posameznice zaradi svojega poznega kronotipa ne morejo slediti svojim urnikom. Med tednom se njihov spalni dolg kopiči, zato za vikend spijo dlje. Ritem spanja je tako lahko popolnoma drugačen za vikend, kot je med tednom, in terja vsakotedensko prilagoditev notranjih ritmov.
Z izredno zahtevnimi pogoji, na katere se mora notranja biološka ura prilagoditi, se denimo soočajo izmenske delavke in delavci, predvsem v nočnih urah. Pri tem poznamo različne oblike izmenjevanja dopoldanskih, popoldanskih in nočnih izmen. Vse oblike pa so problematične tako z vidika kakovosti spanja, kot z vidika telesnega in duševnega zdravja.
Izmensko delo se povezuje z različnimi vrstami bolezni, med drugim z rakavimi in srčno-žilnimi obolenji, diabetesom ter povišanim krvim tlakom. Poleg tveganja za razvoj telesnih bolezni pa izmensko delo predstavlja tudi tveganje za razvoj duševnih motenj, o katerih nam več pove klinična psihologinja doktorica Štukovnik.
Ustrezna zaščita izmenskih delavk in delavcev je v takih primerih zelo pomembna. Tako je nujno sprejeti sistemske ukrepe na nivoju organizacij, ki bi omogočale dolgoročno ohranjanje njihovega zdravja. Ne glede na prilagoditve in ukrepe, ki jih uvedemo za nočne delavce, pa ti ne izničijo negativnih posledic tovrstne oblike dela. Nasveti, ozaveščenost in omogočanje primernega počitka jim sicer lahko nekoliko olajšajo vsakdan, vendar pa je dolgoročno najboljša rešitev za izboljšanje kakovosti življenja delavcev in delavk minimiziranje nočnega dela, kadar je to le mogoče.
Do sedaj smo podrobno pregledali delovanje cirkadianih ritmov, medosebne razlike v njihovi izraznosti ter pojasnili, kako lahko pride do motenj v njihovem delovanju. Vendar pa cirkadiani ritmi predstavljajo zgolj enega od mehanizmov, ki uravnavajo spanje. Drugi pomemben vpliv predstavljajo homeostatski mehanizmi, a v te vode bomo kot morski psi zaplavali po glasbenem premoru.
Unknown Mortal Orchestra - Swim and Sleep (Like a Shark)
Pozdravljeni nazaj, poslušate oddajo Frequenza della scienza. Pred glasbenim vložkom smo poslušali o cirkadianih ritmih, kronotipih ter motnjah cirkadianega ritma, ki se lahko pojavijo. Sedaj pa se posvetimo drugemu mehanizmu, ki vpliva na naše spanje.
Homeostatska uravnava spanja, znana tudi kot proces S, je mehanizem, ki regulira spanje glede na potrebe organizma. Tekom dneva se nam kopiči potreba po spanju ali spalni pritisk, ki ga čutimo kot zaspanost. Ko spalni pritisk postane dovolj močan in je usklajen s cirkadianim ritmom, zaspimo. Edini do zdaj širše sprejet molekularni mehanizem je precej preprost. Razloži nam ga somnologinja Barbara Gnidovec Stražišar.
Sam mehanizem homeostatskega uravnavanja spanja je sledeč. Če spimo manj ali slabše kot bi bilo optimalno, bomo naslednjič hitreje dosegli prag spanja, ko bomo zaspali, pa bomo spali dlje. Poleg dolžine pa se glede na našo potrebo po spanju spremeni tudi njegova globina. Spanje je namreč ciklično tudi v svoji sestavi, delimo pa ga na različne faze. Več o tem nam pove zdravnica Gnidovec Stražišar.
Faze mirnega spanja se delijo dalje …
Vsakemu se kdaj zgodi, da nas homeostatski pritisk za spanje ulovi, preden je za to primeren čas po cirkadianem ritmu. Tako po neprespani noči ter obilnem kosilu zaspimo kar sredi dneva na kavču. Takrat naš vzorec spanja ni več monofazen, kot je značilno za ljudi, temveč se spremeni v bifaznega. Monofazno spanje pomeni, da potreben spanec organizem pridobi v enem strnjenem obdobju. Bifazen vzorec spanja pa je spanje v dveh delih, ki sta lahko približno enako dolga ali pa se v dolžini razlikujeta.
Polifazen spanec je spanec, ki je razdrobljen na več krajših časovnih intervalov v dnevu. Tako spijo denimo domače mačke in drugi manjši sesalci.
Živali, ki spijo monofazno, v dnevu celokupno porabijo manj časa za spanje, kar pomeni, da je ta oblika spanja verjetno učinkovitejša. Pri ljudeh se vzorec spanja med razvojem spremeni, saj kot dojenčki spimo po polifaznem režimu spanja, ki se kasneje spremeni v monofaznega. Več o tej spremembi Gnidovec Stražišar.
Čeprav niso najbolj naravni, saj je bolje, da odrasli spimo samo ponoči, pa popoldanski počitki niso enoznačno slabi. Kako dnevni počitek vpliva na nas, je odvisno od njegovega trajanja. Sodeč po raziskavah, je popoldanski počitek najbolj učinkovit, če se iz njega prebudimo po desetih minutah. Do takrat namreč še ne preidemo v globoko fazo spanca in se tako zbudimo brez večjih težav, s tem pa se počutimo osvežene.
Po kratkem dremanju se pomembno izboljša posameznikov delovni spomin. Ta zajema sposobnost procesiranja informacij, logičnega sklepanja in odločanja. Zaradi takojšnje učinkovitosti so takšni počitki znani tudi kot power naps. Kratek popoldanski spanec je boljši tudi z vidika homeostatskega uravnavanja spanja. Ker dremež ne traja dolgo in ne doseže globokega spanja, ta ne bo očitno zmanjšal spalnega pritiska. Tako bosta zvečer naša cirkadiana ura in homeostatski mehanizem usklajena, kar pomeni, da bomo z lahkoto zaspali, spanec pa bo kakovosten.
Kadar spimo dlje ali pa smo pred dnevnim počitkom močno utrujeni, je verjetno, da bomo hitro prešli v globoko spanje. Za globoko spanje so značilni počasni valovi, ki so posledica zmanjšane možganske aktivnosti. Če nas v takem primeru budilka prebudi iz globokega spanja, bo nastopilo stanje spalne pijanosti. Takrat se bomo še nekaj časa po prebujanju počutili izrazito utrujene in upočasnjene, po začetnem obdobju pa se bodo naši možgani dokončno zbudili in vzpostavili normalno aktivnost.
Če med popoldanskim počitkom dosežemo fazo spanja s počasnimi valovi, to je NREM3, bo ta vplival na konsolidacijo oziroma prepis kratkoročnega spomina na dejstva, letnice, in podobne podatke, ki jih izražamo z besedami, v dolgoročni spomin. Konsolidacija spomina je rezultat dveh procesov. Prva je sinaptična konsolidacija, pri kateri se zaradi preteklih vzorcev proženja sinaptični prenos med nevroni okrepi. To naj bi bila osnova za učenje in spomin. Drug proces je sistemska konsolidacija, ki lahko traja leta in ki se pojavlja med spanjem. Do te pride, ko se spomini iz začasne hrambe v hipokampusu prepišejo v možgansko skorjo, kjer so zapisani dolgoročno.
Poleg konsolidacije je faza globokega spanja pomembna tudi pri globalnem sinaptičnem depotenciranju. S potenciacijo vzpostavljamo spomine tako, da krepimo sinaptične prenose. Depotenciacija pa je obratni proces, pri katerem se sinaptični prenos ošibi, ker je premalokrat uporabljen. Med spanjem zato pride do nekakšne ponastavitve sinaps v hipokampusu. Nekateri spomini se prepišejo iz kratkoročnih v dolgoročne, drugi kratkoročni spomini pa se s šibenjem prej potenciranih sinaps izgubijo. Tako nastane prostor za vzpostavitev novih vzorcev draženja, torej prazen prostor za zapisovanje novih kratkoročnih spominov.
Dnevni počitek, ki doseže fazo NREM3, je tako lahko koristen za ohranjanje kognitivnih funkcij in konsolidacijo spomina. Vendar pa ima lahko popoldansko spanje tudi negativne posledice. Novejša študija, ki je med drugim ugotovila dedno komponento nagnjenosti k dremanju, je popoldansko spanje povezala z večjim obsegom pasu in višjim krvnim tlakom. Že predhodne raziskave so pogosto pokazale povezavo med pogostim spanjem v popoldanskem času in debelostjo, povišanim krvnim tlakom ter celo umrljivostjo. Paradoksalna je ugotovitev, da je pogosto dremanje povezano s hitrejšim kognitivnim upadom.
Pomembno je omeniti, da te raziskave niso pokazale vzročne povezanosti, kar pomeni, da so povezave lahko obratne. Torej, enakovredno mogoče je, da posamezniki s kognitivnim upadom več dremajo, ker pride do porušenja njihovega cirkadianega ritma, posamezniki z debelostjo pa dremajo več zaradi konstanega stanja vnetja v njihovih telesih, ki lahko vodi v prekomerno spanje. Bolj zagotovo pa lahko rečemo, da je dnevni počitek lahko škodljiv predvsem za tiste, ki imajo že tako težave s spanjem. Več nam pove doktorica Gnidovec Stražišar.
Vsi se lahko strinjamo, da je spanje torej izjemnega pomena za naše zdravje in dobro počutje. Notranja biološka ura in homeostatski mehanizmi nam narekujejo, kdaj nastopi naša večerna zaspanost in kdaj se zjutraj zbudimo. Pri tem se je dobro zavedati, da se ljudje med seboj razlikujemo v kronotipih. Važno je, da svoj kronotip poznamo ter mu čim bolj prilagodimo svoje spalne navade. Eden izmed načinov prilagoditve je dnevni spanec, ki pa ni najboljša rešitev, saj lahko vodi v neujemanje cirkadianega in homeostatskega mehanizma, kar povzroči še kasnejši nastop nočnega spanca in mu slabša kvaliteto.
Upamo, da boste tako pozorno, kot ste poslušali današnjo oddajo Frequenza della scienza, poslušali tudi svojo cirkadiano uro. Po zalogaju informacij, ki ste jih pridobili danes, pa si zaslužite še en dober popoldanski počitek.
S cirkadianimi ritmi sta se zibala vajenec Luka in mentor Uroš. Zvečer pred oddajo ni mogla zaspati vajenka Katja, medtem ko pred dremanjem nič ni ustavilo vajenke Ajde. Naposled sta ju le zbudila mentorica Ela in mentor Luka. Celo noč je nad njimi bdela Rebeka.
Lektorirala je Barbara.
Brali sva Pia in Špela.
Tehniciral je Filip.
Dodaj komentar
Komentiraj