• Αναζήτηση

Γιατί κοιμόμαστε;

Αφιερώνουμε σε αυτόν σχεδόν το ένα τρίτο της ζωής μας. Αν μας το στερήσουν για καιρό, αρρωσταίνουμε. Είναι λοιπόν άξιον απορίας το ότι ακόμη εξακολουθούμε να μη γνωρίζουμε πραγματικά γιατί κοιμόμαστε.

Αφιερώνουμε σε αυτόν σχεδόν το ένα τρίτο της ζωής μας. Αν μας το στερήσουν για καιρό, αρρωσταίνουμε. Είναι λοιπόν άξιον απορίας το ότι ακόμη εξακολουθούμε να μη γνωρίζουμε πραγματικά γιατί κοιμόμαστε.
Εκ πρώτης όψεως η απάντηση φαίνεται προφανής: κοιμόμαστε προκειμένου ο εγκέφαλος και το σώμα μας να αναπαυθούν και να ανακτήσουν δυνάμεις. Γιατί όμως να μην αναπαυόμαστε έχοντας τη συνείδησή μας ώστε να μπορούμε να προσέχουμε τις ενδεχόμενες απειλές; Και αν η ανάκτηση δυνάμεων σημαίνει ότι γίνονται επισκευές, γιατί αυτές δεν μπορούν να γίνουν ενώ είμαστε ξύπνιοι;
Οι επιστήμονες που μελετούν πώς τα ζώα τρώνε, μαθαίνουν ή ζευγαρώνουν είναι απαλλαγμένοι από το βάρος ερωτήσεων σχετικά με τον σκοπό αυτών των δραστηριοτήτων. Για τους ερευνητές του ύπνου όμως το μεγάλο «γιατί;» αποτελεί ένα πεισματικά επίμονο μυστήριο.
Ο ύπνος είναι ένα φαινόμενο τόσο διαδεδομένο ώστε δεν μπορεί παρά να επιτελεί κάτι χρήσιμο. Ακόμη και οι μύγες δροσόφιλες ή οι νηματώδεις σκώληκες πέφτουν σε περιόδους αδράνειας από τις οποίες είναι λιγότερο δύσκολο να διεγερθούν, κάτι το οποίο υποδηλώνει ότι ο ύπνος είναι μια ανάγκη ακόμη και για τα πιο μικροσκοπικά ζώα. Η παρατήρηση του ζωικού βασιλείου δεν αποκαλύπτει ωστόσο έναν σαφή συσχετισμό ανάμεσα στις συνήθειες του ύπνου και σε κάποια εμφανή ψυχολογική ανάγκη. Τουναντίον η ποικιλομορφία στα διάφορα πρότυπα του ύπνου είναι απίστευτα μεγάλη.
Από 20 ώρες ως λίγα λεπτά στα όρθια
Κάποιες νυχτερίδες κοιμούνται 20 ώρες την ημέρα, ενώ τα μεγάλα φυτοφάγα θηλαστικά συνηθίζουν να κοιμούνται λιγότερο από τέσσερις ώρες την ημέρα. Τα άλογα, π.χ., παίρνουν μικρούς υπνάκους στα όρθια, για μερικά λεπτά κάθε φορά, κλείνοντας τα μάτια τους συνολικά περίπου μόλις τρεις ώρες καθημερινά. Σε ορισμένα είδη δελφινιών και φαλαινών τα νεογέννητα και οι μητέρες τους παραμένουν ξύπνια για έναν ολόκληρο μήνα μετά τον τοκετό.
Ολη αυτή η ποικιλία είναι εκνευριστική για όσους ελπίζουν να ανακαλύψουν μια μοναδική, οικουμενική λειτουργία του ύπνου. «Οι αλλαγές στο σώμα κατά τη διάρκεια του ύπνου ποικίλλουν τρομακτικά στα διάφορα είδη» λέει ο Μάρκος Φρανκ του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια στη Φιλαδέλφεια. «Σε όλα όμως τα ζώα που έχουν μελετηθεί ως τώρα ο εγκέφαλος επηρεάζεται πάντα από τον ύπνο».
Οι περισσότεροι ερευνητές του ύπνου εστιάζουν λοιπόν τώρα στον εγκέφαλο. Το πιο εμφανές χαρακτηριστικό του ύπνου, στο κάτω κάτω, είναι ότι η συνείδηση χάνεται ή τουλάχιστον σε ορισμένα ζώα μειώνεται. Η δε έλλειψη ύπνου οδηγεί σε γνωσιακή παρακμή όχι μόνο στους ανθρώπους αλλά και στους αρουραίους, στις μύγες δροσόφιλες και σχεδόν σε όλα τα άλλα είδη που έχουν μελετηθεί.
Μεγάλο μέρος του ύπνου μας το περνάμε σε ύπνο αργών κυμάτων, ο οποίος είναι επίσης γνωστός ως στάδιο 3 ή βαθύς ύπνος. Κατά τη διάρκειά του παρατηρούνται εύκολα ανιχνεύσιμα κύματα ηλεκτρικής δραστηριότητας σε όλον τον εγκέφαλο, τα οποία προκαλούνται από νευρώνες που πυροδοτούνται συγχρονισμένα περίπου μία φορά ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η φάση εναλλάσσεται με άλλες, όπως ο ύπνος REM, στον οποίο η εγκεφαλική δραστηριότητα μοιάζει με εκείνη που παρατηρείται κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης, και κάποια μεταβατικά στάδια ανάμεσα στις δύο καταστάσεις.
Ο ύπνος των αργών κυμάτων είναι αυτός που εν γένει θεωρείται ότι επιτελεί το έργο που επιτελεί ο ύπνος – όποιο και αν είναι αυτό. Εκτός του ότι φαίνεται να είναι εκείνα που διαφέρουν περισσότερο από τη δραστηριότητα του εγκεφάλου σε εγρήγορση, τα κύματα του αργού ύπνου είναι μεγαλύτερα στην αρχή του, όταν η ανάγκη για ύπνο είναι θεωρητικά μεγαλύτερη, και στη συνέχεια σταδιακά μειώνονται. Αν μάλιστα μείνετε άυπνοι περισσότερο από ό,τι συνηθίζετε, αυτά τα αργά κύματα είναι μεγαλύτερα όταν τελικά κοιμηθείτε.
Επισκευή ή αποθήκευση;


Επισκευή ή αποθήκευση πληροφοριών; Οι νέες θεωρίες συνδυάζουν στον ύπνο και τις δύο λειτουργίες

Οι ερμηνείες για τον ύπνο μπορούν να ενταχθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες: αυτές που σχετίζονται με την επισκευή ή τη συντήρηση του εγκεφάλου και εκείνες στις οποίες θεωρείται ότι ο εν ύπνω εγκέφαλος επιτελεί κάποια μοναδική ενεργή λειτουργία. Υποθέσεις σχετικά με την άποψη της συντήρησης έχουν διατυπωθεί εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα. Κάποτε ήταν της μόδας η ιδέα ότι στον εγκέφαλό μας δημιουργείται όσο είμαστε ξύπνιοι κάποιο είδος τοξίνης η οποία, όταν φθάνει σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο, καθιστά την ανάγκη για ύπνο ακαταμάχητη.

Μια τέτοια ουσία δεν έχει ανακαλυφθεί ποτέ, μια σύγχρονη εκδοχή όμως της θεωρίας της συντήρησης υποστηρίζει ότι κατά τη διάρκεια της ημέρας εξαντλούμε αποθέματα χημικών ενώσεων μεγάλων μορίων οι οποίες είναι απαραίτητες για τη λειτουργία του εγκεφάλου, όπως π.χ. οι πρωτεΐνες, το RNA ή η χοληστερόλη, και ότι αυτά τα αποθέματα αντικαθιστώνται κατά τη διάρκεια του ύπνου. Εχει διαπιστωθεί σε ζώα ότι η παραγωγή τέτοιου είδους μακρομορίων αυξάνεται κατά τη διάρκεια του ύπνου αργών κυμάτων, αν και οι επικριτές της θεωρίας επισημαίνουν ότι οι αριθμοί δείχνουν απλώς έναν συσχετισμό, όχι όμως και ότι τα μόρια αυτά ελέγχουν τον ύπνο.
Η σχολή της μοναδικής λειτουργίας έχει και αυτή μακρύ ιστορικό. Ο Σίγκμουντ Φρόιντ πρότεινε ότι ο σκοπός του ύπνου ήταν η εκπλήρωση των επιθυμιών κατά τη διάρκεια των ονείρων, αν και επιστημονικές αποδείξεις για αυτή την αντίληψη δεν έχουν αναφανεί.
Υπάρχουν ωστόσο ισχυρές ενδείξεις ότι ο ύπνος μεσολαβεί σε μια άλλη λειτουργία του εγκεφάλου, την παγίωση της μνήμης. Οι αναμνήσεις δεν εγγράφονται ανεξίτηλα τη στιγμή που βιώνεται ένα γεγονός. Αντιθέτως, συγκρατούνται μόνο κάποια ευμετάβλητα ίχνη τους ως βραχυπρόθεσμες αναμνήσεις ώσπου οι πιο σχετικές πλευρές της εμπειρίας να μεταφερθούν στη μακροπρόθεσμη αποθήκευση.
Δράση στο replay


Διάφορα πειράματα, σε ζώα και σε ανθρώπους, δείχνουν ότι οι αναμνήσεις που σχηματίζονται είναι ισχυρότερες όταν ανάμεσα στην εκμάθηση και στην ανάσυρση μεσολαβήσει ο ύπνος. Μερικές από τις πιο ισχυρές ενδείξεις υπέρ αυτής της ιδέας εμφανίστηκαν όταν ηλεκτρόδια που τοποθετήθηκαν στον εγκέφαλο αρουραίων έδειξαν ότι μικρές ομάδες νευρώνων «ξαναέπαιζαν» κατά τη διάρκεια του ύπνου μοτίβα δραστηριότητας που είχαν παραχθεί για πρώτη φορά όταν τα ζώα ήταν ξύπνια και εξερευνούσαν το περιβάλλον τους. «Η αναπαράσταση των αναμνήσεων επανενεργοποιείται κατά τη διάρκεια του ύπνου» λέει ο Γιαν Μπορν του Πανεπιστημίου του Τύμπιγκεν στη Γερμανία.
Πολλά εργαστήρια εξακολουθούν να εστιάζουν τις έρευνές τους στο πώς τα συστήματα της μνήμης ενημερώνονται κατά τη διάρκεια του ύπνου, από το 2003 όμως μια νέα ιδέα έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος. Αυτή βρίσκεται ανάμεσα στις δύο κατηγορίες θεωριών συνδυάζοντας τη συντήρηση των νευρωνικών δικτύων με την επεξεργασία των αναμνήσεων.
Η νέα θεωρία αφορά τις συνάψεις, τις ενώσεις που συνδέουν τους νευρώνες και μέσω των οποίων αυτοί επικοινωνούν μεταξύ τους. Γνωρίζουμε ότι όταν σχηματίζουμε νέες αναμνήσεις οι συνάψεις των νευρώνων που εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία γίνονται ισχυρότερες. Η ιδέα στηρίζεται στο ότι ενόσω είμαστε ξύπνιοι σχηματίζουμε διαρκώς νέες αναμνήσεις και επομένως ενισχύουμε τις συνάψεις. Η ενίσχυση αυτή όμως δεν μπορεί να συνεχίζεται επ’ άπειρον, κάτι τέτοιο θα ήταν υπερβολικά δαπανηρό από την άποψη της ενέργειας και τελικά δεν θα υπήρχε τρόπος να σχηματίσουμε νέες αναμνήσεις εφόσον οι συνάψεις μας θα ξεπερνούσαν τα όριά τους.
Η προτεινόμενη λύση είναι ο ύπνος αργών κυμάτων. Απουσία οποιασδήποτε αντιληπτής εξωτερικής ροής πληροφοριών, υποστηρίζει, οι αργοί κύκλοι της πυροδότησης των νευρώνων βαθμιαία μειώνουν οριζόντια τη συναπτική ισχύ, διατηρώντας όμως τις διαρροές ισχύος μεταξύ των συνάψεων έτσι ώστε οι νέες αναμνήσεις να διατηρηθούν.
Η νέα ανερχόμενη «σχολή»



Η μητέρα δελφίνι και το νεογέννητο μπορούν να μείνουν ξύπνιοι ως και έναν μήνα μέχρι να… μάθουν τα βασικά!

Υπάρχουν πλέον πολλά στοιχεία που υποστηρίζουν τη λεγόμενη «θεωρία της συναπτικής ομοιόστασης». Εγκεφαλικές τομογραφίες που έχουν γίνει σε ανθρώπους δείχνουν ότι η φαιά ουσία μας χρησιμοποιεί περισσότερη ενέργεια στο τέλος του «ξυπνητού» μέρους της ημέρας μας παρά στην αρχή του. Ο Τζούλιο Τονόνι και η Κιάρα Τσιρέλι του Πανεπιστημίου του Γουισκόνσιν-Μάντισον, οι οποίοι έχουν προτείνει τη θεωρία, έχουν δείξει ότι σε τρωκτικά και σε δροσόφιλες η συναπτική ισχύς αυξάνεται κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης και μειώνεται κατά τη διάρκεια του ύπνου. Οι επιστήμονες έχουν επίσης δείξει ότι, όταν οι άνθρωποι μαθαίνουν ένα έργο το οποίο χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου, το τμήμα αυτό παράγει πιο έντονα αργά κύματα κατά τη διάρκεια του ύπνου που ακολουθεί. Αυτού του είδους η αποκλιμάκωση γίνεται καλύτερα «offline» λέει ο δρ Τονόνι. «Τότε μπορεί κάποιος να ενεργοποιήσει τον εγκέφαλό του με κάθε είδους τρόπο επειδή δεν χρειάζεται να συμπεριφερθεί ή να μάθει».

Η συναπτική ομοιόσταση δεν έχει πείσει τους πάντες, οπωσδήποτε όμως προσελκύει ιδιαίτερα την προσοχή. Είναι, όπως λέει ο Γιαν Μπορν, «η θεωρία με τη μεγαλύτερη επιρροή στους ερευνητές του ύπνου αυτή τη στιγμή». Ο δρ Φρανκ ωστόσο θα ήθελε από τους Τονόνι και Τσιρέλι να παρουσιάσουν περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τους μηχανισμούς.
Μόνο εξοικονόμηση ενέργειας;
Ούτε ο Τζέρι Σίγκελ έχει πειστεί. Ο νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες εμμένει στην προκλητική θεωρία του ότι ο ύπνος είναι απλώς ένας προσαρμοστικός τρόπος εξοικονόμησης ενέργειας σε ένα χρονικό διάστημα κατά το οποίο δεν κάνουμε κάτι σημαντικό, όπως το να αναζητούμε τροφή ή να αναπαραγόμαστε – πράγματα που είναι πολύ πιο επικίνδυνα από ό,τι το να παίρνουμε έναν υπνάκο σε ένα ασφαλές μέρος. Κατά τον δρα Σίγκελ, οι συνήθειες του ύπνου αντανακλούν την ποικιλία του τρόπου ζωής των ζώων καθώς τα διάφορα είδη κοιμούνται για διαφορετικούς σκοπούς.
Είναι βεβαίως πιθανόν ένα φαινόμενο τόσο σύνθετο όσο ο ύπνος να επιτελεί ένα πλήθος λειτουργιών, συμφωνεί ο Τζιμ Χορν, ο οποίος μελετά την επίδραση της έλλειψης του ύπνου στην υγεία στο Πανεπιστήμιο του Λάφμπορο στη Βρετανία. Και μέσα στην πολυπλοκότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου ο ύπνος μας πιθανώς να είναι η πιο πολύπλοκη από όλες τις πλευρές του.
Ισως λοιπόν να μην είναι περίεργο ότι οι θεωρίες για τη λειτουργία του ύπνου είναι τόσο διαφορετικές. Το να βρουν αν το μεγάλο «γιατί;» του ύπνου έχει μία μοναδική, ξεχωριστή λύση ή αν απαιτεί μυριάδες απαντήσεις μάλλον θα κρατήσει ξάγρυπνους τους βιολόγους για αρκετό καιρό ακόμη.

Ο κ. Λίαμ Ντρου είναι νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια στη Νέα Υόρκη.

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ

Science
Σίβυλλα
Helios Kiosk