Kemija, ki nas uspava

Leta 1938 sta raziskovalec spanja Nathaniel Kleitman in njegov asistent Bruce Richardson kar 32 dni odrezana od sveta taborila v temačnih globinah Mamutove jame v Kentuckyju v ZDA. Zanimalo ju je, ali se bo njun cikel budnosti in spanja spremenil, če ne bo izpostavljen zunanjim signalom menjavanja dneva in noči.



Ugotovila sta, da imamo ljudje notranjo uro, ki uravnava menjavanje budnosti in spanja tudi v odsotnosti sončne svetlobe. Danes vemo, da za notranjo telesno uro, ki nam pove, kdaj je dobro, da gremo v posteljo, skrbi molekula z imenom melatonin. Ko se stemni, se koncentracija te molekule v možganih poveča, proti jutru, ko posijejo prvi sončni žarki, pa se njena koncentracija zmanjša. Perioda nihanja koncentracije je dokaj stalna in nam pomaga, da postanemo zvečer zaspani, zjutraj pa naj bi zaspanost minila.

Čeprav je dnevna perioda nihanja koncentracije melatonina univerzalna, se ljudje vseeno razlikujemo po tem, kdaj se nas loti zaspanost in kdaj smo najbolj budni. Kot kažejo raziskave, se približno 40 odstotkov populacije raje zbuja bolj zgodaj in je zvečer prej zaspanih, 30 odstotkov jih gre raje spat pozno in zjutraj dlje spijo, drugi pa so nekje vmes.

Za najstnike je značilno, da njihov cikel spanja ni enak kot pri odraslih. Zvečer praviloma občutijo zaspanost kasneje kot starši, zato ne pomaga, če jih na silo pošiljamo zgodaj v posteljo. Za zdrav razvoj mladih tako ni dobro, da jih budilka zbuja, preden se zaključi njihov naravni ritem spanja, kar bi morali upoštevati tudi pri pripravi urnikov v šolah.Vendar nihanje koncentracije melatonina ni edini mehanizem, ki uravnava zaspanost. Prav tako pomemben učinek na spanje ima povečevanje koncentracije adenozina v možganih. Ta molekula se počasi nabira, ko smo budni. Dlje ko smo nepretrgano budni, večja bo njena koncentracija v možganih.

Preprosto rečeno: koncentracija te molekule je informacija, ki jo ima telo o tem, koliko časa je minilo od zadnjega spanja. Ko je koncentracija dovolj velika, postanemo utrujeni in zaspani. Šele dovolj dolga etapa spanja bo koncentracijo adenozina spet zmanjšala in tako to notranjo uro nastavila na nič.

Kava proti notranji uri

Ko uživamo kavo, se je dobro zavedati, da se kofein v možganih veže prav na receptorje, na katere se sicer veže adenozin. Kofein tako preslepi notranjo uro, ki prek koncentracije adenozina sklepa, kdaj smo nazadnje spali. Ker se na receptorje veže kofein, se nanje ne more vezati adenozin, zato so možgani zmotno prepričani, da je njegova koncentracija majhna. Zaradi tega kofein izboljša pozornost in zmanjša občutek zaspanosti.
Koncentracija kofeina je v možganih največja približno pol ure po zaužitju, njegova razpolovna doba pa je med pet in sedem ur. Nekateri ljudje imajo genetsko bolj učinkovit encim za razgradnjo kofeina, kar pomeni, da se pri njih koncentracija bistveno hitreje zmanjšuje, zato lahko pijejo kavo tudi pozno popoldan ali zvečer, pa jih to ne bo motilo pri spanju. S starostjo se čas razgradnje kofeina podaljšuje, zato so starejši ljudje praviloma bolj občutljivi za nespečnost, če pijejo kavo prepozno.

Vendar pa kofein le preprečuje učinkovanje adenozina, ki povzroča zaspanost, ne zmanjšuje pa njegove koncentracije. Ko se koncentracija kofeina zaradi delovanja razgradnih encimov zmanjša, nas bo zaspanost udarila bistveno močneje, saj je adenozin v vmesnem času vseeno naraščal, a tega zaradi kofeina nismo občutili.

Dobra doza spanja nastavi števec zaspanosti na začetek, vendar to velja samo za nakopičen adenozin. Na nihanje koncentracije melatonina spanje ne vpliva. Če kdaj ponoči sploh ne gremo spat, se nam bo koncentracija adenozina neprestano povečevala, zjutraj pa bomo zaradi padca koncentracije melatonina vseeno manj zaspani, kot smo bili pozno ponoči, ko je bil melatonin še visok.


 

Med spanjem možgani ne mirujejo

Leta 1952 sta Nathaniel Kleitman in Eugene Aserinsky prišla do še enega zelo pomembnega odkritja, ki je bistveno spremenilo naše razumevanje spanja. S spremljanjem električne aktivnosti možganov med spanjem sta ugotovila, da ljudje ponoči prehajamo med dvema zelo različnima stanjema, ki sta ju poimenovala REM- in NREM-spanje. Kratica REM je sicer okrajšava za rapid eye movement, saj je ena od značilnosti te faze spanja hitro premikanje zrkel.

Obe fazi spanja se čez noč izmenjujeta na približno devetdeset minut, vendar njuno razmerje ni ves čas enako. V prvi polovici noči so možgani več časa v NREM-stanju, v drugi polovici noči pa je več REM-spanja. Če nas tako budilka zbudi prezgodaj, ko se cikli izmenjanja obeh faz še niso zaključili, praviloma izgubimo veliko več REM- kot NREM-spanca, saj je tega stanja največ prav v zadnjih ciklih proti jutru.

Ena od značilnosti REM-spanja je, da so mišice rok in nog povsem paralizirane, kar je verjetno posledica tega, da ravno v tem obdobju najbolj intenzivno sanjamo. Če ne bi bila namenoma prekinjena povezava z motoričnimi mišicami, bi lahko z vsem telesom podoživljali dogajanje v sanjah, kar bi bilo nevarno tako za nas kot za naše bližnje.

Zelo poenostavljeno lahko rečemo, da med NREM-spanjem možgani slabijo in odstranjujejo odvečne povezave med nevroni, medtem ko se med REM-spanjem povezave utrjujejo. Običajno trajajo REM-faze skupaj le med 20 in 25 odstotkov celotnega časa spanja, vendar je prav REM-spanje za ljudi še posebej pomembno, saj naj bi omogočalo razvoj kompleksnih družbenih odnosov.