Mitä tapahtuu, kun vedät all-nighteria?

Oletko koskaan miettinyt, mitä aivoissa tapahtuu, kun pysyt hereillä päivän, yön ja toisen päivän ajan, ennen kuin lopulta menee nukkumaan? No, me vain huomasimme.

Se on ollut tunnetaan monta vuotta kuinka unelias olemme, kuinka hyvin voimme lisätä numeroita, kiinnittää huomiota tai tehdä työmuistin tehtävää riippuu siitä, kuinka kauan olemme olleet hereillä ja kellonaikana. Tyypillisesti, jos pysymme hereillä kahden päivän ajan (päivä, yö ja sitten seuraavana päivänä), ensimmäinen 16-tunti on herätys - suorituskyky on hyvä ja ei muutu paljon.

Mutta kun me astumme "biologiseen yöaikaan", kuten hormoni melatoniinin nousu osoittaa, suorituskyky heikkenee nopeasti ja saavuttaa vähimmäisarvon 6-8amin ympärillä seuraavana aamuna. Toisena päivänä suorituskyky voi nousta hieman paremmaksi (mutta silti selvästi alle ensimmäisen päivän) ja palaa normaaliin perusviivaan vain hyvän yöunen jälkeen.

Tämän suorituskyvyn aikajanan keskeinen ominaisuus on se, että se ei huonone lineaarisesti sen perusteella, kuinka kauan olet ollut hereillä, vaan se on moduloitu vuorokauden aikaan. Itse asiassa tiedämme nyt, että se ei itse asiassa ole "vuorokauden aika" vaan "sisäinen biologinen kellonaika", joka aiheuttaa unen menetysvaikutuksia. Käyttäytymistasolla aivotoiminta määräytyy vuorokausirytmisen ja unihomostostaasin yhdistetyn vaikutuksen perusteella - unenpaine, joka kerääntyy herätyksen aikana ja haihtuu unen aikana.

Circadian-rytmi

Circadian rytmisyyttä voidaan havaita monissa käyttäytymisen ja fysiologian näkökohdissa, ja sitä tuottavat lähes kaikki aivojen ja ruumiin solujen vuorokausikellot. Paikallisesti nämä rytmit luodaan kellon proteiinien takaisinkytkentäsilmukalla kellon geeneille, jotka ilmentävät geneettistä informaatiota, joka sitten käännetään proteiineiksi


sisäinen tilausgrafiikka


Kaikki nämä kellot - mukaan lukien aivokellot - synkronoidaan keskusyksikön / johtajan kanssa, joka sijaitsee aivojen alueella, jota kutsutaan hypotalamuksen ylemmäksi supernatemiseksi ytimeksi. Tämä aivojen alue ajaa myös melatoniinin rytmiä veressä ja sylissä.

Joten miten tämä vuorokausirytmisyyden ja unihomeostaasin yhdistetty toiminta toimii? Biologisen päivän aikana vuorokausikello synnyttää hälytys- tai heräämistä edistävän signaalin, joka muuttuu vahvemmaksi, kun päivä etenee ja saavuttaa maksimivoiman illalla. Tämä saattaa tuntua hieman paradoksaalilta, mutta tämän signaalin tulee muuttua vahvemmaksi, kun päivä etenee, koska unenpaine lisää myös sitä, että olemme hereillä - joten jotain pitää pitää meidät hälyttävänä.

Mutta kun astumme biologiseen yöhön, herääminen, joka edistää vuorokausisignaalia, haihtuu ja muuttuu nukkua edistäväksi signaaliksi, jolla on suurin voimakkuus 6-8amin ympärillä. Jälleen tämä saattaa tuntua hieman paradoksaalilta, mutta normaaleissa olosuhteissa, kun nukkuamme yöllä, tämä on kätevä, koska unen edistämissignaali antaa meille mahdollisuuden jatkaa nukkumista hyvin jopa kuuden tai seitsemän tunnin kuluttua, kun unenpaine on hävinnyt.

Ongelmia syntyy, kun pysymme hereillä yöllä ja seuraavana päivänä. Yön aikana unenpaine pysyy korkeana ja jopa kasvaa, koska olemme hereillä. Sirkadiaaninen signaali ei enää vastusta tätä painetta, ja me taistelemme pysyä hereillä ja suorittamaan. Seuraavana päivänä vuorokausikello, joka vielä puuttuu siitä, olemmeko unessa vai ei, aloittaa herätyssignaalit uudelleen, joten se on hieman helpompaa suorittaa ja pysyä hereillä.

Mitä tämä näyttää aivoissa?

Tämä on hyvää ja hyvää ja järkevää. Itse asiassa tämä toimintamalli on laajalti hyväksytty siitä, mitä olemme nähneet tapahtuessaan käyttäytymisessä. Mutta mitä tämä vuorokausirytmin ja unihomeostaasin yhdistetty toiminta näyttää ihmisen aivoissa

Liege-yliopiston ja Surrey-yliopiston tutkijoiden tiimimme tutkivat 33-ihmisten aivoja käyttämällä funktionaalista magneettikuvausta (fMRI), joka antaa yksityiskohtaisen kuvan hermosolujen aktiivisuudesta koko aivoissa - jotka olivat unessa riistäneet kaksi päivää ja elpymisjakson jälkeen. Mittaam- me myös melatoniinitasot, joilla oli hyvä indikaattori sisäistä biologista aikaa, joka vaihtelee yksilöiden välillä. Tuloksemme ovat julkaistu tiede.

Kullekin osallistujalle saatiin 13-aivokuvia, kun he suorittivat yksinkertaisen reaktioajan tehtävän. Unenpuutteen aikana kerättiin kaksitoista aivokuvaa ajoittain, jolle on ominaista ne nopeat muutokset, joita aikaisemmin havaittiin suorituskyvylle illalla ja aamulla. Kolmetoista kuva otettiin talteen unen jälkeen.

Aktiivisuus useissa aivojen alueilla ja erityisesti subkorttisilla alueilla (kuten thalamus, joka on tärkeä keskus tiedon välittämiseen aivokuoreen) seurasi 24-tunnin rytmistä (circadian) kuviota, jonka ajoitus vaihteli yllättäen aivojen alueilla. Muut aivojen alueet - erityisesti etupuolisten aivojen alueet mukaan lukien korkeampien järjestöjen alueet - osoittivat aktiivisuuden vähenemistä aamulla, jota seurasi palautuminen nukkumaan ennen nukkumaanmenoa elpymisen unen jälkeen. Jotkut aivojen alueet näyttivät kuvion, joka oli yhdistelmä rytmistä kuviota ja aikakatkaisuun liittyvää laskua.

Vielä yllättävämpää on, että nämä unihäviön vaikutukset aivojen aktiivisuuteen olivat paljon laajempia, kun osallistujat suorittivat yksinkertaisen reaktioaikatehtävän verrattuna monimutkaisempaan muistiin liittyvään tehtävään.

Kaikki tämä merkitsee sitä, että unihäviö ja vuorokausirytmi vaikuttavat eri aivojen alueille, ja yleisesti tulokset osoittavat sekä näiden vaikutusten läpäisevyyden että näiden vaikutusten samankaltaisuuden ja paikallisen luonteen.

Aivovasteiden erilaisuus osoittaa, kuinka monimutkaisia ​​mekanismeja aivot reagoivat unen menetykseen. Se auttaa meitä ymmärtämään, miten aivot voivat ylläpitää suorituskykyä päivällä ja yöllä. Nämä tulokset saattavat vakuuttaa siirtotyöläiset ja erittäin pitkät työtunnit, jotka pyrkivät kiinnittämään huomiota ja keskittymään työhönsä erityisesti varhain aamulla. Kyllä, aivosi tulee olemaan erilainen yöllä kuin päivän aikana. He viittaavat myös siihen, että jos työskentelet myöhässä, se voi olla parempi kiertää se, nukkua ja aloittaa uudelleen aamulla.

Se voi jopa auttaa meitä ymmärtämään paremmin, miksi monet oireet psykiatrisissa ja neurodegeneratiivisissa olosuhteissa vahaavat ja heikentyvät, ja miksi taistelemme varhain aamulla yön jälkeen ilman unta, mutta illalla se ei ole ongelma.

Author

Derk-Jan Dijk, unen ja fysiologian professori ja Surrey Sleep Research Centerin johtaja, University of Surrey

Pierre Maquet, tutkimusjohtaja, Cyclotron Research, Liègen yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon