Kako možgani vedo, kdaj se morajo zbuditi? Raziskovalci so odkrili kemijski signal, ki v možganih miši deluje kot merilnik časa: beleži dolžino posameznih faz spanja in število prekinitev ter vnaprej napove, kolikšna je v danem trenutku verjetnost, da se bo žival zbudila.
Ta signal bi lahko ponudil nov način merjenja pomanjkanja spanja, torej nakopičenega spalnega dolga. Takšen biološki označevalec bi lahko nekoč privedel do razvoja metod, s katerimi bi preverili, ali nekdo trpi zaradi pomanjkanja spanja, pravi Ketema Paul, nevroznanstvenik s Kalifornijske univerze, ki pri novi raziskavi ni sodeloval.
»Za zdaj ne obstaja test treznosti v zvezi s spanjem,« pravi Paul in dodaja, da bi bil tak test lahko koristen za zagotavljanje budnosti tistih, ki opravljajo visoko tvegane dejavnosti – na primer tovornjakarjev ali zaposlenih na bolnišničnih urgencah. Pomanjkanje spanja namreč lahko povzroči resne posledice.
Prejšnje raziskave spanja so se osredotočale predvsem na možganske krogotoke, ki človeka prebudijo v nekaj sekundah, ali na to, kako se pomanjkanje spanja kopiči po več dneh slabega spanja. Vmesna časovna lestvica – torej kako možgani spremljajo minute ali ure, preživete v eni sami neprekinjeni fazi spanja – pa je doslej ostajala uganka.
Da bi to vprašanje raziskali, so Yao Chen, nevroznanstvenica z Univerze Washington, in njena ekipa iskali molekularne signale, ki se med fazo spanja postopoma spreminjajo. Raziskovalci so v možganih miši uporabili poseben fluorescenčni senzor, s katerim so v realnem času spremljali delovanje protein kinaze A (PKA). To je encim, ki ga najdemo tudi pri ljudeh in so ga že prej povezali z budnostjo. Ta encim dodaja kemijske »oznake« beljakovinam na površini možganskih celic.
Strokovnjaki so ugotovili, da prisotnost teh oznak sledi značilnemu in predvidljivemu ritmu: ko so bile miši budne, je bila raven označenosti beljakovin visoka in stalna. Takoj ko so miši zaspale, pa se je označenost beljakovin začela počasi in enakomerno zmanjševati, kar je trajalo skozi celotno fazo spanja. Vsakič, ko je pri miših prišlo do mikroprebujanja, torej kratke prekinitve spanja, se je signal, povezan s PKA, nenadoma povečal in nato spet upadel.
To pomeni, da označevanje hkrati meri skupno trajanje spanja in pogostost prekinitev, pravi Chen. Ker signal PKA upošteva tudi te nemirne trenutke, je po mnenju raziskovalcev s spremljanjem tega signala mogoče natančneje napovedati trenutno spreminjajočo se verjetnost prebujanja miši kot s spremljanjem časa spanja živali.
Signal ne deluje kot budilka, ki natančno določi čas prebujanja, pravi Chen. Namesto tega odraža naraščajočo fiziološko pripravljenost na prebujanje, dodaja. Ko so raziskovalci miši namenoma dalj časa držali budne in jih nato pustili spati, je signal PKA kazal še nižjo raven kot med običajnimi obdobji spanja. Ti rezultati kažejo, da encimski signal ne deluje preprosto kot ura, temveč meri, kolikšen del nakopičene potrebe po spanju je bil zadovoljen, pravi Chen.
Anita Lüthi, nevrologinja spanja z Univerze v Lausanni, pravi, da se je raziskovanje spanja dolgo osredotočalo predvsem na analizo difuznih električnih signalov – na primer tistih iz elektroencefalogramov (EEG) –, da bi razumeli dejavnost človeških možganov med spanjem. Pomembna je vsaka raziskava, ki osvetli dogajanje na molekularni ravni med spanjem, pravi strokovnjakinja.
Lüthi pa ni prepričana, da signal PKA res odraža stopnjo potrebe po spanju. Po njenem mnenju se potreba po spanju gradi in zmanjšuje počasi, skozi dneve, ne pa v kratkem trajanju posameznih faz spanja. Meni, da stopnja označevanja ne kaže pomanjkanja spanja, temveč bolj to, kako budne so živali, ali pa napoveduje prehod v spanje REM (spanje s hitrimi očesnimi gibi), ko je največ sanjanja. Kot opozarja strokovnjakinja, tudi drugi fiziološki kazalniki, na primer srčni utrip, kažejo podobno enakomerno upadanje in nakazujejo, da se bo spanje REM kmalu začelo.
Chen in sodelavci načrtujejo nadaljnje poskuse, pri katerih bodo v realnem času uravnavali aktivnost PKA, da bi preverili, ali stopnja označevanja neposredno prispeva k blaženju pomanjkanja spanja.
