Hjernen krymper mens du sover

Forskere har i årtusener grublet over hvorfor søvn er så viktig for kroppen, og de graver hele tiden dypere for å finne svaret.

De har stukket mikroskoper gjennom kraniet på mus og brukt årevis på å finstudere tynne skiver av musehjerner. Svaret er blant annet at vi sover fordi hjernen får skal kunne skrumpe.

Hjernen skyller ut

Vi stenger hele omverdenen ute når vi sover. Forskerne kan følge endringen i bevisst- heten ved hjelp av elektroder som tar opp hjernens bølgende elektriske aktivitet.

I det øyeblikket vi faller i søvn, begynner hjernen å oppføre seg fullstendig annerledes. Nerve- cellene legger om signalene, og hjernebølgene skifter utseende.

I løpet av natten fører hjernen oss gjennom faser av lett søvn, dyp søvn og såkalt REM-søvn med hvert sitt karakteristiske bølgemønster.

Den slumrende hjernen får også resten av kroppen til å gli inn i en tilstand preget av total ro. Signalene til musklene stenges av, og du slapper helt av.

Samtidig slår hjertet over 25 prosent saktere enn normalt, kropps- temperaturen faller til under 36 grader, og du puster inn 15 prosent mindre oksygen.

Et forsøk utført ved University of Rochester Medical Center i USA avslørte i 2013 en viktig forbindelse mellom søvn og den såkalte cerebrospinalvæsken.

Cerebrospinalvæske omslutter hjernen og fyller ut alle hulrommene i den. Hver dag produserer plexus choroideus-området i hjernen omkring 700 milliliter av denne væsken, samtidig med at den samme meng- den forlater hjernen gjennom blodkarene.

Den livsviktige væsken beskytter hjernen mot rystelser og hjelper til med å fjerne avfallsstoffer fra hjernecellene. Men før forsøket i 2013 var det et mysterium hvordan cerebrospinalvæsken trengte inn og renset det dype hjernevevet.

Vannrør fjerner hjernens avfall

Når mørket faller på, åpner hjernen slusene, slik at væske strømmer inn i kraniets dypeste avkroker.

Under dette forsøket sprøytet forskerne fluorescerende stoff inn i cerebrospinalvæsken hos en mus.

Deretter kunne de følge med på hvordan stoffene beveget seg i et mikroskop som pekte inn gjennom et hull i musas kranium. Mikroskopet viste tydelig hvordan væsken førte stoffene dypt inn i hjernen via små kanaler som passerte langs hjernens blodkar.

Kanalene fikk navnet det glymfatiske systemet, og vi kan ikke leve uten det. Den grundige gjennomskyllingen sørger for at avfallsstoffer som ellers ville forgiftet hjernen, blir fjernet.

Den største overraskelsen kom imidler- tid først da forskerne undersøkte forskjellen på våkne og sovende mus.

Resultatene avslørte at det glymfatiske systemet stort sett var inaktivt når musene var våkne, men ble raskt satt i gang når musene falt i søvn.

Forklaringen er antagelig at hormonet noradrenalin, som er med på å holde oss våkne, blokkerer systemet. Når vi sover, faller mengden av noradrenalin i hjernen, og rengjøringen kan gå i gang.

Søvn sikrerdermed at hjernen vår ikke flyter rundt i sitt eget avfall. Men nå viser ny forskning at søvn kanskje har en enda viktigere funksjon.

Synapser svinner inn

I 2017 oppdaget forskere ved University of Wisconsin-Madison i USA at forbindelsene mellom nervecellene i hjernen skrumper inn når vi sover.

Forbindelsene, de såkalte synapsene, er ekstremt viktige for hukom- melsen vår, siden de kan lagre de inntrykkene vi mottar i løpet av dagen. De amerikanske forskerne bestemte seg for å undersøke hva som skjer med synapsene mens vi sover.

For å komme helt tett på synapsene til musene, som typisk er mindre enn en mikrometer på tvers, brukte forskerne en teknikk som kalles serial block-face scanning electron-mikroskopi.

En liten bit av en musehjerne ble først satt inn under mikroskopet, slik at forskerne kunne ta et bilde av overflaten. Deretter skrelte en ekstremt skarp diamantkniv av en skive på bare noen nanometer på tvers, og mikroskopet tok et nytt bilde.

Ved å gjenta prosessen tusenvis av ganger var det mulig å fotografere hvert eneste lag. En datamaskin kunne til slutt sette sammen de enkelte bildene til en tredimensjonal rekonstruksjon av den lille hjernebiten.

Etter flere års arbeid hadde forskerne samlet nok bilder til å kunne analysere re- sultatene av prosjektet.

De målte størrelsen på nesten 7000 synapser fra en rekke mus, som enten hadde vært våkne eller hadde fått lov til å sove før forsøket.

De ble overrasket over å finne en dramatisk forskjell mellom de to gruppene av mus. Synapsene hos de musene som hadde sovet, var skrumpet med 18 prosent i forhold til hos de musene som hadde vært våkne hele dagen.

Proteiner sletter minner

Forskere fra amerikanske Johns Hopkins University dykket enda dypere ned i hjernen. De fulgte de enkelte proteinene i synapsene og avslørte hemmeligheten bak hjernens nattlige slankekur.

Blant de viktigste proteinene er de såkalte AMPA-reseptorene, som sitter på overflaten av den ene nervecellen i synapsen og tar imot signalstoffer fra den andre cellen.

Når reseptorene mottar et sig- nal, sørger de for å sende det videre som en elektrisk impuls.

Hvis en synapse blir brukt mye i løpet av dagen, transporterer nervecellen flere AMPA-reseptorer til synapsen, som dermed går i gang med å vokse.

Jo flere resep- torer, jo lettere blir det å bruke synapsen. For eksempel vil et synsinntrykk som har skapt sterke synapser, være lett å huske senere.

For å se hvordan søvn påvirker AMPA- reseptorene, skar forskerne et hull i kraniet på en mus og brukte et mikroskop til å holde øye med alle de ulike proteinene i synapsene.

Og bildene fra mikroskopet viste tydelig at en stor del av AMPA-reseptorene forsvant fra synapsene når musene sov. Søvnen had- de slettet musenes minner.

En mer detaljert studie viste at et protein som kalles Homer1a beveget seg ut i synapsen mens musene sov og fjernet AMPA- reseptorene.

Men resultatene forklarte ikke hva formålet med den omfattende svekkelsen av forbindelsene er. Igjen kunne musene gi svaret.

Forskerne satte musene inn i et spesielt bur og utsatte dem for et lett elektrisk støt gjennom gulvet.

Før musene skulle sove, fikk noen av dem en innsprøyting med et stoff som blokkerer Homer1a, og de ble derfor ute av stand til å svekke synapsene i hjernen.

Dagen etter satte forskerne musene inn i det elektriske buret igjen. Musene med synapser som ikke var skrumpet inn, frøs av skrekk i mye høyere grad enn resten av musene.

Det samme skjedde når musene ble flyttet over i et nytt bur som de ikke hadde noen grunn til å forbinde med elektriske støt.

Forskerne hadde avdekket søvnens hemmelighet.

Søvnen gir hjernen ro til å skrumpe, slik at den ikke drukner i en overflod av lagrede inntrykk. Hvis vi ikke rydder opp i minnene, blir vi handlingslammet og ute av stand til å behandle inntrykk.

En nærmere opptelling viste at omkring 80 prosent av synapsene svinner inn i løpet av natten. På tross av den omfattende elimineringen av minner mener forskerne at prosessen er ekstremt viktig for hukommelsen vår.

Søvn bremser demens

Blant et hav av skrumpende forbindelser fant forskerne noen få synapser som forble uforandret. Og det er ikke tilfeldig hvilke forbindelser som får lov til å være i fred.

Søvnen beskytter de største synapsene, og det er nettopp de som inneholder de inn- trykkene og minnene som vi har brukt mest energi på å bearbeide i løpet av dagen.

Den nattlige opprydningen sletter de fleste av minnene våre, men sikrer samtidig at de aller viktigste står enda klarere fram.

Og mange andre studier peker på at det er en god idé å få nok søvn om natten. Ikke bare på kort sikt. Forskere har fulgt eldre mennesker over mange år og oppdaget at de som sover dårlig, har høyere risiko for å utvikle alzheimer.

Årsaken til sammen- hengen er fortsatt ikke helt klar, men særlig to faktorer ser ut til å bidra til sykdommen. Opphopning av avfallsstoffer omkring nervecellene og manglende evne til å styre AMPA-reseptorene i synapsene.

Bare en god natts søvn kan gi hjernen muligheter til å rydde opp i rotet og sikre deg en frisk alderdom med et klart hode.