Endringer i hjernen ved søvnmangel

Forskere har funnet holdepunkter for utbredte endringer i hjernens hvite substans etter søvndeprivasjon. (Foto: Pixabay)
Forskere har funnet holdepunkter for utbredte endringer i hjernens hvite substans etter søvndeprivasjon. (Foto: Pixabay)

Hva som skjer i hjernen ved søvn og søvnmangel er ikke fullstendig kartlagt. I en nylig publisert studie fant vi holdepunkter for utbredte endringer i hjernens hvite substans etter én natt uten søvn.

Av: Torbjørn Elvsåshagen, postdoktor og lege ved Norsk senter for forskning på mentale lidelser ved Universitetet i Oslo og Nevrologisk avdeling ved Oslo universitetssykehus.

Det er fascinerende at vår kunnskap om søvn – som utgjør omlag en tredjedel av våre liv –fremdeles er begrenset. Det er imidlertid vel dokumentert at søvnmangel svekker hjernens funksjon blant friske. Videre forekommer søvnforstyrrelser hyppig ved nevrologiske og psykiatriske sykdommer. Et viktig mål for nevrovitenskapene er derfor å øke innsikten i hva som skjer i hjernen ved søvn og ved søvnmangel. I de senere årene er det utviklet magnetisk resonans (MR)-baserte hjerneavbildningsteknikker følsomme for små endringer  i hjernens funksjon og struktur. Slike teknikker vil kunne øke kunnskapen om søvnens prosesser.

Ulike teorier om søvnens prosesser

Det eksisterer en rekke teorier om hva som skjer i hjernen ved våkenhet og søvn. Én hypotese innebærer styrking av forbindelsene mellom nervecellene – synapsene – ved våkenhet og svekking ved søvn (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627313011860). En annen teori foreslår at søvn fjerner avfallsstoffer fra sentralnervesystemet (https://www.sciencemag.org/content/342/6156/373). Ifølge en tredje hypotese er søvn viktig for reparasjon av nervecellenes cellemembraner og myelin (http://www.jneurosci.org/content/32/36/12506 http://www.jneurosci.org/content/33/36/14288). Myelin er et lipidrikt stoff som produseres i støtteceller i nervesystemet og omslutter nervecellenes utløpere i hvit substans.

Ett døgns våkenhet ga utbredte endringer i hvit substans

Vi undersøkte effekten av ett døgns våkenhet på hjernens hvite substans blant 21 friske menn med diffusjonstensor avbildning (DTI). DTI er en MR-basert metode som er følsom for endringer i cellemembraner, myelin og øvrig mikrostruktur i hvit substans. I vår studie (http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0127351) ble deltakerne undersøkt med DTI ved tre tidspunkter: om morgenen etter normal søvn, om kvelden 14 timer senere og morgenen dagen etter. Analysene indikerte utbredte endringer i hvit substans i begge hjernehalvdeler målt med DTI fra morgen til kveld og fra kveld til neste morgen.

Sammenheng mellom hvit substansendringene og trøtthetsfølelse

Vi fant også holdepunkter for en sammenheng mellom endringene i hvit substans målt med DTI og deltakernes trøtthetsfølelse etter søvndeprivasjon. Jo større forandringene i den hvite substansen var, desto trøttere følte deltakerne seg. Videre fant vi endringer i hvit substansbaner fra hjernestammen til hjernebarken som har avgjørende betydning for våkenhet og bevissthet. Ytterligere forskning er imidlertid nødvendig for å avklare om endringer i hjernens hvite substans er én mekanisme bak trøtthetsfølelse.

Resultatene må bekreftes i større studier

Et tidligere publisert arbeid fant tegn til endringer i hvit substans fra morgen til kveld målt med DTI. Vårt studium var imidlertid første gang effekten av søvndeprivasjon på hjernens hvite substans ble undersøkt hos mennesket. Det er derfor behov for flere og større studier for å avkrefte eller bekrefte resultatene. Det er også viktig å understreke at vårt arbeid har flere svakheter, slik som relativt lavt antall deltakere. Videre kan vi ikke helt utelukke at endringer i kroppens væskebalanse kan ha påvirket resultatene, selv om alle analyser ble korrigert for flere mål på hydreringsgrad. 

Ny datainnsamling og plan for videre forskning

Vi har nylig avsluttet innsamling av data fra ytterligere 40 forsøkspersoner, som også ble undersøkt med DTI ved tre anledninger i løpet av et døgn. Halvparten av deltakerne var søvndeprivert, mens de andre forsøkspersonene sov fra annen til tredje MR-undersøkelse. Analysene er ennå ikke fullstendige, men foreløpige resultater indikerer endringer i hvit substans etter våkenhet, slik som vi observerte i den publiserte artikkelen. Videre planlegger vi  å undersøke om endringer kan observeres også i hjernens grå substans etter søvndeprivasjon. Et framtidig mål er å undersøke effekten av søvndeprivasjon på grå og hvit substans i hjernen blant pasienter med ulike former for depresjon. En natts søvndeprivasjon gir akutt antidepressiv effekt blant omlag 60 prosent av pasienter med depresjon. Hvorvidt endringer i hjernens hvite substans er én mekanisme bak søvndeprivasjons antidepressive effekt er ukjent.