Kako mozak zna kad se treba probuditi? Istraživači su identificirali kemijski signal koji djeluje kao mjerač vremena u mozgu miševa: bilježi duljinu pojedinih faza sna i broj prekida te unaprijed predviđa kolika je u određenom trenutku vjerojatnost da se životinja probudi.
Taj bi signal mogao ponuditi novu metodu mjerenja manjka sna, odnosno nakupljenog nedostatka sna. Takav bi biomarker jednoga dana mogao dovesti do razvoja metoda kojima se može provjeriti pati li netko od manjka sna, kaže Ketema Paul, neuroznanstvenik sa Sveučilišta u Kaliforniji, koji nije sudjelovao u novom istraživanju.
„Za sada ne postoji test trijeznosti za san” – kaže Paul, dodajući da bi takav pregled mogao biti koristan za osiguravanje da ostanu budni oni koji obavljaju visokorizične aktivnosti – primjerice vozači kamiona ili radnici u bolničkim hitnim službama. A manjak sna može imati teške posljedice.
Dosadašnja istraživanja sna uglavnom su se usredotočivala na moždane krugove koji čovjeka bude u nekoliko sekundi ili na to kako se manjak sna nakuplja nakon više dana lošeg spavanja. No srednja vremenska skala – to jest kako mozak prati minute ili sate provedene u jednoj neprekinutoj fazi sna – do sada je ostala zagonetka.
Kako bi istražili to pitanje, Yao Chen, neuroznanstvenik sa Sveučilišta Washington, i njegov tim tražili su molekularne signale koji se postupno mijenjaju tijekom faze sna. Istraživači su u mozgu miševa upotrijebili poseban fluorescentni senzor kako bi u stvarnom vremenu pratili djelovanje protein-kinaze A (PKA). To je enzim koji se nalazi i u ljudi, a koji je već ranije povezan s budnošću. Taj enzim dodaje kemijske „oznake” proteinima na površini moždanih stanica.
Stručnjaci su otkrili da prisutnost tih oznaka slijedi karakterističan i predvidiv ritam: dok su miševi bili budni, razina označenosti proteina bila je visoka i stalna. No čim bi miševi zaspali, označenost proteina počela se polako i neprekidno smanjivati, što je trajalo tijekom cijele faze sna. Svaki put kad bi kod miševa došlo do mikrobuđenja, odnosno kratkog prekida sna, signal povezan s PKA naglo bi skočio, a zatim se opet spustio.
To znači da oznaka istodobno mjeri ukupno trajanje sna i učestalost prekida, kaže Chen. Budući da PKA signal uzima u obzir te nemirne trenutke, istraživači smatraju da se njegovim praćenjem može preciznije predvidjeti vjerojatnost buđenja miša, koja se mijenja iz trenutka u trenutak, nego praćenjem vremena spavanja životinje.
Signal ne funkcionira kao budilica koja određuje točno vrijeme buđenja, kaže Chen. Umjesto toga odražava rastuću fiziološku spremnost na buđenje, dodaje. Kad su istraživači namjerno držali miševe budnima dulje vrijeme, a zatim ih pustili da spavaju, PKA signal pokazao je još nižu razinu nego tijekom normalnih razdoblja sna. Ti rezultati upućuju na to da enzimski signal ne služi jednostavno kao sat, nego mjeri koliki je dio nakupljene potrebe za snom zadovoljen, kaže Chen.
Anita Lüthi, neurologinja sna sa Sveučilišta u Lausanni, kaže da se istraživanje sna dugo uglavnom usredotočivalo na analizu difuznih električnih signala – primjerice onih iz elektroencefalograma (EEG) – radi razumijevanja aktivnosti ljudskog mozga tijekom sna. Svako istraživanje koje osvjetljava što se događa na molekularnoj razini tijekom sna važno je, kaže stručnjakinja.
Lüthi, međutim, nije uvjerena da PKA signal doista odražava razinu potrebe za snom. Prema njezinu mišljenju, potreba za snom polako se gradi i smanjuje tijekom dana, a ne tijekom kratkog trajanja pojedinih faza sna. Smatra da razina oznake ne ukazuje na manjak sna, nego prije na to koliko su životinje budne ili unaprijed predviđa prijelaz u REM san (san s brzim pokretima očiju), kad se događa najviše sanjanja. Kako stručnjakinja napominje, drugi fiziološki pokazatelji, primjerice puls, pokazuju slično, ravnomjerno smanjenje, a ono ukazuje na to da će REM san uskoro početi.
Chen i kolege planiraju daljnje pokuse u kojima namjeravaju u stvarnom vremenu regulirati aktivnost PKA kako bi ispitali pridonosi li razina oznake izravno ublažavanju manjka sna.
