For at forstå søvnens fysiologi må vi forstå hjernens fysiologi, fordi de mest udtalte fysiologiske ændringer i søvnen sker i hjernen.
Hjernen bruger betydeligt mindre energi under søvn, end den gør i vågen tilstand, især under non-REM-søvn. I områder med reduceret aktivitet genopretter hjernen sin forsyning af ATP (adenosintrifosfat) - det molekyle, der bruges til kortvarig lagring og transport af energi. I vågen tilstand er hjernen ansvarlig for 20 % af kroppens energiforbrug, og derfor har denne reduktion en mærkbar effekt på det samlede energiforbrug.
Søvn øger den sensoriske tærskel, hvilket betyder, at sovende personer opfatter færre stimuli, men generelt stadig kan reagere på høje lyde og andre markante sensoriske hændelser.
Under langsom søvn udskiller mennesker store mængder væksthormon.
Al søvn, også om dagen, er forbundet med udskillelsen af prolaktin.
Vigtige fysiologiske metoder til overvågning og måling af ændringer under søvn omfatter:
- EEG - elektroencefalografi af hjernebølger,
- EOG elektrookulografi af øjenbevægelser og
- EMG elektromyografi af skeletmuskelaktivitet.
Samtidig indsamling af disse målinger kaldes (PSG) polysomnografi, en type søvnundersøgelse, som kan udføres i et specialiseret søvnlaboratorium.
Søvnforskere bruger også:
- forenklet EKG - elektrokardiografi til hjerteaktivitet og
- aktigrafi til motoriske bevægelser.
HJERNEBØLGER UNDER SØVN
Den elektriske aktivitet, der ses på et EEG, repræsenterer hjernebølger. Amplituden af EEG-bølger ved en bestemt frekvens svarer til forskellige punkter i søvn-vågen-cyklussen, såsom at sove, være vågen eller falde i søvn.
Alfa-, beta-, theta-, gamma- og deltabølger ses alle i de forskellige søvnstadier, og hver bølgeform har forskellig frekvens og amplitude:
- ALPHA-BØLGER ses, når en person er i en hvilende tilstand, men stadig er ved fuld bevidsthed. Øjnene kan være lukkede, og hele kroppen hviler og er relativt stille, hvor kroppen begynder at sætte farten ned.
- BETA-BØLGER overtager alfabølgerne, når en person er opmærksom, f.eks. når vedkommende er ved at udføre en opgave eller koncentrerer sig om noget. Betabølger består af de højeste frekvenser og den laveste amplitude og opstår, når en person er helt vågen.
- GAMMA-BØLGER ses, når en person er meget fokuseret på en opgave eller bruger al sin koncentration.
- THETA-bølger opstår i den periode, hvor en person er vågen, og de fortsætter med at gå over i søvnens fase 1 og i fase 2.
- DELTA-bølger ses i søvnstadie 3 og 4, når en person er i sin dybeste søvn.
IKKE-REM OG REM SØVN
Søvn inddeles i to brede typer: søvn uden hurtige øjenbevægelser (non-REM eller NREM) og søvn med hurtige øjenbevægelser (REM). Non-REM- og REM-søvn er så forskellige, at fysiologer identificerer dem som forskellige adfærdsmæssige tilstande.
Non-REM-søvn indtræffer først og kaldes efter en overgangsperiode for slow-wave-søvn eller dyb søvn. I denne fase falder kropstemperaturen og hjertefrekvensen, og hjernen bruger mindre energi.
REM-søvn, også kendt som paradoksal søvn, udgør en mindre del af den samlede søvntid. Det er den vigtigste anledning til drømme (eller mareridt) og er forbundet med desynkroniserede og hurtige hjernebølger, øjenbevægelser, tab af muskeltonus og ophævelse af homeostase.
SOVECYKLUSEN med skiftevis NREM- og REM-søvn tager i gennemsnit 90 minutter og forekommer 4-6 gange i løbet af en god nats søvn.
American Academy of Sleep Medicine (AASM) opdeler NREM i tre faser: N1, N2 og N3, hvoraf det sidste også kaldes deltasøvn eller slow-wave-søvn.
Hele perioden forløber normalt i følgende rækkefølge: N1 → N2 → N3 → N2 → REM.
REM-søvn opstår, når en person vender tilbage til stadie 2 eller 1 fra en dyb søvn. Der er en større mængde dyb søvn (stadie N3) tidligere på natten, mens andelen af REM-søvn stiger i de to cyklusser lige før den naturlige opvågning.
OPVÅGNING
Opvågning kan betyde afslutningen på søvnen eller blot et øjeblik til at undersøge omgivelserne og justere kropspositionen, før man falder i søvn igen. Søvnige vågner typisk kort efter afslutningen af en REM-fase eller nogle gange midt i REM. Interne døgnrytmeindikatorer sammen med en vellykket reduktion af det homeostatiske søvnbehov medfører typisk opvågning og afslutning af søvncyklussen. Opvågning involverer øget elektrisk aktivering i hjernen, der begynder med thalamus og spreder sig gennem cortex.
På en typisk nat med søvn er der ikke meget tid, der bruges i vågen tilstand. I forskellige søvnstudier, der er blevet udført ved hjælp af elektroencefalografi, har man fundet ud af, at kvinder er vågne i 0-1% af deres nattesøvn, mens mænd er vågne i 0-2% i løbet af den tid. Hos voksne øges vågenheden, især i de senere cyklusser. I en undersøgelse fandt man 3 % vågen tid i den første 90-minutters søvncyklus, 8 % i den anden, 10 % i den tredje, 12 % i den fjerde og 13-14 % i den femte. Det meste af denne vågne tid fandt sted kort efter REM-søvnen.
I dag vågner mange mennesker med et vækkeur, men folk kan også vække sig selv på et bestemt tidspunkt uden brug af en alarm. Mange sover helt anderledes på arbejdsdage end på fridage, et mønster, der kan føre til kronisk desynkronisering af døgnrytmen. Mange mennesker ser regelmæssigt på tv og andre skærme, før de går i seng, en faktor, der kan forværre forstyrrelsen af den cirkadiske cyklus. Videnskabelige undersøgelser af søvn har vist, at søvnstadiet ved opvågning er en vigtig faktor i forstærkningen af søvntræghed.
Afgørende for årvågenhed efter opvågning er søvnens mængde/kvalitet, fysisk aktivitet dagen før, en kulhydratrig morgenmad og en lav blodsukkerreaktion på den.
HJERNESTRUKTURER DER ER INVOLVERET I SØVN
Forskellige hjernestrukturer er involveret under søvnen.
HYPOTHALAMUS, en struktur på størrelse med en jordnød dybt inde i hjernen, indeholder grupper af nerveceller, der fungerer som kontrolcentre, der påvirker søvn og ophidselse. I hypothalamus findes den suprachiasmatiske kerne (SCN) - klynger af tusindvis af celler, der modtager information om lyseksponering direkte fra øjnene og styrer din adfærdsrytme. Nogle mennesker med skader på SCN sover uregelmæssigt i løbet af dagen, fordi de ikke er i stand til at matche deres døgnrytme med lys-mørke-cyklussen. De fleste blinde bevarer en vis evne til at sanse lys og er i stand til at ændre deres søvn/vågenhedscyklus.
HJERNESTAMMEN, som ligger i bunden af hjernen, kommunikerer med hypothalamus for at kontrollere overgangen mellem vågen tilstand og søvn. Hjernestammen omfatter strukturer kaldet pons, medulla og mellemhjernen. Søvnfremmende celler i hypothalamus og hjernestammen producerer et hjernekemikalie kaldet GABA, som virker ved at reducere aktiviteten i ophidselsescentrene i hypothalamus og hjernestammen. Hjernestammen, især pons og medulla, spiller også en særlig rolle i REM-søvnen; den sender signaler om at slappe af i de muskler, der er vigtige for kroppens holdning og lemmernes bevægelser, så vi ikke udlever vores drømme.
THALAMUS fungerer som et relæ for information fra sanserne til hjernebarken - den del af hjernen, der fortolker og behandler information fra kort- til langtidshukommelse. I de fleste søvnfaser er thalamus stille, så man kan lukke af for den ydre verden. Men under REM-søvnen er thalamus aktiv og sender cortex billeder, lyde og andre fornemmelser, som fylder vores drømme.
PINEAL GLAND, som ligger i hjernens to halvkugler, modtager signaler fra SCN og øger produktionen af hormonet melatonin, som hjælper med at få dig til at sove, når lyset slukkes. Mennesker, der har mistet synet og ikke kan koordinere deres naturlige vågen-søvn-cyklus ved hjælp af naturligt lys, kan stabilisere deres søvnmønster ved at tage små mængder melatonin på samme tidspunkt hver dag. Forskere mener, at toppe og dale af melatonin over tid er vigtige for at matche kroppens døgnrytme med den eksterne cyklus af lys og mørke.
DEN BASALE FORHJERNE, nær hjernens forreste og nederste del, fremmer også søvn og vågenhed, mens en del af mellemhjernen fungerer som et vækkelsessystem. Frigivelse af adenosin (et kemisk biprodukt af cellulært energiforbrug) fra celler i den basale forhjerne og sandsynligvis andre regioner understøtter din søvndrift. Koffein modvirker søvnighed ved at blokere adenosins virkning.
AMYGDALA, en mandelformet struktur, der er involveret i behandlingen af følelser, bliver mere og mere aktiv under REM-søvn.
Jeg håber, at søvnens fysiologi nu er mere klart forstået. Hvis ikke, er vi åbne for at udforske yderligere spørgsmål, som du har, sammen med dig.