Søvn. 1 av 49. Sleep is potentially dangerous

Transkript

1 Søvn 1 av 49 Sleep is potentially dangerous 2 1

2 Sleep loss affects cognitive function Decreased attention Impaired working memory Impaired divergent, innovative thinking Impaired verbal fluency Impaired inhibitory control Increased risk-taking behavior Impaired humor appreciation Killgore W, Effects of sleep deprivation on cognition. Prog Brain Res 185: , Disposisjon Hva er søvn? Søvn fysiologi og klassifisering Søvn homeostase og sirkadiane rytmer Søvn mekanismer Søvn funksjon 4 av 49 2

3 Søvnfysiologi Brodal utgave 5. Kap 26. s ; Kap. 30, s ; - hovedtypene av søvn: Slow-wave søvn (SWS) stad. 1-4, og REM-søvn. den normale søvnprofil hos menneske (fordelingen av søvnstadiene over tid natten gjennom) og skal kjenne periodisiteten i REM-søvn. -skal ha kjennskap til søvnmengde og fordeling på ulike alderstrinn. -skal kjenne til og kunne diskutere samvirke mellom de tre hovedfaktorene som virker på søvn og våkenhet (homeostatisk faktor, døgnrytme og atferd (beslutning/vane). -skal kunne forklare innsovning som funksjon av aktiveringsnivået (deaktivering). 5 av 49 Læringsmål Klassifisering av søvnstadier Hypnogram og søvnsyklus Søvnmønster ved aldring Døgnrytme og søvnhomeostase Hovedsystemer for søvnregulering Søvn funksjoner ved hukommelse 6 av 49 3

4 The hours of our life other activities (19%) Sleep 36% work and work-related (16%) sport (1%) television (11%) phone/ (1%) household activities (8%) socializing (3%) eat/drink (5%) American Time Use Survey, Bureau of Labor Statistics, 2007 annual averages. Calculations based 7 on U.S. life expectancy of 77.8 years (which includes ~ 243,362 hours of sleep) Søvn Søvn er en fysiologisk tilstand atferdsmessing forbundet med reduserte kroppsbevegler OG reduserte responser på omgivelsene. 8 av 49 4

5 Søvn er lett å reversere gjennom sensorisk stimulering (vekkerklokke), og dermed forskjellig fra tilstander som koma og dvale. 9 av 49 Dyp koma ingen respons ved ekstern stimulering - refleksbevegelser kan være tilstede Persisterende vegetativ tilstand (PVT) - tidvis våken men ikke bevisst - ingen respons på sine omgivelser eller tegn på oppmerksomhet - forekommer gradvis hos enkelte komatøse pasienter 10 av 49 5

6 Søvn stillinger 11 av 49 Søvn defineres hovedsakeleg gjennom endringer i hjernes elektrisk aktivitet ElectroEncephaloGram (EEG) 12 av 49 6

7 Elektroencephalogram (EEG) EEG måler samlet nervronalt aktivitet i området under elektroden Spesiale eletroder brukes for å måle muskelaktivitet (elektromyografi; EMG) og øyenbevegelser (elektro-okulografi, EOG). 13 av 49 EEG frekvens områder Delta (δ) Teta (θ) Alfa (α) Spindler (σ) Beta (β) Gamma (γ) 0.5 < 4Hz 4 < 8 Hz 8 < 12 Hz 12 < 16 Hz 16 < 30 Hz > 30 Hz 14 av 49 7

8 Søvn-våkenhet. EEG og aksjonspotensialer Våkenhet beta-bølger Dyp søvn delta-bølger synkronisering 5 s Enkeltcelle registrering (AP) i thalamus EEG i korteks 15 av av 49 8

9 Stage EEG EOG EMG Physiology Active Waking HIGH frequency, Eyes open, movement High tone small amplitude Movement artifacts waves (Beta waves) desyncronization Quiet waking Alpha waves No or slow movements High tone Stage 1 High freq., low ampl. theta waves, vertex sharp transients Slow movements High tone, less pronounced than waking NON REM SLEEP: Breathing and heart rates slow down, body temperature and blood pressure decrease. Stage 2 High freq, low ampl. Spindles, K- complexes No movements High tone, but lower Less likely to than S1 report vivid, action-packed dreams. Stage 3 and 4 Low freq, high ampl (delta waves) (syncronization) No or rare movements Low tone REM High freq. low Periodic movements ampl. sawtooth waves (desynchronisation) Very LOW muscle tone (atonia) REM sleep: Vivid dreams, blood pressure and breathing irregular, temp reg uncouples Hypnogram Søvnsyklus trinnvis dypere NREM-søvn, så tilbake gjennom samme stadier til REM-søvn. Hvert syklus varer ca 90 min (dvs 4-6 sykluser pr. natt) ultradian cycle 9

10 REM-søvn (paradoksalsøvn) In the 1950s American physiologists Eugene Aserinsky and Nathaniel Kleitman reported that periods of eye movement and twitching occur during sleep. They named these periods rapid eye movement (REM) sleep. Aserinsky and Kleitman found that when subjects were awakened during REM sleep, they reported vivid dreams. Scientists believe that REM sleep is closely related to wakefulness because brain wave activity during REM sleep is marked by short, rapid wave patterns similar to brain wave activity of the waking state (desynchronised). 19 av 49 S1 + S2 + S3 + S4 = Non-REM søvn Tilsvarerer 80% av total søvnmengde Pust, puls, blodtrykk & temperatur reduseres Drømmene er mindre fargerik og spennede. 20 av 49 10

11 Stadie 3 og 4 EOG Omtrent ingen EEG Lav frekvens og høy amplitude bølger (delta bølger--synkronisering) EMG Lav muskel tonus 21 av µv 3 sec Stadie 4 EMG EEG EOG 11

12 Søvn lengde og mønster - aldring Barn Unge voksne Eldre 23 av 49 Søvnmønster - Nyfødte Trenger t søvn. Nesten 50% av dette er REM-søvn. Søvnmønster - Barn 24 av 49 12

13 Unge voksne Trenger 7-8 t søvn (men stor variasjon) 20% av dette er REM-søvn. Eldre Mindre dypsøvn. Våkner lettere. Mer søvn (blund) om dagen. 26 av 49 13

14 Nyfødte har en fragmentert søvnmønster Spebarn og unge barn sover mest. Lengde på søvn variere mest blant eldre. 28 av 49 14

15 Døgnrytme (sirkadianrytme) Døgnrytmer: periodiske endringer i kroppens funksjoner (søvn, matinntak, temperatur, osv) med en syklus på ca 24-timer. Det viktigste pace-maker for døgnrytmen er n. suprachiasmaticus i hypothalamus. 29 av 49 N. Suprachiasmaticus (SCN) 15

16 The picture can't be displayed. Epifysen (mellom thalamus; pineal gland) N. Suprachiasmaticus Solen 31 av 49 Lys stimulerer fotoreseptorer i retina Ganglion celler i retina sender fibre direkte til SCN i hypothalamus. MELATONIN - frisettes fra epifysen (pineal gland) ved mørke. epifysen ligger bak 3. ventrikkel mellom thalamus (epithalamus) - hemmer aktivitet i SCN Melatonin er N-acetyl-5-methoxy-tryptamine, og deriveres fra aminosyren tryptofan. 32 of 64 16

17 Ulike døgnrytmer 33 av 49 Normal døgnrytme for søvn og temperatur 34 av 49 17

18 SCN ødelagt- tap av døgnrytme 35 av 49 Søvn homeostase Homeostatisk faktor (H) nivået øker, slik at søvn inntrer Døgnrytmen (D) er den biologiske klokken i n. suprachiasmaticus Våken Søvn Våken Søvn Våken Søvn 36 av 49 18

19 Søvn varighet er kortere på stigende døgnrytme, og lengre på dalende døgnrytme Men total søvnmengde, særlig mengden av REM-søvn, må hentes inn. 37 av 49 Faseendring (f.eks. ved sene netter om helgen) Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Pga sene netter - Døgnrytmen fremskyves -innsovning natt til mandag vanskelig (samme ved jetlag) Monday in bed noon asleep 38 av 49 19

20 Våken (Desynkron EEG mønster) NREM (Synkron EEG mønster) REM (Synkron EEG mønster) LC (NA) Raphe (5HT) N. Basalis (Ach) 39 of 49 Våkenhet Viktigste strukturer for opprettholdelse av våkenhet er: - retikulærsubstans (reticular activating system, RAS) - kolinerg og monoaminerg aktivitet 40 of 49 20

21 The picture can't be displayed. Igangsetting av søvn Deaktivering: Nedsatt sensorisk input gir nedsatt aktivering av RAS inklusiv ascenderende kolingerge og monoaminerge (NA, 5HT) baner. I tillegg er det redusert frisetting av histamin og hypocretin fra n. tuberomammilaris. Melatonin frisetting fra epifysen øker ved mørke dette hemmer n. suprachiasmaticus. N. suprachiasmaticus bruker GABA. Nedsatt fyring av kjernen vil føre til aktivering av hemmende baner fra hypothalamus (ventrolateral preoptisk område; VPLO) til RAS/våkenhetsområder. VPLO vil dermed hemme aktivitet i våken områder i hjernestammen. VPLO bruker to hemmende nevrotransmittere, GABA og nevropeptiden galanin. 41 of 49 Redusert aktivering av RAS pga redusert sensorisk input (man legger seg, lukker øyne, rutiner som reduserer stimuli) 42 of 49 21

22 Kjerner i preoptisk hypothalamus hemmer våkenhets celler (RAS, aminer, Ach) i hjernestammen galanin, GABA, inhibitory histamine dopamine noradrenaline serotonin acetylcholine 43 of 49 Søvn-våkenhet. EEG og aksjonspotensialer Våkenhet beta-bølger Dyp søvn delta-bølger synkronisering 5 s Enkeltcelle registrering (AP) i thalamus EEG i korteks 44 av 49 22

23 n. reticularis thalami Funksjon: - Regulerer fyringsmønster (enkeltfyring/skurfyring) i releceller i thalamus. - Viktig for thalamus-cortex aktivering og regulering av søvnvåkenhet. 45 av 49 Denne slide er som forklaring det er ikke pensum Regulering av fyringsmønster i thalamus reléceller Enkeltimpulsfyring ( single spike firing ) Desynkronisering ved våkenhet og REM-søvn Skurfyring ( burst firing ) -Synkronisering av kortikal nettverk ved dypsøvn Ioniske strømmer ved skurfyring ( burst firing ) I-h strøm: katione strøm som aktiveres ved hyperpolarisering men slår av når membranen blir depolarisert - dvs pacemaker aktivitet. I-Ca strøm: kalsiumkanal aktiveres ved lav depolarisering. Begge disse strømmer finnes i reléceller i thalamus. 46 av 49 23

24 Kolinerg regulering av n. reticularis og reléceller N. reticularis sender hemmende GABAerge fibre til reléceller i thalamus. Hemming av reléceller setter i gang deres pacemaker aktivitet, og fører til synkronisert skurfyring av cellene og sykronisert kortikalt EEG (som deltabølger ved NREM-søvn). Kolingerge, tilhører RAS Input fra RAS og kolinerge kjerner aktiverer reléceller i thalamus. Dette stopper pacemakeren og enkeltimpulsfyring overtar. En hovedmekanisme for aktivering av releceller eller kolinerg hemming av retikularisceller dvs disinhibisjon. GABAerg REM-søvn generering Enkelter nervroner i hjernestammen er aktiv kun i REM-søvn--- REM-ON nevroner Andre nevroner er slått av-trolig pga aktivitet i REM-ON nevroner. REM-ON nevroner styrer øyenbevegelser og kortikal aktivering. Den lave monoaminerg aktivitet hemmer den retikulospinalebanen til gamma-motonevroner, hvilket gir lav muskeltonus. Kolinerge (REM-ON) nevroner 5HT og NA (REM-OFF) nevroner 48 of 49 24

25 Søvn funksjoner Sleep loss affects cognitive function Decreased attention Impaired working memory Impaired divergent, innovative thinking Impaired verbal fluency Impaired inhibitory control Increased risk-taking behavior Impaired humor appreciation Killgore W, Effects of sleep deprivation on cognition. Prog Brain Res 185: ,