Forskare har identifierat en mycket ovanlig grupp nervceller i hjärnbarken som verkar kunna påverka själva övergången till sömn. När forskarna aktiverade cellerna hos möss ökade den långsamma, synkroniserade hjärnaktivitet som förknippas med djup sömn, och djuren somnade.
Resultaten publicerades den 9 september i Nature och bygger på försök där forskarna lyckades isolera en specifik typ av hämmande nervcell som kallas Sst-Chodl. Cellerna är ovanliga, men deras kopplingar sträcker sig över stora delar av hjärnbarken.
Forskningen kring sömn har länge fokuserat på strukturer djupare inne i hjärnan, medan hjärnbarken främst har setts som mottagare av signalerna som får hjärnan att växla mellan vakenhet och sömn. Den nya studien pekar på att delar av cortex i stället kan delta aktivt i processen.
Annons
Ars Technica, som intervjuat forskarna bakom studien, beskriver fyndet som ett tecken på att hjärnbarken inte bara kan uppvisa de långsamma rytmerna under sömn, utan även vara med och starta dem.
Extremt få celler når över stora delar av hjärnan
Sst-Chodl tillhör hjärnans hämmande nervceller. Sådana celler använder bland annat signalsubstansen GABA för att dämpa aktiviteten hos andra nervceller.
Men Sst-Chodl sticker ut.
De motsvarar omkring en procent av de hämmande nervcellerna i hjärnbarken. Eftersom hämmande nervceller i sin tur bara är en del av alla nervceller innebär det att Sst-Chodl är en mycket liten population.
Trots det har de ovanligt långa utskott. En enskild cell kan enligt forskarnas kartläggning bilda omfattande kopplingar inom hjärnbarken och påverka nervceller långt från platsen där själva cellkroppen ligger.
Det skiljer dem från många andra hämmande nervceller, som framför allt reglerar aktiviteten i området direkt omkring dem.
Forskarna såg också att Sst-Chodl framför allt var aktiva när mössen befann sig i tillstånd med låg vakenhetsgrad, som stillsam vakenhet och långsam djupsömn. Under hög aktivitet och REM-sömn var cellerna betydligt mindre aktiva.
Läs mer: Ny pryl läser av din hjärna – mäter hur närvarande du är
De styr rytmen snarare än att bara stänga av hjärnan
Forskarna använde bland annat optogenetik, en teknik där genetiskt modifierade nervceller kan aktiveras med ljus.
När Sst-Chodl-cellerna stimulerades ökade den så kallade deltaaktiviteten i hjärnbarken. Delta är långsamma hjärnvågor som är särskilt framträdande under djup sömn.
Men cellerna verkar inte fungera som en enkel avstängningsknapp som får all aktivitet att minska. I stället förändrades hur nervcellerna arbetade tillsammans. Aktiviteten blev mer synkroniserad och de perioder då stora delar av nätverket nästan samtidigt blir tysta blev vanligare och längre.
Det tyder på att cellernas viktigaste uppgift kan vara att koordinera hjärnans aktivitet snarare än att enbart bromsa enskilda nervceller.
Studien visar också att effekten kunde spridas långt från området där cellerna aktiverades. Forskarna hittade direkta hämmande kopplingar till nervceller flera millimeter bort, vilket är ett betydande avstånd i en mushjärna.
Mössen somnade även när de normalt skulle vara vakna
Nästa steg var att se om förändringen av hjärnaktiviteten faktiskt påverkade djurens beteende.
När forskarna aktiverade Sst-Chodl-celler över större delar av hjärnbarken ökade mängden långsam sömn. Mössen somnade också snabbare.
Effekten syntes till och med under den mörka delen av dygnet. Möss är nattaktiva och brukar därför vara betydligt mer vakna då, men aktivering av cellerna ökade sömnen även under deras normalt aktiva period.
Forskarna beskriver därför Sst-Chodl som en möjlig del av hjärnans system för att koppla samman synkroniserad aktivitet i cortex med själva sömnbeteendet.
Det betyder däremot inte att forskarna har hittat en ensam knapp som kontrollerar all mänsklig sömn. Experimenten har gjorts på möss och sömn styrs fortfarande av flera system i olika delar av hjärnan.
PubMed listar studien som en vetenskaplig artikel i Nature och sammanfattar slutsatsen som att Sst-Chodl-celler både följer förändringar i vakenhetsgrad och aktivt kan främja synkroniserad aktivitet och sömn hos möss.
Läs mer: Ny AI-säng känner av när du snarkar – och reagerar automatiskt
Nästa fråga är vad som aktiverar dem
Upptäckten löser samtidigt bara en del av pusslet. Forskarna vet ännu inte exakt vad som säger åt Sst-Chodl-cellerna att börja arbeta när kroppen behöver sova.
En möjlighet är att de på något sätt reagerar på så kallat sömntryck, alltså den biologiska press som byggs upp ju längre vi håller oss vakna. Forskarna vill nu undersöka vilka signaler som når cellerna från andra delar av hjärnan.
Studien utfördes dessutom framför allt i synbarken. Forskargruppen undersöker därför om motsvarande celler i andra delar av cortex har samma nätverk och funktion.
Sst-Chodl-liknande celler har hittats hos flera arter och finns även hos människor. Det gör nervcellstypen särskilt intressant för fortsatt forskning, men vägen från att kontrollera cellerna hos möss till exempelvis nya behandlingar för sömnproblem är fortfarande lång.
Det kanske viktigaste fyndet just nu är därför mer grundläggande. Hjärnbarken verkar inte bara vara platsen där sömnens långsamma rytmer syns. En liten och tidigare svårstuderad grupp nervceller kan också vara med och skapa dem.