Dygnsrytm: förstå din inre klocka

Forskare har upptäckt att vissa hjärnstrukturer och kemikalier producerar staterna i sömn och vaka. Att förstå dessa kontrollmekanismer hjälper läkarna sätta fingret på vad som kan gå fel och planera effektiva behandlingar.

En pacemaker-liknande mekanism i hjärnan reglerar dygnsrytmen för att sova och vakna. ("Circadian" betyder "ungefär en dag.") Denna interna klocka, som gradvis blir etablerat under de första månaderna i livet, styr de dagliga upp-och nedgångar av biologiska mönster, bland annat kroppstemperatur, blodtryck och frisättningen av hormoner.

Den dygnsrytm gör människors önskan om sömn starkast mellan midnatt och gryning, och i mindre utsträckning i midafternoon. I en studie, forskarna instruerade en grupp människor för att försöka hålla sig vaken i 24 timmar. Inte överraskande, många halkade in tupplur trots alla ansträngningar inte till. När utredarna ritas de tider då de oplanerade tupplurar inträffade, fann de toppar från 02:00 till 04:00 och 14:00 till 03:00

De flesta människor sover under natten som dikteras av deras dygnsrytm, även om många tupplur på eftermiddagen på helgerna. I samhällen där ta en siesta är normen, kan människor svara på deras kroppars dagliga dopp i vakenhet med en en-till två-timmars eftermiddagslur under arbetsdagen och en motsvarande kortare sömn på natten.

Mekanismer för din "sömnklocka"

På 1970-talet var läget av den interna klockan hos gnagare befanns vara suprachiasmatiska kärnan. Detta kluster av celler är en del av hypotalamus, hjärnan centrum som reglerar aptit och andra biologiska tillstånd. När detta lilla område var skadad, försvann den sömn / vakna rytm och råttorna inte längre sov på ett normalt schema. Även om klockan är i stort sett självreglerande, gör sitt läge att svara på flera olika typer av yttre signaler för att hålla den satt till 24 timmar. Forskarna kallar dessa cues "zeitgebers," ett tyskt ord som betyder "tidsgivare." Dessa är följande:

Ljus. Ljus slående ögonen är den mest inflytelserika zeitgeber. När forskarna bjöd volontärer in i laboratoriet och utsatt dem för ljus i intervaller som var på kant med omvärlden, deltagarna omedvetet återställa sina biologiska klockor för att matcha den nya ljus ingång. Dygnsrytmen störningar och sömnproblem som drabbar upp till 90% av blinda människor visa på vikten av ljuset för att sova / vakna mönster.

Tids ledtrådar. Som person läser klockor, följer arbets-och tågtidtabeller, och kräver att kroppen vara uppmärksamma för vissa uppgifter och sociala händelser, det finns kognitiv tryck att hålla tidsplanen.

Melatonin. Celler i suprachiasmatiska kärnan innehåller receptorer för melatonin, ett hormon som produceras i en förutsägbar dygnsrytm i tallkottkörteln, som ligger djupt i hjärnan mellan de två hjärnhalvorna. Nivåer av melatonin börjar klättra när det är mörkt och ebb efter gryningen. Hormonet inducerar dåsighet hos vissa personer, och forskarna tror att den dagliga ljuskänsliga cykler hjälper till att hålla sömn / vakna cykel på rätt spår.

Din klockans timvisare

Eftersom dygnsrytmen räknar bort dagarna, en annan del av hjärnan fungerar som timvisaren på en klocka. Denna klocka är belägen i ett kluster av nervceller i hjärnstammen, det område som kontrollerar andning, blodtryck och hjärtslag. Fluktuerande aktiviteten i nervcellerna och de kemiska budbärare som de producerar verkar samordna tidpunkten för vakenhet, upphetsning, och 90 minuters övergången mellan REM och icke-REM-sömn.

Flera signalsubstanser (naturliga kemikalier i hjärnan som nervceller frisätter kommunicera med angränsande celler) spelar en roll i upphetsning. Deras handlingar förklara varför läkemedel som efterliknar eller motverka deras effekter kan påverka sömnen. Adenosin och gamma-aminosmörsyra (GABA) tros främja sömn. Acetylkolin reglerar REM-sömn. Noradrenalin, adrenalin, dopamin, och de nyupptäckta hypocretin peptider - även känd som orexins - stimulerar vakenhet. Individer varierar mycket i deras naturliga nivåer av signalsubstanser och deras känslighet för dessa kemikalier.