Honnan tudja az agy, mikor kell felébrednie? A kutatók azonosítottak egy kémiai jelet, amely időmérőként működik az egerek agyában: rögzíti az egyes alvási szakaszok hosszát, valamint a megszakítások számát, és előre jelzi, hogy egy adott pillanatban mekkora a valószínűsége annak, hogy az állat felébred.

Ez a jel új módszert kínálhat az alváshiány, vagyis a felhalmozódott alvásveszteség mérésére. Egy ilyen biomarker egy napon olyan módszerek kidolgozásához vezethet, amelyekkel ellenőrizhető, hogy valaki alváshiányban szenved-e, mondja Ketema Paul, a Kaliforniai Egyetem idegkutatója, aki nem vett részt az új vizsgálatban.

„Egyelőre nem létezik az alvás kapcsán józansági teszt” – mondja Paul, hozzátéve, hogy egy ilyen vizsgálat hasznos lehet annak biztosítására, hogy a nagy kockázattal járó tevékenységeket végzők – például a teherautósofőrök vagy a kórházi sürgősségi osztályokon dolgozók – éberek maradjanak. Pedig az alváshiány súlyos következményekkel járhat.

A korábbi alváskutatások főként azokra az agyi áramkörökre összpontosítottak, amelyek másodpercek alatt felébresztik az embert, vagy arra, hogy hogyan halmozódik fel az alváshiány napokig tartó rossz alvás után. Azonban a közbenső időskála – vagyis hogy az agy hogyan követi nyomon az egyetlen folyamatos alvási szakaszban eltöltött perceket vagy órákat – eddig rejtély maradt.

A kérdés vizsgálata érdekében Yao Chen, a Washington Egyetem idegkutatója és csapata olyan molekuláris jeleket keresett, amelyek az alvási szakasz során fokozatosan változnak. A kutatók egy speciális fluoreszkáló érzékelőt használtak egerek agyában, hogy valós időben figyeljék a protein-kináz A (PKA) hatását. Ez egy olyan enzim, amely az emberekben is megtalálható, és amelyet korábban már összefüggésbe hoztak az ébrenléttel. Ez az enzim kémiai „jelölőket” ad az agysejtek felszínén található fehérjékhez.

A szakértők feltárták, hogy ezen címkék jelenléte egy jellegzetes és előre jelezhető ritmust követett: amikor az egerek ébren voltak, a fehérjék címkézésének szintje magas és állandó maradt. De amint az egerek elaludtak, a fehérjék címkézettsége lassú, folyamatos csökkenésbe kezdett, amely az egész alvási szakasz alatt tartott. Valahányszor az egereknél mikroébredés, vagyis az alvás rövid megszakadása következett be, a PKA-hoz kapcsolódó jel hirtelen megugrott, majd ismét visszaesett.

Ez azt jelenti, hogy a jelölés egyszerre méri az alvás teljes időtartamát és a megszakítások gyakoriságát is, mondja Chen. Mivel a PKA-jel figyelembe veszi ezeket a nyugtalan pillanatokat, a kutatók szerint ennek figyelemmel kísérésével pontosabban megjósolható az egér ébredésének pillanatról pillanatra változó valószínűsége, mint az állat alvásidejének nyomon követésével.

A jelzés nem úgy működik, mint egy ébresztőóra, amely a felébredés pontos idejét határozza meg, mondja Chen. Ehelyett a felébredésre irányuló, fokozódó fiziológiai készenlétet tükrözi, teszi hozzá. Amikor a kutatók szándékosan hosszú ideig ébren tartották az egereket, majd hagyták őket aludni, a PKA-jel még alacsonyabb szintet mutatott, mint a normális alvási időszakok alatt. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az enzimjel nem egyszerűen óra szerepét tölti be, hanem azt méri, hogy a felhalmozódott alvásigény mekkora része került kielégítésre, mondja Chen.

Anita Lüthi, a Lausanne-i Egyetem alvásneurológusa elmondása szerint az alváskutatás hosszú ideje főként a diffúz elektromos jelek – például az elektroenkefalogramokból (EEG) származó jelek – elemzésére összpontosított az emberi agy alvás alatti aktivitásának megértése érdekében. Bármely olyan kutatás fontos, amely rávilágít arra, hogy mi történik molekuláris szinten alvás közben, mondja a szakértő.

Lüthi azonban nincs meggyőzve arról, hogy a PKA-jel valóban az alvásigény mértékét tükrözi. Szerinte az alvásigény napok alatt lassan épül fel és csökken le, nem pedig az egyes alvási szakaszok rövid időtartama alatt. Véleménye szerint a jelölés mértéke nem az alváshiányt jelzi, hanem inkább azt, hogy az állatok mennyire éberek, vagy előre jelzi a REM-alvásba (gyors szemmozgásos alvás) való átmenetet, amikor a legtöbb álmodás történik. Ahogy a szakértő megjegyzi, más élettani mutatók, például a pulzusszám, hasonló, egyenletes csökkenést mutatnak, és ezek azt jelzik, hogy a REM-alvás hamarosan megkezdődik.

Chen és kollégái további kísérleteket terveznek, amelyek során valós időben tervezik szabályozni a PKA aktivitását, hogy megvizsgálják, vajon a jelölés mértéke közvetlenül hozzájárul-e az alváshiány enyhítéséhez.