af

Poul Jennum, dr.med.

Søvn optager en trediedel af vores liv. Vi har alle en fornemmelse af, hvad søvn er. Efter en god nats søvn føler vi os efterfølgende udhvilede og er søvnen ringe, er vi den efterfølgende dag trætte, uoplagte med øget søvntrang. Vi har således en klar fornemmelse af søvnens betydning for ar være veloplagte og funktionsduelige om dagen. Imidlertid bliver der større usikkerhed om, hvad søvn egentlig er. Hvilke hjerneprocesser styrer søvnen. Hvad foregår der i vores krop under søvn. Hvilken betydning har søvn for biologiske individer. Hvorfor er søvn en uundgåelig, tilbagevendende proces. Hvad sker der, hvis vi ikke opnår fuld hvile og forstyrres under søvn. I denne artikel fokuseres på hvilke faktorer der styrer den normale søvn, medens der i den næstfølgende artikel af Morten Møller fokuseres på forhold, der styrer vores døgnrytmer.

Søvn kan defineres på forskellige måder. En praktisk måde at definere søvn er ved adfærdsmæssige kriterier:

Disse kriterier giver en adfærdsmæssig definition af søvn. I praksis er det ikke - set fra en stringent klinisk eller adfærdsbetinget synspunkt - altid let at se forskel på søvn og moderate bevidsthedsændringer i forbindelse med hjernesygdomme.

Igennem årtier har man søgt efter fysiologiske ændringer under søvn. Således ser man under søvn betydelige ændringer i hjerneaktivitet, bevægemønstre, hjerteaktivitet og andre fysiologiske parametre. Det har vist sig praktisk at karakterisere søvn ved bestemmelse af hjerneaktivitet kombineret med udvalgte fysiologiske målinger. Ikke alene giver disse målemetoder os en vurdering af om søvn er tilstede, men er kan også karakterisere søvnens forskellige stadier.

Traditionelt beskrives søvnstadier ved hjælp af tre fysiologiske målinger:

Elektroencephalografi - eeg (måling af den spontane elektriske hjerneaktivitet, se Fig. 1)

Elektrooculografi - eog (måling af de elektriske spændingsvariation i ved bevægelser af øjeæblet)

Elektromyografi - erng (måling af de elektfiske spændingsvariation fra muskler).

Eeg blev oprindeligt beskrevet af den tyske neurofysiolog Hans Berger i 1924, der identificerede forskellige elektriske mønstre hos normale vågne og sovende personer. 11934 systematiserede Loomis dette ved at identificere forskellige elektriske monstre i forbindelse med forskellige faser af søvnen. I 1952 bemærkede Aserinsky & Kleitmann, at der under søvn forekom faser med karakteristiske øjenbevægelser. Dette søvnstadie fik efterfølgende betegnelsen Rapid Eye Movement Sleep (REM sleep). De Øvrige søvnstadier (se Fig. 1) betegnedes efterfølgende som non-REM sleep (NREM sleep). NREM søvnen inddeles i stadierne I-IV gående fra døs (NREM stadie 1), let søvn (NREM stadie 11) og dyb søvn (NREM stadie 111 og IV). Det skal imidlertid erindres, at der er glidende overgang mellem de forskellige søvnstadier, og klasseinddelingen hviler på en række konventioner, der dog har vist sig praktiske til såvel videnskabelige som kliniske formål.

Døs (NREM stadie i). Alfa-aktiviteten reduceres og erstattes af 5-7 Hz aktivitet, musklerne afslappes hvorved emg-aktiviteten reduceres og Øjenbevægelserne bliver langsomme.

Figuren viser en præsentation af NREM stadie 1-4 og REM søvn igennem en nats søvn. perioden fra en cyklus omfattende NREM til slutningen af den efterfølgende REM søvn benævnes søvncyklus. Gennemsnitlig er søvncyklus cirka 90 minutter. typisk dominerer NREM stadie 3-4 begyndelsen af natten mens REM-søvnen er predominant i slutningen af natten. Kortere opvågninger er hyppige især i slutningen af natten.

eeg'et domineres af langsom 1-2 Hz aktivitet. Der er ingen øjenbevægelser, og emg-aktiviteten er lav.

REM-søvnen derimod karakteriseres af hurtige frekvenser i eeg'et, der ligner en mellemting mellem et vågen desynkroniseret eeg og døs. Der er hurtige øjenbevægelser og muskelaktiviteten er lav. Der kan forekomme små muskelryk (REM-myoklonier). REM-søvnen kaldes også desynkroniseret eller aktiv søvn.

Søvnen præsenteres oftest ved det såkaldte hypnogram, der repræsenterer søvnstadiefordelingen igennem natten (Fig. 1).

De elektriske forandringer der ses i eeg'et er tæt forbundne til andre fysiologiske processer under søvn. Under NREM søvn, der karakteriseres ved lavfrekvent synkron eeg-aktivitet, ses nedsat stofskifte i den grå hjernebark (vurderet ved hjernens blodgennemstrømning, som måles med en metode kaldet SPECT, eller vurdering af stofskiftet, der måles med en metode kaldet PET), ligesom det desynkroniserede aktive eeg-mønster under REM søvn, der ligner det vågne eeg, er karakteriseret ved højt stofskifte i den grå hjernebark og blodgennemstrømning ligesom i vågentilstand. Hjernen under NREM søvn er stofskiftemæssigt i dvale sammenlignet med den aktive vågentilstand og REM søvnen.

Det har været kendt i mere end 40 år, at vågen og søvn afhænger af aktivitet i neuroner i hjernestammens retikulære formation (Fig.2), der danner det ascenderende retikulære aktiverende system (RAS). Dette system sender neuroner via en kerne i mellemhjernen, der kaldes thalamus til store dele af den grå hjernebark og er dermed medvirkende til cortikal aktivering under vågenhed. Yderligere sender den retikulære formation udløbere til den hjkernedel, som kaldes hypothalanius, og yderligere til den basale forhjerne, hvorfra der findes yderligere forbindelser til den grå hjernebark. Disse sidsnævnte forbindelser medvirker til at holde hjernen vågen.

Det er tidligere antaget, at søvn opstår som resultat af nedsat aktivitet i hjernen og i RAS. Dette er imidlertid ikke korrekt. I hjernen findes specifikke mekanismer der producerer NREM som REM søvn. Søvn er ikke en passiv proces, men generes aktivt

af specifikke hjerneregioner.

Fig.l Foto taget i et mikroskop af hjernestammens reticulære formation. De brune områder, som pilene peger på rummer nerveceller med signalstoffet serotonin. Disse nerveceller sender udløbere til den grå hjernebark, og impulserne gennem disse udløbere er med til at holde os vågne.

Der er flere regioner i hjernen der er involveret i regulation af NREM søvn. Skades den forreste del af hypothalarmis og tilhørende områder i pandelapperne (den basale forhjerne) udvikles søvnbesvær (insomni). Degeneration af disse områder kan være medvirkende til insomni hos patienter med degenerative hjernesygdomme som for eksempel Alzheimer's sygdom.

Elektrisk og kemisk stimulation af den basale forhjerne medfører NREM søvn. Der er beskrevet nerveceller i denne region, der er aktive under NREM søvn og relativ inaktive under REM søvn og i vågentilstand. Andre dele af hjernen er imidlertid også aktive i generering af N-REM søvn, herunder en kerne i hjernestammen kaldet nueleus ofthe solitary tract. Imidlertid har man ikke klarhed over relationerne mellem disse centre, men en forståelse af disse hjerneprocesser har betydning for forståelse af søvnens mekanismer og for behandling af sygdomme der især opstår under NREM søvn. Det gælder for eksempel de såkaldte parasomnier og epilepsi med natlige anfald.

Den muskelafslapning som medfører nedsat aktivitet i erug'et, der observeres under NREM søvnen, er formentlig relateret til en samlet nedregulering af de direkte og indirekte aktiverende nerveforbindelser mellem den grå hjernebark og rygmarven. Dette svarer til afslappethed i vågentilstand. De nedsatte øjenbevægelser under NREM søvn kan skyldes nedsat aktivering af øjenmuskelkernerne i hjernestammen og af de motoriske centre i frontallappen.

Flere undersøgelser har vist, at hjernestammen, først og fremmest nerveceller i pons (hjernebroen, en del af hjernestammen) er involveret i regulationen og generering af REM søvn. Det er blandt andet vist, at små grupper af neuroner i pons (svarende til den laterale del af nueleus reticularispontis oralis og regionen umiddelbart ventralt til locus coeruleus) er nødvendige for udvikling af REM søvn inklusiv muskelafslapningen, at der er små grupper af celler indenfor denne region, der er aktive under REM søvn, at REM søvn kan udløses ved microinjektion af neurotransmitteren acetylcholin i pons, men at også andre regioner i hjernen er involveret i regulationen af REM-søvn.

Som tidligere beskrevet er REM søvn forskellig fra NREM søvn. Det kortikale eeg ligner eeg'et i vågentilstand, men personen er sovende efter de traditionelle definitioner på søvn. REM søvnen kan inddeles i to stadier (tonisk og fasisk REM). Fasisk REM karakteriseres ved intermitterende hurtige øjenbevægelser og muskeltryk, mens tonisk REM karakteriseres ved aktiveret eeg og komplet muskel afslappelse. Denne adskillelse har næppe større klinisk betydning, men anvendes undertiden som led i beskrivelsen af fysiologiske forandringer under søvn.

Forud for start på REM søvnen kan man registrere søvn-relateret eletrisk aktivitet i hjernen. Disse forandringer registreres først og fremmest ved elektroder nedsat i selve hjernen, men undertiden kan de ses ved elektroder placerede uden på kraniet (skalp-eeg). Karakteristisk er således noget man kalder PGO-bølger, - små spidse bølger, der karakteriserer starten på REM-søvn. Deres oprindelse er i pons, efterfølgende i den laterale geniculate nucleus og i occipitallapperne (heraf navnet). Disse elektriske udladninger er vigtige fordi de repræsenterer de omfattende forandringer der finder sted i hjernen under REM-søvn og fordi de repræsenterer betydningen af pons i reguleringen af vågen og søvn og i særdeleshed generering af REM-søvn.

Den udtalte muskelafslapning der observeres under REM søvn er meget forskellig fra NREM søvn. Hvor rygmarven under NREM søvn oplever et bortfald af impulser fra hjernens motoriske centre, ses under REM søvnen en aktiv hæmning fra de samme områder. Undersøgelser af hjernens stofskifte viser, at de motoriske centre i hjernen er aktive og har en høj energiomsætning under REM søvnen, i modsætning til under NREM søvn. Det er nærliggende at tro, men fortsat uafklaret, at de kortvarige motoriske ryk under REM søvn, skyldes intermitterende kortvarige ophævelser af den hæmning i rygmarven hvorved musklerne kortvarig bevæges på grund af vedvarende aktivering af de såkaldte kortiko-spinale baner (baner fra den grå hjernebark til rygmarven).

De øjenbevægelser der observeres under REM skyldes formentlig direkte aktivering i hjernestammen. Tidligere antog man, at øjenbevægelser var relateret til de visuelle hallucinationer (drømme) der observeredes under REM ('skanning hypotesen'). Der er imidlertid ikke fundet belæg herfor, idet der ikke er sammenhæng mellem selvoplevede drømme og bevægemØnsteret.

Hos mennesker (og visse andre dyrearter) kendes en tilstand, der karakteriseres ved pludselig indsættende svaghed eller ophævet muskelstyrke i skeletmuskulaturen (catapleksi). Catapleksi, der kan være et symptom på narkolepsi, udløses oftest i forbindelse med stærke emotioner, eller fysisk aktivitet. Man ved, at kolinerge mekanismer er involveret i tilstanden. Behandlingen er anvendelse af lægemidler med antikolinerg virkning typisk indenfor tricykliske antidepressiva.