Din hjerne skrumper, mens du sover

Videnskabsfolk har i årtusinder grublet over, hvorfor søvn er så vigtig for vores krop, og forskerne graver hele tiden dybere i vores kroppe for at finde svaret.

De har stukket mikroskoper gennem kraniet på mus og brugt årevis på at nærstudere tynde skiver af musenes hjerner. Svaret lyder blandt andet, at vi sover, for at vores hjerner kan skrumpe.

Hjernen skyller ud

Vi lukker af for omverdenen, når vi sover. Forskerne kan følge ændringen i vores bevidsthed ved hjælp af elektroder, som optager hjernens bølgende elektriske aktivitet.

Det øjeblik vi falder i søvn, begynder hjernen at opføre sig anderledes.

Nervecellerne omlægger deres signaler, og hjernebølgerne skifter udseende. I løbet af natten fører hjernen os igennem faser af let søvn, dyb søvn og såkaldt REM-søvn med hver deres enestående bølgemønster.

Den slumrende hjerne får også resten af kroppen til at glide ind i et stadie af total ro.

Signalerne til dine muskler lukker ned, og du slapper helt af. Samtidig slår dit hjerte over 25 procent langsommere end normalt, din kropstemperatur falder til under 36 grader, og du indånder 15 procent mindre ilt.

Et forsøg udført på University of Rochester Medical Center i USA afslørede i 2013 en vigtig forbindelse mellem søvn og den såkaldte cerebrospinalvæske.

Cerebrospinalvæske omslutter hjernen og udfylder alle dens hulrum. Hver eneste dag producerer hjernens plexus choroideus-region omkring 700 milliliter af væsken, samtidig med at den samme mængde forlader hjernen igennem blodkarrene.

Den livsvigtige væske beskytter hjernen mod rystelser og hjælper med at fjerne hjernecellernes affaldsstoffer. Men indtil forsøget i 2013 var det et mysterie, hvordan cerebrospinalvæsken trængte ind og rensede det dybe hjernevæv.

Vandrør fjerner hjernens skidt

Når mørket falder på, åbner din hjerne for sluserne, så væske strømmer ind i kraniets dybeste afkroge.

Under forsøget sprøjtede forskerne fluorescerende stoffer ind i cerebrospinalvæsken hos en mus. Derefter kunne de følge med i stoffernes bevægelse ved hjælp af et mikroskop, som pegede ind gennem et hul i musens kranie.

Mikroskopets billeder viste tydeligt, hvordan væsken førte stofferne dybt ind i hjernen via små kanaler, der løb langs med hjernens blodkar.

Kanalerne fik navnet det glymfatiske system, og vi kan ikke leve uden det. Den grundige gennemskylning sikrer, at affaldsstoffer, som ellers ville forgifte hjernen, bliver fjernet.

Den største overraskelse kom dog først, da forskerne undersøgte forskellen på vågne og sovende mus.

Resultaterne afslørede, at det glymfatiske system stort set var inaktivt, når musene var vågne, men hurtigt kom op i omdrejninger, når musene faldt i søvn.

Forklaringen er formentlig, at hormonet noradrenalin, som er med til at holde os vågne, blokerer systemet. Når vi sover, falder mængden af noradrenalin i hjernen, og rengøringen kan gå i gang.

Søvn sikrer dermed, at vores hjerne ikke flyder rundt i sit eget snavs. Men nu viser ny forskning, at søvn måske har en endnu vigtigere funktion.

Synapser svinder ind

I 2017 opdagede forskere fra University of Wisconsin–Madison i USA, at forbindelserne mellem nervecellerne i hjernen skrumper, når vi sover.

Forbindelserne, de såkaldte synapser, er ekstremt vigtige for vores hukommelse, fordi de er i stand til at lagre de indtryk, som vi modtager i løbet af dagen.

De amerikanske forskere besluttede sig for at undersøge, hvad der sker med synapserne, mens vi sover.

For at komme helt tæt på synapserne, der typisk er mindre end en mikrometer på tværs, brugte forskerne en teknik kaldet serial block-face scanning electron-mikroskopi.

Et lille stykke af en musehjerne blev først sat ind under mikroskopet, så forskerne kunne tage et billede af stykkets overflade. Derefter skrællede en ekstremt skarp kniv af diamant en få nanometer tyk skive af stykket, og mikroskopet tog et nyt billede.

Ved at gentage processen tusindvis af gange var det muligt at fotografere hvert eneste lag. En computer kunne til sidst sætte de enkelte billeder sammen til en tredimensional rekonstruktion af det lille hjernestykke.

Efter flere års arbejde havde forskerne samlet tilstrækkeligt med billeder sammen til at kunne analysere deres resultater. De målte størrelsen på næsten 7000 synapser fra en række mus, som enten havde været vågne eller havde fået lov til at sove inden forsøget.

Til deres overraskelse var der en dramatisk forskel på de to grupper af mus. Synapserne hos de mus, som havde sovet, var skrumpet med 18 procent i forhold til de mus, der havde været vågne hele dagen.

Proteiner sletter minder

Forskere fra det amerikanske Johns Hopkins University dykkede endnu dybere ned i hjernen. De fulgte de enkelte proteiner i synapserne og afslørede hemmeligheden bag hjernens natlige slankekur.

Blandt de vigtigste proteiner er de såkaldte AMPA-receptorer, som sidder på overfladen af den ene nervecelle i synapsen og tager imod signalstoffer fra den anden celle.

Når receptorerne modtager et signal, sørger de for at sende det videre som en elektrisk impuls. Hvis en synapse bliver brugt meget i løbet af dagen, transporterer nervecellen flere AMPA-receptorer frem til synapsen, som dermed vokser. Jo flere receptorer, jo lettere har vi ved at bruge synapsen.

For eksempel vil et synsindtryk, der har skabt stærke synapser, være nemt at huske senere.

For at kunne se, hvordan søvn påvirker AMPA-receptorerne, skar forskerne et hul i kraniet på en mus og brugte et mikroskop til at holde øje med proteinerne i synapserne. Og billederne fra mikroskopet viste tydeligt, at en stor del af AMPA-receptorerne forsvandt fra synapserne, når musene sov.

Søvnen havde slettet musenes minder.

En nærmere undersøgelse viste, at et protein kaldet Homer1a bevægede sig ud i synapsen, mens musene sov, og fjernede AMPA-receptorerne.

Men resultaterne forklarede ikke, hvad formålet er med den omfattende svækkelse af hjernens forbindelser. Igen kunne musene give svaret.

Forskerne satte musene ind i et særligt bur og udsatte dem for et let elektrisk stød gennem burets gulv. Inden musene skulle sove, fik nogle af dem en indsprøjtning med et stof, der blokerer Homer1a, og de blev derfor ude af stand til at svække deres synapser.

Dagen efter satte forskerne musene ind i det elektriske bur igen. De mus, hvis synapser ikke var skrumpet, frøs af skræk i langt højere grad end resten af musene.

Det samme skete, når musene blev flyttet over i et nyt bur, som musene ikke havde nogen grund til at forbinde med elektriske stød.

Forskerne havde afdækket søvnens hemmelighed.

Søvnen giver hjernen ro til at skrumpe, så den ikke drukner i en syndflod af lagrede indtryk. Hvis vi ikke rydder op i minderne, bliver vi handlingslammede og ude af stand til at behandle indtryk.

En nærmere optælling viste, at omkring 80 procent af synapserne svinder ind i løbet af natten. På trods af den omfattende eliminering af minder mener forskerne, at processen er ekstremt vigtig for vores hukommelse.

Søvn bremser demens

Blandt et hav af skrumpende forbindelser fandt forskerne nogle enkelte synapser, som forblev uforandrede. Og det er ikke tilfældigt, hvilke forbindelser der får lov at blive.

Søvnen beskytter omhyggeligt de største af synapserne, og det er netop dem, der indeholder de indtryk og minder, som vi har brugt mest energi på at bearbejde i løbet af dagen.

Den natlige oprydning sletter de fleste af vores minder, men sikrer samtidig, at de vigtigste minder står endnu klarere frem. Og adskillige andre undersøgelser peger på, at det er en god idé at få sin nattesøvn.

Ikke kun på kort sigt. Forskere har fulgt ældre mennesker over mange år og opdaget, at de, som sover dårligt, har højere risiko for at udvikle alzheimer. Årsagen til sammenhængen er endnu ikke helt klar, men især to faktorer ser ud til at bidrage til sygdommen.

Ophobning af affaldsstoffer omkring nervecellerne og manglende evne til at styre AMPA-receptorerne i synapserne. Kun en god nats søvn kan give din hjerne mulighed for at rydde op i rodet og sikre dig en rask og klarhovedet alderdom.