Az alvás homeosztatikus szabályozása

1. Az alvás homeosztatikus szabályozása

2. Homeosztatikus szabályozás • a circadian szabályozás mellett a másik fontos elem az alvás homeosztatikus szabályozás • valami elfogy, vagy valami felszaporodik ébrenlét alatt, alvás alatt regeneráció • a két szabályozás általában egy irányban hat: nappal ébren vagyunk, alvás iránti igény fokozódik – éjjel alszunk, regeneráció végbemegy • a két szabályozás ütközhet is – házi buli • 2 megközelítés: • alvásfaktorokizolálása • alvásdepriváció után • természetes, vagy kiváltott alvás alatt • szervezet saját anyagainak hatása • alvásdepriváció káros hatása • a stresszt nehéz kizárni – forgó dob, virágcserép • fájdalom hatásával vetekvő motiváció ébred - kínzás • az alvást könnyű megzavarni, nehéz kiváltani, a kontrol problematikus

3. Alvásfaktorok I. • Pieron~1910 • kutyasétáltatás 10 napig – likvor vétel, beadás naiv állatok agykamrájába - pozitív alvás transzfer, 2-6 órán belül alvás - hipnotoxin • hasonló kísérleteket végzett Ishimori Japánban • metodikai problémák: altatás, érzéstelenítés nélküli likvor vétel és beadás, nincs térfogat kompenzáció • Pappenheimer és Krueger, 60-as, 70-es évek • kecske depriváció, beadás patkánynak, macskának – pozitív eredmény (krónikus kanülök) – S anyag • nyúlon (gyenge cirkadian ritmus) is hatásos, sőt nem deprivált kecskék likvora is hat patkányokban • emberi vizeletben is jelen van, depriváció nélkül is – emberi vizelet gyűjtése – 3000 liter (!) • elegendő mennyiség a kivonásra és tisztitásra - végeredmény: muramyl peptid • glu, ala, diaminopimelic acid, muramin sav 2:2:1:1 arányban alkotja – a bakteriális sejtfal peptido-glikánjának enzimatikus lebontásából származik • látszólagos kudarc, de ráirányítja a figyelmet a citokinek alvás szabályozásban betöltött potenciális szerepére

4. Alvásfaktorok II. • Monnier 1963 • talamusz intralamináris mag ingerlése keresztezett keringésű nyulakban – nem ingerelt nyúl is elalszik: a talamusz vénás vérének dializátumából DSIP (Delta-Sleep-Inducing-Peptid) • 9 as: trp-ala-gly-gly-asp-ala-ser-gly-glu • ez a legtöbbet vizsgált alvásfaktor – több fajban is 1 órás latenciával természetes alvás • vannak negatív eredmények, hatás függ a beadás időpontjától, macskában harang-görbe alakú dózis-hatás • DSIP-szerű antigént kimutattak emberben és különböző fajokban, nyúlban BF, POA, AH területén • nem természetes alvásfaktorok • Uchinozo és Inoue 1980-90 • alvásdeprivált patkány agytörzs kivonat – SPS (Sleep-Promoting-Substance) - uridin, oxidált glutation (glu-cys-gly – a glu gamma karboxilja adja a peptid kötést) • hatásmechanizmus nem ismert, a glutation a diszulfid hidak kialakulását szabályozza • az uridin pedig gátolja a hippokampális sejtaktivitást (Dobolyi et al., 1999)

5. Alvásfaktorok III. • a természetes alvás átvihetőségét parabiotikus állatokban tanulmányozták, de anyagok kivonását nem próbálták • Matsumoto, 1972 • parabiotikus patkányokban nagyobb az alvási szinkronitás, mint bőrüknél fogva összevarrtakban • De Andres, 1976 • kutyákra plusz fejet varrt, 108 órás túlélés, független alvás-ébrenléti ciklus • sziámi ikrek • csecsemő korban általában egymástól független alvás, de van ellentétes adat is • Mukhametov, 1985-87 • delfinek féltekéi felváltva alszanak, hasonló megfigyelések más tengeri emlősökben és madarakban • az egyik félteke deprivációját nem tudja kompenzálni a másik félteke alvása 

6. Alvásfaktorok IV. • a természetes alvás átvihetőségét parabiotikus állatokban tanulmányozták, de anyagok kivonását nem próbálták • Matsumoto, 1972 • parabiotikus patkányokban nagyobb az alvási szinkronitás, mint bőrüknél fogva összevarrtakban • De Andres, 1976 • kutyákra plusz fejet varrt, 108 órás túlélés, független alvás-ébrenléti ciklus • sziámi ikrek • csecsemő korban általában egymástól független alvás, de van ellentétes adat is • Mukhametov, 1985-87 • delfinek féltekéi felváltva alszanak, hasonló megfigyelések más tengeri emlősökben és madarakban • az egyik félteke deprivációját nem tudja kompenzálni a másik félteke alvása 

7. Alvásfaktorok V. • a delfin kísérletek ellentmondani látszanak a valamilyen anyag felhalmozódik, vagy valamilyen anyag elfogy elképzelésnek – legalábbis, ha feltételezzük az anyag vérben, vagy likvorban való jelenlétét • úgy tűnik, az alvás igény lokálisan alakul ki • Kattler et al., 1994 – szomatoszenzoros ingerlés (vibráció) jobb, ill. bal csuklón az előbbi esetében delta teljesítmény növekedés a bal SI-en • Vyazovskiy et al., 2000 – patkány féloldali bajusz szőr eltávolítás, inger gazdag környezet – delta teljesítmény aszimmetria • Huber et al., 2004 – motoros tanulási feladat, delta teljesítmény növekedés a használt Brodman areák felett

8. Alvásfaktorok VI. • a szervezet saját anyagai közül egyesek szintje korrelál az alvás-ébrenléti ciklussal • ennek több oka lehet • alvás elsődleges ez váltja ki az anyag változását • az anyag változása elsődleges, kiváltja az alvást • közös külső szabályozás alatt állnak • két fő forrásból válogattak anyagokat – az endokrin- és az immunrendszerből • prosztaglandinok – Hayaishi 1990 körül – PGD2 alvás, PGE2 ébrenlét faktor – POA-ba és III. agykamrába adva alvás, de hipotermia nélkül • CCK, inzulin – jóllakottsági szindróma, nem alvásfaktor • adenozin – inkább a deprivációval lehet kapcsolatos, nem a természetes alvással • melatonin – éjszakai állatban nem lehet alvásfaktor • IL-1, TNF, interferon alfa, vagyis citokinek – inkább az infekcióval kapcsolatos szomnolencia közvetítői • GHRH-GH – legígéretesebb – ellenpárja a CRH

9. Alvásdepriváció I. • az alvás funkciója nem ismert • korreláció vmilyen folyamattal – melyik az elsődleges? • ingerlés – ha csökkenti az alvást, az igény csökkent, vagy a mechanizmus károsodott? • depriváció – klasszikus élettani megközelítés: szervet kiirtom, miben hal meg az állat • deprivációnál két alapvető metodikai probléma: • rövidtávú depriváció esetén lehet, hogy nem a károsodást látom, hanem a védekező mechanizmust (l. éhség) • hosszútávú depriváció esetén intenzív, károsító ingerlés kell – stressz; ha az állat meghal, nem tudni, hogy mitől (l. virágcserép módszer vs. priapizmus – REM gátlása) • Rechtschaffen módszere • 3.33 fordulat/perc, 2-3 cm víz felett • kísérleti és kontrol állat hasonló macerának kitéve

10. Alvásdepriváció II.

11. Alvásdepriváció III. • teljes alvásmegvonás (TSD) – nREM 8,7%, REM 4,4%ra csökken a kontrolhoz képest • átlagos túlélés 20,9 nap (rekord 32) • közeli halál tünetei – ilyenkor leölték az állatot: • súlyosan leromlott állapot • táplálékfelvétel csökkenése • súlyos ataxia, vagy legyengülés – nem megy a koronggal • zuhanásszerű testhőmérséklet csökkenés • jelentős végtag ödéma • EEG amplitúdó csökkenés • szőr barnás-sárga, összeragadt, talpon, farkon fekélyek – nem a grooming hiánya • többet ettek (80%), mint a kontroll állatok (20%), mégis jobban lefogytak (-17%, kontroll -8%) • nem a testsúly csökkenés az ok – halálra éheztetett patkányok (túlélés 16,7 nap) -46% testsúly csökkenés

12. Alvásdepriváció IV. • energiafelhasználás duplájára nőtt • testhőmérséklet először meredeken nőtt, majd az idő második felében egyre gyorsabban csökkent • nincsenek stresszre utaló jelek, csak a legvégén mellékvesekéreg növekedés • REM megvonás – kismérvű nREM megvonással jár • átlagos túlélés 36,6 nap • az állatok érzékennyé váltak, ugráltak, vinnyogtak, mintha fájdalmaik lettek volna, majd agresszívvé váltak, mindent megtámadtak • egyébként hasonló változások, mint TS-ben, kivéve, hogy a testhőmérséklet az elején se nőtt, a csökkenés a 2 fokot is elérhette • nREM megvonás – jelentkezik REM megvonás is • átlagos túlélés 44,7 nap, tünetek a TSD-vel egyeznek

13. Alvásdepriváció V. • a változások a súlyosabb tünetek kialakulása után is megfordíthatók, bár az erőteljes hőmérséklet csökkenés megindulása után már nem • először nagyfokú REM, majd kisebb mértékű nREM pótlás • a halál oka az energiaháztartás felborulása – nREM megvonása növeli a set-point-ot, a REM megvonása fokozza a hőleadást • a nREM csökkenti a set-point-ot, de a hatás az alvás utáni ébrenlétben is megmarad • REM alatt megszűnik a hőszabályozás, a REM megvonás hatására magas NA szint – receptor érzékenység csökkenés? • a kísérletek metodikáját támadások is érték: esetleges fertőzés szerepe, de ezeket meggyőzően cáfolták • egyetlen csoport kísérletei!

14. Az alvás „two process” elmélete I. • cirkadian szabályozás: hosszú ébrenlét után rövid alvás kell • homeosztatikus szabályozás: hosszú ébrenlét után hosszú alvás kell • 264 óra depriváció után 14,4 óra alvás – a magyarázat az alvás intenzitásának változása • a mérésére a legjobb jelölt az alvás LA3-LA4 stádiuma: elalvás után gyakori, hajnalban ritka, depriváció után megnő • ezen alapszik Borbély elmélete • S folyamat ébrenlét alatt nő, alvás alatt csökken – exponenciálisan • egy-egy epizóduson belül is exponenciális felfutás, más platóhoz tartva • a C folyamat – „sleep propensity” torz cirkadian coszinusz, minimuma délután 4, maximuma hajnal 4-kor van

15. Az alvás „two process” elmélete II. • az alvás iránti igényt az S és a C ellentettje közötti távolság szabja meg, ettől függ a delta tartományú teljesítmény • különböző hosszúságú depriváció: rebaund hosszát a két görbe metszése prediktálja • a modell finomabb változatában elalvási és ébredési küszöb – a külső és belső ingerek, folyamatok ezeket tologatják • folyamatos bed-rest – fragmentált alvás • délutáni szieszta igen hasznos, S lecsökken • a modell érdeme, hogy összekapcsolja a homeosztatikus és cirkadian szabályozást, és a delta teljesítményen keresztül kapcsolatot teremt a neurofiziológiával • sok probléma is van, pl. a REM alatti történések kérdése

16. Az alvás “two process” elmélete

17. Szintézis

19. A delfin unilaterális alvása