Sen zapomnienia

Dlaczego śpimy? W starożytnej Grecji powszechnie uważano, że poprzez sny komunikują się z nami bogowie. Demokryt z kolei głosił, że we śnie ulatują z nas atomy duszy, których ubytek uzupełniać musimy nieprzerwanie oddychając (zanim nie wyzioniemy ducha). Arystoteles kwestii snu i bezsenności poświęcił całą uczoną rozprawę, w której pisał, iż „co do snu i czuwania, rozważyć musimy, czym one są: czy są one szczególne dla duszy, czy dla ciała, czy też im wspólne; jeśli zaś wspólne, do której części duszy lub ciała się odnoszą: więcej, jaka jest przyczyna tego, że są one atrybutem zwierząt oraz czy wszystkich zwierząt jest udziałem”. Ten program badawczy po 2300 latach nadal nie jest ukończony.

O zjawisku snu – które Wikipedia definiuje jako stan czynnościowy ośrodkowego układu nerwowego, podczas którego następuje zniesienie świadomości oraz bezruch (paraliż senny)
– wiele się w tym czasie dowiedzieliśmy. W 1951 r. na przykład doktorant University of Chicago Eugene Aserinsky podłączył swego syna do nowej maszyny do pomiaru fal mózgowych (dziś zwanej elektroencefalografem) i odkrył fazy snu. Okazało się, że kiedy śpimy, aktywność mózgu przechodzi trwające normalnie około 90 min cykle, na zmianę zapadając w tzw. sen głęboki (NREM – od non rapid eye movement – lub wolnofalowy, z racji emitowanych w tym czasie elektrycznych fal delta o zmiennej intensywności) oraz sen płytki (REM, zwany też paradoksalnym), w czasie którego występuje szybki ruch gałek ocznych. W tej drugiej fazie pojawiają się najczęściej marzenia senne. Obie fazy dzielą się jeszcze na stadia, ale nie komplikujmy...

Odkrycie faz uprzytomniło badaczom, że do wyjaśnienia pozostało nie jedno zjawisko snu, lecz dwie odmienne jego formy, spełniające zapewne odmienne funkcje. Poza tym proste wyjaśnienie, że sen jest formą odpoczynku mózgu po trudach dziennego myślenia, stało się znacznie mniej przekonujące. Po prostu korzyść energetyczna, wynikająca ze zniesienia świadomości i paraliżu sennego, była w istocie tak nieznaczna, że trudno było usprawiedliwić nią fakt, iż na 8 godz. w ciągu doby stajemy się nieprzytomni i bezwładni, więc łatwo może nas upolować przechodzący nieopodal drapieżnik. Narażanie się na takie niebezpieczeństwo byłoby grubym błędem natury, gdyby sen nie spełniał jakichś innych ważnych zadań, poważnie zwiększających nasze biologiczne przystosowanie.

Badacze snu ruszyli więc na poszu­kiwania. W 1994 r. wydawało się, że grupa uczonych z Instytutu Weizmanna w Rehovot wie, jak wyjaśnić funkcję snu REM. Od dawna podejrzewano, że sen jest utrwalaczem pamięci. Izraelscy naukowcy wykazali, że faza REM wzmacnia tzw. pamięć proceduralną (ruchową) – odmienną od pamięci deklaratywnej (długofalowej pamięci jawnej). Hipotezę tę polubił Robert Stickgold, bardzo znany neurolog poznawczy z Harvard University, który stał się jej najbardziej znaczącym orędownikiem. Sprawa okazała się jednak bardziej skomplikowana, bo dalsze badania dowiodły, że sen NREM także pomaga owej pro­ce­duralnej pamięci. Generalnie jednak Stickgold jest zdania, że prawdopodobnie różne typy zadań pamięciowych potrzebują różnych rodzajów snu. I nie zmienia jego przekonania fakt, że znany jest przypadek Izraelczyka z odłamkiem szrapnela w mózgu, który nigdy nie przechodzi we śnie fazy REM, a mimo to ukończył prawo.

Nic tak nie rozwija nauki jak spory. Jerome M. Siegel z University of California w Los Angeles, inny amerykański psychiatra i dormolog (po łacinie – badacz snu), w opublikowanym w „Science”­ w 2001 r. artykule poddał hipotezę wspieraną przez Stickgolda pryncypialnej krytyce. Stwierdził, że dowody na to, iż sen REM służy do konsolidacji pamięci, nie składają się w logiczną całość – badania na zwierzętach nie potwierdziły jej, a u ludzi nie odkryto żadnej korelacji pomiędzy długością tej fazy snu i zdolnością uczenia się. Co więcej, u wielu osób, u których faza REM jest nieobecna wskutek działania leków neurologicznych lub uszkodzeń mózgu, nie zaobserwowano deficytu pamięci.

Jaka jest zatem ulubiona hipoteza Siegela? Tak oto wyjaśnia funkcję snu NREM: sen to dla mózgu czas generalnych porządków i remontu. W innych tkankach, których komórki dzielą się szybciej, uszkodzenia spowodowane przez wolne rodniki mogą być reperowane na bieżąco, jednak komórki nerwowe (z wyjątkiem hipokampu) powstają wolno, więc enzymy dokonujące ich przeglądu i napraw mogą potrzebować czasu mniejszej aktywności, by wykonać zadanie. Same enzymy także ulegają uszkodzeniom i w czasie snu mogą być wzmacniane lub zamieniane przez nowe zastępy.

Znaczenie fazy REM jest bardziej tajemnicze, lecz i w tym wypadku Siegel skłania się ku funkcji naprawczej. W czasie snu REM, kiedy większość (poza gałkami ocznymi) ciała zostaje unieruchomiona, w mózgu przestają być wydzielane pewne neuroprzekaźniki (takie jak serotonina czy norepinefryna) – jest to być może czas potrzebny receptorom tych przekaźników na odpoczynek i odzyskanie pełnej wrażliwości. Sen REM może także, zdaniem niektórych badaczy, przygotowywać organizm do przebudzenia – wzmożona aktywność neuronów i przyspieszony metabolizm mózgu sprawiają, że ludzie przebudzeni w tej fazie snu są znacznie przytomniejsi.

Szczególnym przedmiotem zainteresowania Siegela jest ewolucja snu, która doprowadziła do ogromnych różnic jego przebiegu u rozmaitych gatunków zwierząt. Ta rozmaitość nie ułatwia uogólnień, lecz można w niej dostrzec pewne prawidłowości. Jedną z nich jest fakt, że duże zwierzęta śpią mniej – żyrafie na przykład wystarczają 2 godz. snu na dobę, słoniom 3, zaś opos spędza we śnie 18 godz. Według statystyk, koty śpią 12,5 godz., a psy około 10. Zdaniem Siegela, reguła ta potwierdza popieraną przez niego teorię, że sen służy głównie do oczyszczenia mózgu – u małych zwierząt procesy metaboliczne przebiegają szybciej i produkują więcej toksycznych produktów ubocznych.

Inną interesującą prawidłowością jest to, że faza REM trwa znacznie dłużej u tych zwierząt, które są szczególnie niesamodzielne i bezradne długo po urodzeniu (należy do nich człowiek). Badany przez Siegela jajorodny ssak dziobak, którego okres dojrzewania jest wyjątkowo długi, spędza we śnie REM 8 godz. dziennie. Natomiast delfiny i wieloryby, które natychmiast po urodzeniu zdolne są do samodzielnego poruszania się, praktycznie obywają się bez tej fazy snu.

Korelacja ta sugeruje, że charakterystyczna dla fazy REM aktywność neurologiczna mózgu może mieć związek z jego rozwojem. Może jest formą jego stymulacji i treningu? Siegel zwraca też uwagę, że właściwie rozmaite organizmy śpią tak długo, jak pozwalają im na to warunki środowiskowe. Drapieżniki, które mogą jeść rzadziej, ale treściwiej, a ponadto mają niewielu naturalnych wrogów, śpią na ogół dłużej niż zwierzęta roślinożerne, które nie tylko spędzić muszą wiele czasu skubiąc trawkę, lecz także mieć baczenie, by nie dać się zjeść. Jednym z najciekawszych przypadków sennej adaptacji jest tzw. sen jednopółkulowy, polegający na tym, że zwierzę zdolne jest na zmianę zasypiać na jedno oko. Potrafią tak spać ptaki oraz niektóre ssaki morskie, takie jak delfiny i wieloryby. Kiedy zamykają lewe oko, w sen zapada ich prawa półkula mózgowa (i vice versa). Przydatność tej adaptacji Siegel tłumaczy tym, że w otwartym środowisku morskim zwierzęta te nie mają kryjówek i muszą być nieprzerwanie w stanie (częściowej
przynajmniej) czujności. Poza tym, być może, gdyby głęboko zasnęły, groziłoby im utopienie.

Przy całej różnorodności form, sen wydaje się przywilejem wszystkich zwierząt. Nie wyłączając muszki owocowej. Jest to dla badaczy okoliczność pomyślna, ponieważ drosophila (tak się zwie naukowo) jest nie tylko organizmem znakomicie poznanym (ulubiony obiekt badań genetyków), lecz można nią także bezkarnie manipulować – dezaktywując na przykład wybiórczo poszczególne geny. I właśnie takie badania, przeprowadzone przez Paula Shawa i jego kolegów z Washington University, których wyniki ogłoszone zostały w pierwszym kwietniowym numerze „Science”, rzuciły nieco nowego światła na zagadkę snu. Kto więc ma słuszność: Stickgold czy Siegel? Jak wynika z odkrycia Shawa, żaden z nich. Sen u muszki nie służy, jak się wydaje, do konsolidacji pamięci, lecz raczej jest jej potrzebny, by lepiej zapominać. Nie jest to jego własna teoria, bo hipotezę taką zaproponował w 2003 r. Giulio Tononi, profesor psychiatrii z University of Wisconsin. Zasugerował, że w czasie snu NREM, kiedy neurony mózgu synchronicznie wysyłają co
sekundę swe elektryczne impulsy, „rozkołysanie” układu nerwowego prowadzi do osłabienia świeżo utworzonych nerwowych połączeń, czyli synaps. Te, które są słabsze, zostają wymazane i mózg zatrzymuje do przechowania jedynie wspomnienia, które z sobie tylko znanych przyczyn uznał za godne utrwalenia. Dzięki temu możemy zacząć nowy dzień z uwolnionymi dendrytami, które natychmiast tworzyć zaczynają nowe synapsy.

To prosta i elegancka teoria. Trudno się jednak oprzeć wrażeniu, że nie wyjaśnia do końca zagadki snu.

Krzysztof Szymborski