Upload
roman
View
47
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Circadianska rytmer och sömn. Apotekarprogrammet HT2013 Henrik Seth – Neurovetenskap och fysiologi. De flesta djur uppvisar ett eller flera cykliska (återkommande) beteenden. Circannuella rytmer Hibernerning Reproduktion Påverkan på den circadianska melatonin sekretionen - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Circadianska rytmer och sömn
Apotekarprogrammet HT2013Henrik Seth – Neurovetenskap och
fysiologi
De flesta djur uppvisar ett eller flera cykliska (återkommande) beteenden
• Circannuella rytmer• Hibernerning• Reproduktion• Påverkan på den circadianska melatonin sekretionen
• Circadianska rytmer• Hormonsecretion• Metabolism• Kroppstemperatur• Vaken/sömncykeln
Circadianska rytmer
Centralklockan i nucl. suprachiasmaticus (SCN)
Den molekylära klockan är baserad på fördröjd negativ återkoppling
Komplex interaktion bland clockgener och dess transkriptionsfaktorer
Klockan drar sig om den inte justeras
Det ”tredje” ögat – Melanopsin receptor
SCN-cellerna signalerar rytm både elektriskt och humoralt
• Högre frekvens av aktionspotentialer på dagen
• Mängden spänningskänsliga kalciumkanaler (L-typ) är dubbelt så hög på dagen
• Reverseringspotentialen för GABAA är mer depolariserad på dagen
Humorala faktorer:
• Glucocorticoider• αTGF (Transforming growth factor)• Prokineticin 2
• Melatonin• SCN→ preggl symp.→ggl cervicale sup→corpus pineale• -max syntes på natten
Melatonin
• Utsöndras av talgkottkörteln (pineal gland) under mörker
• Exogent Melatonin inducerar sömn i människan
“Sleep is the readily reversible state of reduced responsiveness to and interaction with the environment”
Varför sover vi?
Alla behöver sömn
• Flugor behöver det– Fåglar behöver det• Fiskar behöver det
– Katter behöver det» Vi behöver det
Sömnlängd
• Ungefär 60% av befolkningen faller inom en sömnlängd på 6,5-8,5tim
• 40% faller utanför detta! – variation i “Clockgenerna”
• Det viktiga är att man känner sig utvilad!
Mäta sömn - EEG
• Electroencefalogram – Extracranial – • non-invasive
– Intracranial – • invasive
– ”Multiarray local field potentials” – experimentell!
Rytmgenerator i Thalamus
• Interaction mellan thalamocorticala (glutamat) och thalamoreticulära neuron (GABA)
• Moduleras av Acetylcholine, Noradrenalin, 5-HT, Adenosin
Effekter av modulatoriska transmittorer på thalamusceller
NREM (SWS) och REM
NA, 5-HT, Histamin Höga Låga Mycket låga
Ach Hög Låg Hög
Orexin Hög Låg Låg
Energikonsumtion Hög Lite lägre Hög
Hobson (2005) Nature 437:1254
Sömncykel
Förhållander mellan SWS (NREM) och REM förändras med åldern
Interaktion mellan circadianska och homeostatiska komponenter
• Process C– Bestämmer när sömnen skall infalla utifrån
circadianska processerkontrollerade av SCN tex “Clockgenerna”• Sociala signaler
• Process S– Homeostatiskt driven med ett ökat behov av
sömn efter förlängd vakenhet – Adenosine?
Baron Constantin von Economo
• Studerade patienter med en virus infektion som han kom att kalla encephalacitis lethargica
• Patienterna drabbades av abnormala sömnmönster
• Post mortem studier gav Economo en föraning om vad som var fel…
Vakenhet förmedlas via de modulatoriska transmittorsystemen
LC –Locus CoeruleusBF – Basal forebrainLH – Lateral HypothalamusVLPO – VenteroLateralPreOpticTMN - TuberoMammillary NuclLDT/PPT – LateroDorsal- and PeduncoPontine Tegmental nuclSaper et al (2005) Nature 437:1257
De modulatoriska transmittorsystemen hämmas av GABA/Galanin från celler i VLPO i hypothalamus
Saper et al (2005) Nature 437:1257
Orexin-innehållande celler i lat hypothalamus aktiverar de modulatoriska transmittorsystemen och stabiliserar switchen
mellan sömn/vakenhet
Saper et al (2001) TINS 24:726
Adenosine inducerar sömn
Lokal mikrosömn
• ”…in animals kept awake beyond their normal sleep time, populations of neurons in different cortical areas can suddenlty go ”offline” in what resembles the off times during NREM”
Vyazovskiy et al (2011) NATURE
Varför sover vi?
• Adaptivt
• Restorativt – Energimetabolism– Immunförsvaret– Neuronal plasticitet och inlärning
Energi metabolism
Födosök och upptag – energi metabolism - Lipidmetabolism
Insulin resistans -> ”Metabolic syndrome”
ANSMelatonin?Glucocorticoids
GhrelinLeptin?
Immunförsvaret
• Inflammation påverkar sömnmängd och kvalitet och sömnrestriktion ökar dödligheten till följd av blodförgiftning (sepsis) - Reciprokt
• Flera faktorer såsom leukocytmängd eller cytokininuttrycket påverkas av sömn och då “Clockgen” uttrycket– Potentiellt via en rubbad HPA-axel – Stress– Melatonin
Synaptisk plasticitet och inlärning
Tidigare upplevelser återuppspelas under sömnen
Kontextbaserad inlärning
Re: Two stage model of memory
Neocortex
Hippocampus
Två mekanismer (hypoteser) för minnesbildning/konsolidering under sömn
1, ”Synaptic homeostatsis”
2, ”Active system consolidation”
Nedreglering - Synaptisk homeostas
Tononi and Cirelli (2013) Scientific American, Margret et al (2011) Nat neurosci
Konsolidering
Att SWS och REM sker i en följd är viktigt
Rekommenderad läsning
• Generell översikt• The circadian control of sleep – S.P. Fisher, R.G. Foster and Stuart N. Pierson (2013)• Clock genes and sleep – D. Landgraf, A Shostak och H. Oster (2012)• Sleep and Arousal: Thalamocortical mechanisms – D.A. McCormick och T. Bal (1997)
• Sömn och minne• The memory function of sleep – S. Diekelmann och J. Born (2010)• Hippocampal sleep feature: relations to human memory function – M. Ferrara, F.
Moroni, L. de Gennaro och L. Nobili (2012)• Sleep and waking modulate spine turnover in the adolescent mouse cortex – S.
Maret, U. Faraguna, A. B. Nelson, C. Cirelli och G. Tononi (2011)
• Sömn och metabolism• Circadian Clocks and Metabolism – B. Marcheva, K.M. Ramsey, C.B. Peek, A. Affinati,
E. Maury och J. Bass (2013)