Iratkozzon fel hírlevelünkre 
Itt állíthatja be, hogy a Google keresőben elsők között legyen az Origo.huÁlmodáskor – ahogy azt egy egereken végzett kísérlet is igazolta – megnő az agykéreg vérellátása, miközben az idegsejtek ATP-szintje csökken. A REM-alvás során ugyanis az energiafelhasználás átmenetileg meghaladhatja az energiatermelést.
A Tóhoku Egyetem kutatói azt vizsgálták, miként változik az agy energiaellátása a természetes alvás során. A Communications Biology című folyóiratban publikált eredményeik szerint a REM-alvás alatt megemelkedik az agykéreg vértérfogata és az asztrociták piruvátszintje, miközben az idegsejtek ATP-szintje visszaesik. (Az ATP biztosítja a sejtek számára a közvetlenül felhasználható energiát.)
Fotó: HANK GREBE/SCIENCE PHOTO LIBRARY / HGR
A vérellátás már a REM-alvás előtt megváltozik
A kutatók egy átlátszó, UV-fénnyel kikeményíthető gyantával vonták be az egerek koponyáját, így a koponyacsont eltávolítása nélkül nyílt lehetőségük az agykéreg jelentős részének vizsgálatára.
Széles látómezejű fluoreszcens képalkotás segítségével összesen három mutatót követtek nyomon.
- A vértérfogat a beérkező energiaforrások mennyiségéről,
- az asztrociták piruvátszintje a glükóz feldolgozásáról adott képet,
- míg az ATP-szint az idegsejtekben rendelkezésre álló energia mennyiségét jelezte.
Az erek és az idegsejtek között elhelyezkedő asztrociták glükózt vesznek fel a vérből, amelyet aztán olyan anyagokká alakítanak át, amelyekből ATP termelhető. Emellett központi szerepet játszanak abban is, hogy a véráramlást és az energiaellátást az idegi aktivitáshoz igazítsák.
Az NREM (gyors szemmozgás nélküli) alvás fázisában szoros kapcsolat figyelhető meg az agyi aktivitás és a keringés között. A théta-tartományú agyi aktivitás apróbb ingadozásait nagyjából négy-öt másodperces késéssel követi az agykérgi vértérfogat változása, ami arra utal, hogy az erek alvás közben is folyamatosan alkalmazkodnak az idegsejtek aktuális igényeihez.
A REM-alvás fázisába való átmenet során azonban már egy eltérő mintázat rajzolódott ki.
A vértérfogat mintegy 50 másodperccel azelőtt emelkedésnek indult, hogy a műszerek jelezték volna a REM-szakasz kezdetét. Ez a változás az agykéreg hátulsó részéből indult ki, majd mintegy 15 másodperc alatt terjedt előrefelé. Az agy vérellátása tehát már a REM-alvás megkezdése előtt átrendeződik.
Maga a REM-szakasz bekövetkezte után megemelkedett az asztrociták piruvátszintje is. Ez arra utalt, hogy több, az anyagcsere-folyamatokban felhasználható anyag állt rendelkezésre, vagy az asztrociták intenzívebb glükózbontásba kezdtek. Ennek ellenére az idegsejtek ATP-szintje mégis csökkent.
Miért fogyhat gyorsabban az ATP?
Bár a kutatók egyelőre nem ismerik a jelenség pontos okát, elképzelhető, hogy az idegsejtek a hálózatok átrendeződése és az emlékek feldolgozása közben kiugróan sok ATP-t használnak fel. Ilyenkor fokozódhat például a kommunikáció a hippokampusz és az agykéreg között.
Lehetséges magyarázat az is, hogy megváltozik az energiahordozó anyagok átadása az asztrociták és az idegsejtek között, de akár az ATP nagy részét előállító mitokondriumok működése is módosulhat átmenetileg.
Az alacsonyabb ATP-szint egyébként nem feltétlenül jelenti azt, hogy az idegsejtek energiahiányos állapotba kerülnének. Mivel az ATP mennyisége a termelődés és a felhasználás kényes egyensúlyán múlik, a megfigyelt csökkenés arra is utalhat, hogy az idegsejtek gyorsabban használják fel ezt az energiahordozót, mint ahogyan pótolni képesek.
A véráramlás önmagában nem mutatja meg az energiaszintet
A vizsgálat rávilágított arra, hogy az agyi véráramlásból nem lehet közvetlenül következtetni az idegsejtek rendelkezésére álló energia tényleges mennyiségére. Bár az agyba több vér jutott, és az asztrocitákban is megnőtt a piruvát felhalmozódása, mindez végső soron nem növelte az idegsejtek ATP-szintjét.
Az eredmények alapján megállapítható, hogy az energia szállítása, feldolgozása, továbbítása, termelése és felhasználása részben különálló, önállóan szabályozott folyamat.
Ez a rugalmas rendszer jelentősen hozzájárul az agy hatékony működéséhez. Érdemes megjegyezni, hogy a felnőtt emberi agy – becslések szerint – mindössze mintegy 20 watt teljesítménnyel működik, miközben folyamatosan és hibátlanul irányítja az érzékelést, a mozgást, az érzelmeket és a szervezet belső folyamatait.
A kutatók úgy vélik, hogy a REM-alvás kiváló természetes példát szolgáltat arra, miként szervezi át az agy a saját energiagazdálkodását az összetett belső információfeldolgozás során. A jelenség jövőbeli, behatóbb vizsgálata nagyban hozzájárulhat az alvás és az emlékezet összetett kapcsolatának megértéséhez is.
