Vuorokausirytmi ja unen säätely

Nukkumisen ja sen ongelmien ymmärtämiseksi uni voidaan hahmottaa myös osaksi laajemmin ymmärrettävää vuorokausirytmiä «Rajaratnam SM, Arendt J. Health in a 24-h society....»1. Perintötekijöiden ja niiden koodaamien valkuaisaineiden sekä näiden molempien säätelytekijöiden toiminnan tutkiminen avaa uusia näkymiä unen ja valveen säätelyn ymmärtämiseen sekä unihäiriöiden hoitoon. Univaiheet, uni-valverytmi ja unihäiriöt vaikuttavat sisäisen kellomme toimintaan, käyttäytymiseemme ja mielialaamme «Levi F, Schibler U. Circadian rhythms: mechanisms ...»2, «Zee PC, Manthena P. The brain's master circadian c...»3, «McClung CA. Circadian genes, rhythms and the biolo...»4.

Vuorokausirytmi

Unen niin kutsuttu kaksiprosessimalli olettaa, että unen ajoittumisen ja rakenteen määrittelee toisaalta hermoston sisäsyntyinen sirkadiaaninen (circa dies, noin vuorokausi) vuorokausirytmi (prosessi C) ja toisaalta homeostaattinen valveilla oltaessa kumuloituva unentarve (prosessi S). Näistä kahdesta prosessista syntyy käyttäytymisen tasolla nähtävä ilmiasu eli henkilön uni-valverytmi «Borbély AA. A two process model of sleep regulatio...»5, «Daan S, Beersma DG, Borbély AA. Timing of human sl...»6, «Kawato M, Fujita K, Suzuki R ym. A three-oscillato...»7.

Vuorokausirytmin olemassaolon voi tiettyyn heräämisaikaan tottunut mutta koko yön valvonut henkilö huomata siitä, että vakiintuneen heräämisajankohdan lähestyessä vireystila paranee ilman nukkumistakin. Toisaalta, mitä pitempään on valvottu, sitä suurempi unentarve kehittyy, mikä ilmenee runsaana hidasaaltounena.

Aivoissa sijaitseva keskuskello toimii jo sikiökaudella, mutta se noudattaa raskauden aikana vielä äidin keskuskellon luomaa aikataulua. Keskuskellon toiminta kypsyy edelleen syntymän jälkeen sekä sitä seuraavan kasvun aikana «Hastings M. The brain, circadian rhythms, and cloc...»8. Äidin läsnä- ja poissaolot tahdistavat vastasyntyneen uni-valverytmin. Poistogeenisiä hamstereita tutkimalla on havaittu, että niillä vastasyntyneillä, joilla oli erään kellogeenin (tau) mutaatio, vapaasti kiertävät vuorokausirytmit tahdistuivat äidin läsnäolon sekä vuorovaikutuksen seurauksena pian syntymän jälkeen. Kasvun aikana tämä vaikutus kuitenkin myöhemmin hävisi ja poikasten keskuskellon toiminta irtosi jälleen ulkoisista tahdistavista aikamerkeistä.

Uni-valverytmin kehittyminen

Ruumiinlämmön vuorokausivaihtelu tulee selvästi havaittavaksi ensimmäisen viikon aikana. Valvetilan ilmaantuminen alkaa noudattaa keskuskellon synnyttämää rytmiä runsaan 6 viikon kuluttua syntymästä. Yhtäaikaa tämän kanssa melatoniinin tuotanto alkaa noudattaa säännöllistä aikataulua. Unitilan ilmaantuminen sopeutuu keskuskellon toimintaan noin 8 viikon iässä.

Valve- ja unitilan vuorottelusta muodostuu vähitellen yksilöllinen uni-valverytmi. Myöhemmin nukkumaanmenoajat määräytyvät selvemmin perheen noudattaman yhteisen aikataulun mukaan. Jotta keskuskellon toiminta olisi täsmällistä, on sen saatava säännöllisesti aikamerkki. Luonto tarjoaa monenlaisia signaaleja, joita sisäinen kello voi tarvitessaan käyttää käyntinsä tahdistamiseen. Aikamerkit voivat tulla myös kehon sisältä. Ulkoisista tahdistajista voimakkain on valon ja pimeän vaihtelu. Päivän ja yön vuorottelu on ihmiselle luontevasti voimakas aikamerkki, jonka perusteella kehon keskuskello voi päivittäin tahdistaa toimintansa. Muita aikamerkkejä sisäiselle keskuskellolle ovat muun muassa yksilön tietoisuus ajasta, säännölliset aterioinnit sekä rutiininomaiset heräämis- ja nukkumaanmenoajat aamulla ja illalla. Näiden avulla henkilö voi pysytellä tiukasti 24 tunnin mukaisessa aikataulussa jouduttuaan muutoin suljetuksi pois elinpiiristään. Jos myös nämä ulkoiset tahdistimet poistetaan, alkaa tutkittavan henkilön sisäinen keskuskello noudattaa omaa luontaista jaksoaan.

Sisäisen keskuskellon koordinoimat kehon elintoimintojen vaihtelut voivat kestää eri pituisia ajanhetkiä, esimerkiksi muutamista tunneista moniin vuosiin. Kun jakson pituus on noin 24 tuntia, kutsutaan vaihtelua vuorokausirytmiksi (taulukko «Elimistön sisäinen vuorokausi (ilmoitettu kellonaikana tunnit: minuutit)....»1). Ihmisen sisäisen keskuskellon jakso on keskimäärin miehillä 24 tuntia 11 minuuttia ja naisilla 24 tuntia 5 minuuttia «Czeisler CA, Duffy JF, Shanahan TL ym. Stability, ...»9, «Duffy JF, Cain SW, Chang AM ym. Sex difference in ...»10. Lyhin ihmiseltä toistaiseksi löydetty vuorokausirytmin jakso on ollut pituudeltaan 23 tuntia 18 minuuttia, pisin 25 tuntia 6 minuuttia.

Unen säätely

Uni on tarkkaan säädelty aivotoiminnan tila, jossa vuorottelevat kaksi fysiologista ilmiötä: perusuni ja vilkeuni. Ne eroavat selvästi sekä toisistaan että valveesta. Unen ja valvetilan säätelyyn osallistuu useita aivojen välittäjäaineita ja hormoneja sekä muita biokemiallisia tekijöitä.

Valvetilaa ylläpitävät osaltaan ainakin histamiinia, noradrenaliinia, asetyylikoliinia ja serotoniinia välittäjäaineinaan käyttävien hermosolujen muodostamat järjestelmät. Hypotalamuksen histaminergiset hermosolut ja aivosillan monoaminergiset tumakkeet ovat aktiivisimmillaan valveen aikana, ja niiden toiminta hiljenee voimakkaimmin vilkeunen aikana. Sitä vastoin aivorungon kolinergiset hermosolut ovat aktiivisia myös vilkeunessa. Kolinergisen hermovälityksen aktivointi lisääkin vilkeunen määrää. Dopamiinin toiminta lähinnä muokkaa muiden välittäjäainejärjestelmien toimintaa. Gamma-aminovoihappo ja sen vaikutusta tehostavat lääkkeet, kuten bentsodiatsepiinit, aiheuttavat sedaatiota. Keskeinen väsymyksen välittäjäaine on solunulkoinen adenosiini, jota kertyy aivoihin valvomisen aikana «Porkka-Heiskanen T, Alanko L, Kalinchuk A ym. Aden...»11. Muun muassa yleisin piristeemme, kahvin, teen ja kaakaon sisältämä kofeiini, on adenosiinin vastaanottimien vastavaikuttaja. Näiden hermovälittäjäaineiden ohella myös oreksiinilla (hypokretiinilla) ja melatoniinilla on merkitystä uni-valvetilan säätelylle «Sakurai T. The neural circuit of orexin (hypocreti...»12, «Franks NP. General anaesthesia: from molecular tar...»13.