Miksi uni on tärkeää ihmiselle ja aivoille

Kysymys siitä, miksi uni on tärkeää, ei ole saanut yhtä ainoaa tieteellistä vastausta. Nisäkkäiden unta tarkastellut vuoden 2005 katsaus totesi, että unen tehtävät ovat edelleen epäselviä. Katsauksessa huomautettiin useimpien teorioiden antavan NREM-unelle roolin energian säästämisessä sekä hermoston palautumisessa, ja siinä esitettiin unen voivan olla tehokasta aikaa useiden tehtävien suorittamiseen, samalla kun katsauksessa huomautettiin unessa esiintyvän nisäkäskohtaisen vaihtelun viittaavan siihen, että nämä tehtävät voivat vaihdella lajien välillä ^[1].

Miksi tutkijat erottavat unen tehtävät ja terveysvaikutukset

Unesta puhuttaessa luetellaan usein seurauksia ja tavoiteltavia olotiloja, mutta tutkijat lähestyvät aihetta toisesta suunnasta: he mittaavat suoria fysiologisia tapahtumia, joita elimistössä tapahtuu valvomisen ja nukkumisen aikana. Yksittäisen lopputuloksen sijaan tutkijat tarkastelevat rinnakkain useita hypoteeseja, jotka liittyvät aineenvaihduntaan, muistijälkiin ja aivokudoksen fysiologiaan. Tämä artikkeli kuvaa sitä, mitä tutkimuksissa on mitattu ja esitetty siitä, miksi ihmiset nukkuvat, eikä se anna neuvoja siitä, kuinka pitkään tai milloin tulisi nukkua.

Energiankulutus valveilla ja unen aikana

Yksi testatuista selitysmalleista käsittelee energian säästämistä. Laboratoriotutkimuksessa seitsemän tervettä aikuista, joiden keski-ikä oli 22 vuotta, asui koko huoneen kattavassa kalorimetrissä läpi perusvuorokauden 8 tunnin ajoitetulla unella, 40 tuntia ilman unta ja 8 tunnin toipumisunen. Lähtötilanteeseen verrattuna 24 tunnin energiankulutus nousi noin 7 prosenttia ensimmäisen ilman unta vietetyn 24 tunnin aikana, ja yöllinen energiankulutus nousi noin 32 prosenttia unettomana yönä ^[2].

CIBDOL · Energiankulutus valveilla ja unen aikana

Samassa kalorimetritutkimuksessa energiankulutus toipumisyön aikana oli noin 4 prosenttia matalampi kuin perusyönä. Erot unen vaiheiden välillä olivat pieniä, kun taas unijakson aikainen hereilläoloaika oli yhteydessä korkeampaan energiankulutukseen, ja kirjoittajat totesivat havaintojensa tukevan hypoteesia, jonka mukaan uni säästää energiaa ^[2].

Muistitiedon säilyminen ja hermoyhteyksien palautuminen

Toinen vakiintunut tutkimuslinja keskittyy tiedon käsittelyyn. Vuoden 2013 katsaus unen ja muistin tutkimuksesta toteaa yli vuosisadan tutkimuksen osoittaneen, että uni hyödyttää muistin säilymistä. Katsaus kuvaa nykyisiä teorioita, joissa muistoja vahvistetaan aktiivisesti unen aikana hiljattain koodattujen muistiedustusten uudelleenaktivoitumisen kautta hitaan aallon unen aikana, ja sitä seuraava REM-uni mahdollisesti vakauttaa niitä ^[3].

Kokeellisessa työssä eri unijaksojen vaikutuksia on mitattu erikseen. Vuoden 1997 kokeessa, johon osallistui 20 tervettä miestä, uni yleisesti paransi palauttamista verrattuna vastaavaan valveillaoloon säilytysjakson aikana. Sanaparien palauttaminen koheni enemmän alkuyön unen aikana, joka sisälsi viisi kertaa niin paljon hitaan aallon unta kuin loppujakso, ja peilipiirustustaito koheni enemmän loppuyön unen aikana, joka sisälsi kaksi kertaa niin paljon REM-unta kuin alkujakso ^[4].

Synaptisen homeostaasin hypoteesi, jonka tekijät esittivät vuoden 2014 katsausartikkelissa, ehdottaa unen olevan hinta, jonka aivot maksavat plastisuudesta. Hypoteesin mukaan oppiminen valveilla vaatii yhteyksien vahvistamista koko aivoissa, mikä lisää solujen energian ja tarvikkeiden tarvetta, ja unen aikana spontaani aktiivisuus palauttaa synapsien netto-vahvuuden. Katsausartikkeli tarkastelee hypoteesin perusteita ja näyttöä sekä nostaa esiin avoimia kysymyksiä, jotka liittyvät uneen ja plastisuuteen ^[5].

Tätä mekanismia on tarkasteltu myös ihmisaivoissa paikallisesti. Vuoden 2004 tutkimus ihmisen unesta havaitsi, että tiettyjä aivoalueita koskevaa oppimistehtävää seurasi paikallinen hitaan aallon toiminnan lisääntyminen seuraavan unen aikana, ja että paikallinen kasvu oli yhteydessä parempaan suoriutumiseen tehtävässä unen jälkeen ^[6].

Aivojen nesteiden virtaus unen aikana

Kolmas merkittävä tutkimushaara liittyy aivokudoksen aineenvaihduntatuotteiden poistoon ja nestekiertoon. Vuoden 2013 tutkimuksessa hiirillä luonnollinen uni ja anestesia olivat molemmat yhteydessä 60 prosentin kasvuun aivosolujen välisessä tilassa, aivo-selkäydinnesteen ja solujen välisen nesteen vaihdon lisääntymiseen sekä beeta-amyloidin nopeampaan poistumiseen. Tämä on eläinlöydös. Kirjoittajat esittivät, että unen palauttava tehtävä voi olla seuraus valveilla olevassa keskushermostossa kertyvien kuona-aineiden poistamisesta ^[7].

Ihmisillä vastaavaa nesteliikettä on kuvannettu aivokuvantamisen avulla ilman kuona-aineiden poistumisen suoraa määritystä. Vuoden 2019 neurokuvantamistutkimus ihmisillä tallensi NREM-unen aikana yhtenäisen mallin, jossa hermostollisia hitaita aaltoja seurasivat hemodynaamiset vaihtelut, jotka puolestaan kytkeytyivät aivo-selkäydinnesteen virtausautoihin aivoissa. Tutkimus mittasi aivarytmejä, hemodynamiikkaa ja nesteen virtausta; se ei mitannut minkään kuona-aineen poistumaa ^[8]. Nämä rinnakkaiset havainnot osoittavat, että unelle esitetyt biologiset perusteet kattavat toisiaan täydentäviä fysiologisia prosesseja.