Tutkijat löysivät uutta tietoa unen vaikutuksista aivoihin

Aiempien tutkimusten perusteella tiedetään, että aivojen puhdistuminen kuona-aineista on vilkkaimmillaan unen aikana, jolloin aivosähkökäyrässä voidaan nähdä niin sanottujen delta-aaltojen lisääntymistä etenkin syvän unen aikana.

Aivojen puhdistumiseen liittyy kolmenlaista pulsaatiota eli valtimoiden sydämen sykkeen tuottamaa kardiovaskulaarista pulsaatiota, laskimoiden ja aivo-selkäydinnestetilojen hengityspulsaatiota ja hidasta valtimon seinämän vasomotorista aaltoilua. Aiemmin ei tiedetty, miten nämä aivojen puhdistumiseen liittyvät erityyppiset pulsaatiot muuttuvat ihmisen nukkuessa. Tähän kysymykseen on nyt saatu lisää selvyyttä tutkimuksessa, joka julkaistiin vastikään korkeatasoisessa The Journal of Neuroscience -tiedelehdessä.

Tutkimuksessa hyödynnettiin nopeaa toiminnallista aivokuvantamista (functional magnetic resonance imaging, fMRI), jolla terveiden koehenkilöiden aivoja kuvattiin unen ja valveen aikana.

Tutkittavien nukkuessa aivojen vasomotoriset ja hengityspulsaatiot voimistuivat ja muuttuivat vakaammiksi. Lisäksi kardiovaskulaariset pulsaatiot tehostuivat unen aikana, mutta nämä muutokset näkyivät pienemmillä aivojen alueilla.

Alueilla, joissa pulsaatiot tehostuivat, havaittiin aivosähkökäyrässä myös delta-aaltojen lisääntymistä, mikä on merkki aivojen puhdistavan huuhtelun lisääntymisestä.

Hengityspulsaation kasvu oli suurimmillaan sellaisilla aivoalueilla, joita päivän aikana käytämme paljon. Näitä ovat visuaalinen aivokuori, kuuloaivokuori ja sensorimotorinen aivokuori. ”Juuri näiden aivoalueiden puhdistumista tarvitaan yöllä eniten”, päätutkijana toiminut Heta Helakari kertoo.

Aiemmin on tutkimuksissa osoitettu, että kuona-aineiden poistuminen aivoista kiihtyy etenkin syvän unen aikana. Nyt saadut tulokset kuitenkin paljastavat, että pulsaatiotoiminnan tehostuminen alkaa jo kevyemmässä unessa, eikä syvää unta välttämättä tarvita.

Tutkimustulokset voivat auttaa ymmärtämään paitsi aivojen puhdistumista myös monien aivo- ja muistisairauksien mekanismeja. ”Kun tiedämme, miten pulsaatiot toimivat terveillä koehenkilöillä nukkuessa, voimme tutkia, miten nämä pulsaatiot ovat häiriintyneet eri aivosairauksissa. Tätä työtä olemme jo tehneet hereillä olevien potilaiden aineistoista”, Helakari kertoo.

Unihäiriöiden tiedetään liittyvän moniin yleisiin aivosairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin, mutta varsinaisia syy-seuraussuhteita ei vielä tunneta. Tiedetään, että aivopulsaatioiden ja huuhtelun heikentyminen edeltää Alzheimerin taudille tyypillisen beeta-amyloidin kertymistä kudokseen.

Helakarin mukaan nyt julkaistu tutkimus ja käytettävissä oleva nopea toiminnallinen aivokuvantamismenetelmä avaavat tietä uudenlaiselle ja aiempaa helpommin toteutettavalle aivotutkimukselle.

Erilaisia muistisairauksia sairastaa WHO:n mukaan arviolta 55 miljoonaa ihmistä maailmanlaajuisesti.

Tutkimusta rahoittivat mm. Pohjois-Suomen terveydenhuollon tukisäätiö, Jane ja Aatos Erkon säätiö, Suomen Akatemia ja Aivosäätiö.

Tutkimusjulkaisu: Helakari H, Korhonen V, Holst SC, Piispala J, Kallio M, Väyrynen T, Huotari N, Raitamaa L, Tuunanen J, Kananen J, Järvelä M, Tuovinen T, Raatikainen V, Borchardt V, Kinnunen H, Nedergaard M and Kiviniemi V. Human NREM sleep promotes brain-wide vasomotor and respiratory pulsations. JNeurosci 2022. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0934-21.2022