circadianska rytmer och sömn
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 PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/1.jpg)
Circadianska rytmer och sömn
Apotekarprogrammet HT2013Henrik Seth – Neurovetenskap och
fysiologi
![Page 2: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/3.jpg)
Circadianska rytmer
![Page 4: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/4.jpg)
Centralklockan i nucl. suprachiasmaticus (SCN)
![Page 5: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/5.jpg)
Den molekylära klockan är baserad på fördröjd negativ återkoppling
![Page 6: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/6.jpg)
Komplex interaktion bland clockgener och dess transkriptionsfaktorer
![Page 7: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/7.jpg)
Klockan drar sig om den inte justeras
![Page 8: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/8.jpg)
Det ”tredje” ögat – Melanopsin receptor
![Page 9: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/10.jpg)
Melatonin
• Utsöndras av talgkottkörteln (pineal gland) under mörker
• Exogent Melatonin inducerar sömn i människan
![Page 11: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/11.jpg)
“Sleep is the readily reversible state of reduced responsiveness to and interaction with the environment”
![Page 12: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/12.jpg)
Varför sover vi?
![Page 13: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/13.jpg)
Alla behöver sömn
• Flugor behöver det– Fåglar behöver det• Fiskar behöver det
– Katter behöver det» Vi behöver det
![Page 14: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/14.jpg)
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!
![Page 15: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/15.jpg)
Mäta sömn - EEG
• Electroencefalogram – Extracranial – • non-invasive
– Intracranial – • invasive
– ”Multiarray local field potentials” – experimentell!
![Page 16: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/16.jpg)
Rytmgenerator i Thalamus
• Interaction mellan thalamocorticala (glutamat) och thalamoreticulära neuron (GABA)
• Moduleras av Acetylcholine, Noradrenalin, 5-HT, Adenosin
![Page 17: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/17.jpg)
Effekter av modulatoriska transmittorer på thalamusceller
![Page 18: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/18.jpg)
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
![Page 19: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/19.jpg)
Sömncykel
![Page 20: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/20.jpg)
Förhållander mellan SWS (NREM) och REM förändras med åldern
![Page 21: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/21.jpg)
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?
![Page 22: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/22.jpg)
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…
![Page 23: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/23.jpg)
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
![Page 24: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/24.jpg)
De modulatoriska transmittorsystemen hämmas av GABA/Galanin från celler i VLPO i hypothalamus
Saper et al (2005) Nature 437:1257
![Page 25: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/25.jpg)
Orexin-innehållande celler i lat hypothalamus aktiverar de modulatoriska transmittorsystemen och stabiliserar switchen
mellan sömn/vakenhet
Saper et al (2001) TINS 24:726
![Page 26: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/26.jpg)
Adenosine inducerar sömn
![Page 27: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/27.jpg)
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
![Page 28: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/28.jpg)
Varför sover vi?
• Adaptivt
• Restorativt – Energimetabolism– Immunförsvaret– Neuronal plasticitet och inlärning
![Page 29: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/29.jpg)
Energi metabolism
Födosök och upptag – energi metabolism - Lipidmetabolism
Insulin resistans -> ”Metabolic syndrome”
ANSMelatonin?Glucocorticoids
GhrelinLeptin?
![Page 30: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/30.jpg)
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
![Page 31: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/31.jpg)
Synaptisk plasticitet och inlärning
![Page 32: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/32.jpg)
Tidigare upplevelser återuppspelas under sömnen
![Page 33: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/33.jpg)
Kontextbaserad inlärning
![Page 34: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/34.jpg)
Re: Two stage model of memory
Neocortex
Hippocampus
![Page 35: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/35.jpg)
Två mekanismer (hypoteser) för minnesbildning/konsolidering under sömn
1, ”Synaptic homeostatsis”
2, ”Active system consolidation”
![Page 36: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/36.jpg)
Nedreglering - Synaptisk homeostas
Tononi and Cirelli (2013) Scientific American, Margret et al (2011) Nat neurosci
![Page 37: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/37.jpg)
Konsolidering
![Page 38: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/38.jpg)
Att SWS och REM sker i en följd är viktigt
![Page 39: Circadianska rytmer och sömn](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081511/56815f3a550346895dce0d0f/html5/thumbnails/39.jpg)
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)