Ugrás a tartalomhoz

Általános pszichológia 1-3. – 1. Észlelés és figyelem

Csépe Valéria, Győri Miklós, Ragó Anett

Osiris Kiadó

Alvás és biológiai órák

Alvás és biológiai órák

Homokóra-mechanizmus az alvásszabályozásban

Az alvás számos biológiai időzítéssel kapcsolatos folyamat szabályozó hatása alatt áll (18.3. ábra). Az időzítést biológiai órák biztosítják. Ezek közül az egyik legismertebb egy olyan homokóra-mechanizmus, amely az alvás mélységét (a NREM-alvás ideje alatt mérhető 4 Hz-nél alacsonyabb frekvenciájú EEG-hullámok intenzitását) az előzetesen ébren töltött időhöz igazítja. Ezt a homokóra-mechanizmust a szakirodalomban az alvás homeosz- tatikus szabályozásaként tartják számon. Lényegét röviden így foglalhatnánk össze: minél többet vagyunk ébren, annál mélyebben fogunk ezt követően aludni, ez pedig az alacsony frekvenciájú EEG-aktivitáson kívül az ébredési küszöbben (mély alvás = nehéz ébreszthetőség) is kifejezésre jut (Dijk et al. 1987). Feltételezhető, hogy az alvás homeosztatikus szabályozása az ébrenlét alatti, használattól függő idegrendszeri folyamatokkal és azok kémiai sajátosságaival kapcsolatos (Krueger-Obál 2003). Erre utalnak azok az adatok, amelyek szerint egyes agyi régióknak az ébrenlét ideje alatti szelektív igénybevétele a megfelelő régió alvás alatti intenzívebb delta-EEG-aktivitását (1^ Hz) vonja maga után. Az a megfigyelés, miszerint ez a használattól függő helyi alvásmélység-fokozódás pozitív kapcsolatban áll az illető agyi terület alvást követő és pszichológiai kísérletek révén mérhető funkcionális hatékonyságával, az alvás helyreállító szerepét bizonyítja (Huber et al. 2004). Ébrenlét ideje alatt a legnagyobb igénybevételnek kitett agyi terület többnyire a homloklebenyeket foglalja magában, ezért az alvás kedvező hatása, illetve az alvásmegvonás negatív következményei többnyire a frontális funkciókkal kapcsolatos jelenségek. A frontális lebenyek a figyelem fenntartásának és összpontosításának, a zavaró ingerek által kiváltott hatások gátlásának, a viselkedés és a beszéd tervezésének, a munkamemóriának és a hajlékony, eredeti gondolkodásnak a letéteményesei. Ezek a funkciók mind jelentős és csak alvás által visszafordítható zavart szenvednek alvásmegvonás hatására (Horne 1993).

A homokóra-mechanizmusnak a REM-alvásra is hatása van, hiszen a REM-fázisok ideje alatti gyors szemmozgások gyakorisága a teljes alvásepizód hosszúságával pozitívan korrelál, vagyis minél inkább kialudtuk magunkat, annál több szemmozgásunk lesz egységnyi REM-alvásidőre számítva (Aserinsky 1969). A szemmozgások gyakorisága az álmok élénkségének egyik legbiztosabb mutatója, valószínűleg ezért is fokozza az álmok felidézésének valószínűségét az alvásidő növelése (Schredl-Fulda 2005). Jóllehet a homeosztatikus alvásszabályozás – legalábbis szokványosnak mondható körülmények között – elsősorban a NREM-alvással összefüggésben megnyilvánuló jelenség, a homokóra-mechanizmus a REM-alvásra is hatással lehet. Ha a REM-alvás kialakulását ébresztésekkel gátolják, a kimaradt REM-fázisok az ezt követő zavartalan alvás idején részben pótlódnak. Egyéjszakai vagy annál kevesebb alvás elmaradása esetén elsősorban a NREM-alvás mélysége fokozódik, a homokóra-mechanizmus tehát a mély NREM-alvás pótlását helyezi előtérbe. Minél hosszabb ideig marad el az alvás, annál nagyobb fokú és egyben sürgetőbb a kimaradt REM-fázisok pótlása, ez pedig az alvásmegvonás mértékével arányosan egyre inkább átveszi a vezető szerepet a homokóra-mechanizmusban. Tartós, többnapos alváskimaradást tehát igen magas REM-arányú alvás követ, ami arra utal, hogy a REM-alvás pótlása ezen a fokon előbbre való a NREM-alvásénál (Rechtschaffen et al. 1999).

Napszakos alváshajlandóság: a cirkadián ritmus

Egy másik biológiai óra az alvást napszakos viszonylatban időzíti. Ez az időzítés az embernél és más nappal aktív fajok egyedeinél a sötét periódusra, azaz az éjszakára történik. Az alváshajlandóság éjszakai fokozódása és nappali csökkenése annak a napszakos, más szóval cirkadián ritmusnak az eredménye, amely számos belső elválasztású mirigy működését és neurotranszmitterek felszabadulását befolyásolja. Szelektív szerepe van a REM-alvás időzítésében is. Ennek köszönhető, hogy a REM-fázisok a reggeli órákban érik el maximális hosz- szúságukat és megjelenési valószínűségüket. Ha időzónaváltás miatt saját, korábbi időviszonyokhoz alkalmazkodott cirkadián ritmusunk nappali szakaszában vagyunk kénytelenek aludni, a REM-fázisok, a szokásostól eltérően, az alvás kezdetén – a korábbi időzóna szerinti reggeli órákban – lesznek a leghosszabbak. A cirkadián ritmus nemcsak a REM-alvás hosszát, hanem az álmodást is befolyásolja. A reggeli és délelőtti órákban bekövetkező alvást hosszabb, képi elemekben gazdagabb, régmúlt események emlékeire való gyakoribb utalásokkal jellemezhető álmok kísérik, mint az esti órákban vagy az éjszaka kezdetén kialakuló álmokat. Fontos megjegyezni, hogy ezek az álmodással kapcsolatos cirkadián hatások a REM-fázisok hosszának kontrollja mellett, sőt valamelyest a NREM-fázisokban is megjelennek (Nielsen 2004). A cirkadián ritmust egy ritmusgeneráló (pacemaker) tartja fenn, ami a hipotalamusz látóideg-kereszteződés fölötti magjában található. Molekuláris mechanizmusát tekintve a cirkadián ritmus negatív visszacsatolások révén jön létre. Ezek lényege, hogy egyes génekben olyan fehérjék szintéziséhez szükséges információ van kódolva, amely fehérjék bizonyos szintet elérve leállítják saját termelésük folyamatát. E fehérjék termelésének és a termelés leállását követő lebomlásának ciklusa hozzávetőlegesen 24 óra (Richardson 2005).

A cirkadián pacemaker, ellentétben a homokóra-mechanizmus által biztosított homeosztatikus alvásszabályozás hajlékonyságával, ellenálló a változással szemben. Ez azt eredményezi, hogy a napszaki ritmus fokozatosan, sokszor csak hetek alatt képes az időzóna-átlépés vagy tartós éjszakai műszak miatti új fényviszonyokhoz és társadalmi követelményekhez alkalmazkodni. A napszakos alvásmegoszláshoz köthető a kora délutáni álmosság jelensége is. Ez az úgynevezett biológiai nappal középső részén elhelyezhető átmeneti alváshajlandóság-fo- kozódás vagy – amennyiben lehetőség nyílik rá – viszonylag folyamatos alvás. Fénymentes helyiségekben végzett kísérletek tanúsága szerint a külső időre vonatkozó támpontok hiányában a lassú EEG-hullámokkal jellemezhető mély alvásepizódok spontán megoszlása kétcsúcsú, azaz a kora délutáni és a késő éjszakai órák köré csoportosul (Hayashi et al. 2002). A jelenség minden valószínűség szerint belsőleg vezérelt, szintén a látó ideg-kereszteződés fölötti mag funkciójához kötött, és a szakirodalomban cirkaszemidián ritmusként ismert. A kora délutáni alvásban keletkező álmok erőteljesen függenek attól, hogy kialakul-e REM-fázis a kérdéses alvásepizódban. Valamennyi alvásstádiumból ébresztve kaptak mentális tevékenységre utaló beszámolókat, de REM-fázisban ezek szignifikánsan hosszabbak voltak más alvásfázisokból származó beszámolókhoz képest (Palagini et al. 2004).

Az alvásciklusok és az ultradián ritmus

Az alvás NREM- és REM-fázisainak váltakozását egy ultradián ritmus vezérli, aminek periódusa fajspecifikus, embernél hozzávetőlegesen 90 perc. Felnőtt ember esetében a 90 perces alvásciklusok többnyire NREM-fázissal indulnak. Képi elemekben gazdag, élénk álomtevékenység viszont elsősorban, bár nem kizárólagosan, a REM-fá- zisokhoz kapcsoltan jelenik meg. Minél több REM-alvásra jellemző élettani jegyet mutat egy állapot, annál inkább jellemzi az álomszerű élmények megjelenése (Nielsen 2000). Nyilvánvaló különbségei ellenére, élettani vonatkozásban az 1. stádiumú alvás hasonlít a REM-fázishoz, ami magyarázattal szolgálhat arra, hogy miért jelennek meg ebben az állapotban az úgynevezett hipnagóg hallucinációk (elalvás körüli látomások). Az álmo- dás formai sajátosságaiban megfigyelhető ultradián ritmus egy szinuszgörbéhez hasonló lefutású folyamat. Az álomszerűségben megfigyelhető csúcsok a REM-fázisokra lokalizálódnak, de az átmenetek sokkal inkább folyamatosak, mint lépcsőzetesek vagy ugrásszerűek (Nielsen 2004). A NREM- és a REM-alvás váltakozását agytörzsi neuroncsoportok kölcsönhatása idézi elő. Az idegélettani szabályozás része, hogy a REM-alvás idején megszűnik a szelektív figyelem, a tanulás és a viselkedésszabályozás jelenségeiben részt vevő egyes agytörzsi és hipotalamikus neuroncsoportok aktivitása. Ezek a neuroncsoportok ébrenlét ideje alatt és kisebb mértékben NREM-alvásban is aktívak, központi idegrendszeri hatásaikat monoaminok felszabadítása révén fejtik ki. A REM-alvás aktivált jellegét egy másik idegingerületeket átvivő anyag, az acetilkolin nagymértékű felszabadulása okozza. Az acetilkolin magas és a legtöbb monoamin alacsony szintje nagy valószínűséggel összefüggésben állhat az álmoknak több olyan formális sajátosságával, mint amilyenek a hallucinációs jelleg, a bizarrság, a tartalmi folytonosságban bekövetkező gyakori törések stb.

Az álmodás formális jegyeit a REM-alvás neurokémiájával magyarázó elmélet az aktiváció-szintézis nevet viseli. Ez az elmélet az álmodás hajtóerejét az agytörzs acetilkolinnal közvetítő idegsejtjeinek az előagyra gyakorolt serkentő hatásával magyarázza. Ez az elmélet aktiváció része. Az álmok keletkezése ennek a kaotikus serkentésnek a monoaminok szabályozó hatását nélkülöző előagy általi szintézise (Hobson et al. 2000). Az éjszakai alvás idején NREM-REM váltakozást generáló ultradián ritmus egyes megfigyelések szerint napközben is tetten érhető, amennyiben a környezet egyhangú, illetve az álmosság előrehaladott fokú. A NREM-REM ciklus nappali megfelelőjének azonosítására Nathaniel Kleitman újszülöttek spontán táplálkozási ritmusát figyelte meg, a ciklust pedig alap nyugalom-aktivitás ciklusnak nevezte el. Az alap nyugalom-aktivitás ciklus jellegzetes mutatói felnőtt embereknél a nappali álmosság és alváshajlandóság, a képzeleti tevékenység, a kognitív teljesítmény, illetve az EEG-aktivitás mintázatának változása. Meg kell azonban jegyezni, hogy ezzel kapcsolatban számos egymásnak ellentmondó kutatási eredmény is napvilágot látott. Bár legerősebb empirikus bizonyítékokkal az alváshajlandóság 90 perces ingadozására vonatkozóan rendelkezünk, ezek is elsősorban előrehaladott álmosság állapotára, monoton körülmények közötti kifejeződésére vonatkoznak (Nielsen 2004).

A biológiai órák kölcsönhatása és az alvás

Az egyes biológiai órák jellegzetes hatással vannak egymás működésére is. Korábban említettük, hogy a cirka- dián ritmus a reggeli órákban maximalizálja a REM-alvás mennyiségét, s ez egyben a cirkadián és az ultradián ritmus kölcsönhatásának példája. Ezenkívül a homokóra-mechanizmus által előidézett alvásmélység-fokozódás enyhe alvásmegvonás körülményei között késleltetheti a REM-fázis megjelenését, vagyis a homeosztatikus alvásszabályozás és az ultradián ritmus is összefüggenek egymással. Többnapos alvásmegvonás viszont az ultradián ciklusok REM-fázisainak meghosszabbodását vonja maga után. A cirkaszemidián ritmus által kijelölt kora délutáni periódus alvással töltése tehát jelentősen tehermentesíti a homokóra-mechanizmust, csökkentve ezáltal az éjszakai alvásmélységet és alvásigényt.

23.2. táblázat -

NAPSZAKOS AKTIVITASMINTAZATOK, BAGLYOK ES PACSIR TÁK -

Az embert többé-kevésbé stabilan jellemzi cirkadián ritmusának fázisa, vagyis belső, napszakos biológiai órájának állása és a külsőleg, a Föld saját tengelye körüli forgása révén meghatározott idő közötti viszony.

Egyesek biológiai órája – részben alkati-genetikai adottságukból kifolyólag – korábban jelez hajnalt és napestét, mint mások órája. Másfelől legalább ugyanannyi cirkadián pacemaker (ritmusgeneráló szerkezet) késik is, mint amennyi siet. Pacsirtáknak vagy reggeli típusoknak nevezik azokat az embereket, akik reggel vagy délelőtt éberebbek, mint délután vagy este, reggel korábban ébrednek, de este korábban is fekszenek le az átlagosnál. Ezzel szemben a baglyok vagy esti típusok este éberek, későn fekszenek le, és reggel későn is ébrednek föl, ha tehetik. Nem meglepő, hogy a baglyok és a pacsirták különböznek a cirkadián pacemaker által vezérelt élettani mutatók napszakos megoszlásában is. Így például a pacsirtáknál a testhőmérséklet napszakos ritmusai korábban érik el csúcsukat és mélypontjukat, mint a baglyoknál (Bailey-Heitkemper 2001). A legtöbb kognitív feladatban nyújtott teljesítmény napszakfüggősége is az elvártnak megfelelően alakul: a pacsirtáknál reggeli, a baglyoknál pedig esti teljesítménymaximumok figyelhetőek meg (Natale et al. 2003). Továbbá a baglyok sikeresebben alkalmazkodnak az éjszakai munkához, mint a pacsirták. Pszichológiai jellemzők tekintetében a baglyokat magasabb fokú impulzivitás és újdonságkeresés jellemzi, mint a pacsirtákat, akik viszont a kitartásban és a szabályszerű életvitelben jeleskednek (Caci et al. 2004, Caci et al. 2005, Monk et al. 2004).

Egy brit felmérés szerint nem igazolható az a Benjamin Franklin által megfogalmazott bölcselet, amely szerint a korai fekvés és korai kelés egészségesebbé, gazdagabbá (lásd még a magyar „Ki korán kel, aranyat lel” közmondást) és bölcsebbé teszi az embert (Gale-Martyn 1998). Sőt az amerikai hadseregben végzett vizsgálatok szerint enyhe pozitív irányú összefüggés van az intelligencia és az esti típusba tartozás között, bár ennek megerősítése, illetve magyarázata egyelőre várat magára (Roberts-Kyllonen 1999). A napfénynek erőteljes hatása van a cirkadián ritmusokra. Érdekes megfigyelés, hogy ez a hatás már az anyaméhben is érvényesülni látszik (minden valószínűség szerint az anya szervezetében a napfény hatására bekövetkező változásokon [melatonin szintje]) keresztül. Legalábbis erre utal az a megfigyelés,

miszerint a nyáron született gyerekek közül kevesebb lesz később pacsirta, ami különösen fiúgyerekek esetében érvényesül nagyobb valószínűséggel (Natale et al. 2002). Ez a nemi különbség egybecseng azzal, amit felnőttkorban a születéskori dátumtól függetlenül is megfigyelhetünk. Eszerint ugyanis a nők körében nagyjából kiegyenlített a bagoly-pacsirta arány, a férfiak között azonban kevesebb pacsirta van, mint amennyi bagoly (Natale-Danesi 2002). Ez kapcsolatban állhat a cirkadián pacemaker anatómiai alapjának nemi kétalakúságával. Ennek egyik alapvető vonása, hogy a nők látóideg-kereszteződés fölötti magja nagyobb térfogatú, mint a férfiaké. A nemi kétalakúság valamiképpen a nemi orientáció irányával is mutathat összefüggést, mivel homoszexuális férfiaknál a látóideg-kereszteződés fölötti mag nőies jegyeket mutat (Swaab-Hofman 1995), másrészt statisztikailag a napszakos aktivitásmintázatuk is nőiesen, pacsirta irányba tolódott a heteroszexuális referenciacsoporthoz képest (Hall-Kimura 1993).

Az alkati adottságok mellett a napszakos aktivitáseloszlásra irányuló preferencia az életkortól is függ. A gyerekek cirkadián ritmusának fázisa a pacsirtától a bagoly irányba változik kb. húszéves korig. Ezt követően a tendencia megfordul, és újra a pacsirta irányba változik. Lányoknál korábban következik be a változás, és a szociológiai tényezők meglepően kevés befolyást gyakorolnak a folyamatra, ezért a változás irányának megfordulásáról feltételezik, hogy ez a serdülőkor végének (biológiai érés befejeződése) egyik jele (Roenneberg et al. 2004).

A cirkadián ritmus fázisában mutatkozó egyéni eltérések részben genetikai meghatározottságúak (Vink et al. 2001). A terhesség ideje alatt az anyát érő fény feltételezhető hatásáról már szóltunk. A fény közvetlen hatása viszont azért fontos kérdés, mert az eddig ismert legnagyobb léptékű cirkadián fázisváltások, a természetes hatások közül, ezzel kapcsolatosak. A napfény vagy kisebb mértékben a kültéri szórt fény, vagy a fényterápia keretében alkalmazott erőteljes és a hagyományos beltéri világítást nagyban meghaladó fény (~ 5000 lux) reggel vagy délelőtt a cirkadián ritmus előbbre tolódását (pacsirta irányú elmozdulást) vonja maga után.

Ennek ellenkezője figyelhető meg késő délutáni vagy esti fényhatás esetében. Fontos megjegyezni, hogy fiatal felnőttkorban a cirkadián ritmus késésre hajlamos, ezért a szegényes fényviszonyok ebben az életkorban bagolytípusú napszakos aktivitáspreferencia fokozatos előtérbe kerülését idézik elő. Időskorban ennek ellenkezője is előfordulhat.