I. Bevezetés: Az alváskutatás alapjai

Mindennapos tapasztalatunk az aktivitás és a nyugalom ritmusa. A címben megidézett József Attila-vers alapján élénken elképzeljük a körúton csörömpölő villamost, amely éjszaka bevonul a remízbe, és már csak egy icipicit csenget álmában. De vajon mi a helyzet egy aktív élőlény esetében, amikor elnyugszik és lepihen? Vajon az idegrendszer, amely egész nap aktív, ugyanúgy elpihen-e, ugyanúgy valamiféle inaktív fázisba kerül-e, vagy ellenkezőleg: teljesen másfajta aktivitást mutat, olyat, amilyet ébrenlét alatt nem tapasztalunk? Az előadás során ezt a kérdést próbáljuk megvizsgálni, megnézzük, hogy az agy miként viselkedik a nyugalom során.

Történetünk egy hadszíntéren kezdődik Németországban, a 19. században, ahol egy fiatal katonatiszttel, Hans Bergerrel megbokrosodik a ló és leveti magáról. Hans egy ló vontatta ágyú elé esik, amit szerencsésen sikerül megállítani, így különösebb baj nélkül megússza a dolgot, visszaszáll a lovára, és hazakocog. Otthon azonban legnagyobb megdöbbenésére egy sürgöny várja nővérétől, aki néhány tíz kilométerrel odébb lakik: „Drága Hans, olyan rossz érzésem volt, ugye nem esett semmi bajod?” Hans Bergert megdöbbentette az egybeesés, hogy a távol lévő nővér így megérezte a baját. Elhatározta, hogy megpróbálja kideríteni, hogyan kommunikálhatnak egymással a távollévő agyak. El is kezdte kísérleteit: kis fém elektródákat helyezett a koponyára, és megnézte, hogy az agy generál-e valamiféle elektromos jelet. Legnagyobb meglepetésére valóba sikerült elektromos aktivitást elvezetni a koponya tetejéről. Nagyon sokáig senki nem hitt neki. Sok-sok évvel később, 1929-ben publikálta végül eredményeit. Egyúttal azt is sikerült igazolnia, hogy ezekkel a jelekkel valószínűleg nem tudnak az agyak kommunikálni egymással, hiszen nagyon kicsi az intenzitásuk. Egy nagyon érdekes dolgot azonban észrevett: ha a kísérleti alanyok, akiknek a fején voltak az elektródák, becsukták a szemüket, akkor - főként azokon az elektródokon, amelyek a nyakszirti lebeny felett voltak -, egy jellegzetes ritmusos elektromos hullám jelent meg. Ez látható az 1. ábrán, a csukott szemek alatti EEG-elvezetéseken.

Ezt a 8-12 Hz frekvenciájú hullámot később el is nevezték alfa-hullámnak, mivel ez volt az első ilyen ritmusos agyi elektromos hullámtevékenység, amit felfedeztek. Az alfa-hullámok tehát eltűnnek, amint az alany kinyitja a szemét. Ma már tudjuk, hogy azok a területek, ahol megfigyelhető ez a jellegzetes EEG-minta, a nyakszirti lebeny látásért felelős területei. Tehát mi történt itt? A szem becsukásával elvettük az idegrendszeri terület ingereit. Ennek hatására azonnal olyan aktivitásba kezdett, ami függetlenül a külső ingerektől, és ami mintha a rendszer saját belső aktivitása lenne. Felmerül tehát a kérdés, hogy ha a nyugalom során az idegrendszer rendezett, ritmusos belső aktivitásba kezd, az ébrenlét alatti agyi aktivitás tulajdonképpen nem más, mint a külvilág ingerei által megzavart belső ritmus? 

Természetesen ha becsukjuk a szemünket, még nem alszunk rögtön, az igazi ingermegvonás az, amikor elalszunk. Aludni a legkülönbözőbb időpontokban és helyzetekben tudunk, leginkább azonban a többi főemlőshöz hasonlóan éjszaka alszunk. De valójában miért is alszunk? Elgondolkodtak már ezen? Általában azt szoktuk mondani, hogy azért alszunk, mert fáradtak vagyunk. Csakhogy a fáradságot sokkal nehezebb definiálni, mint a többi biológiai hajtóerőt, például az éhséget, szomjúságot, hiszen ott tudjuk pontosan azonosítani, hogy mi hiányzik, mi az, amit pótolunk. De mi a helyzet az alvással? Elhasználunk valamilyen anyagot napközben, vagy felhalmozódott valamilyen méreganyag a szervezetünkben, az agyunkban? Tehát mi az oka, hogy életünk ilyen nagy részét, körülbelül egyharmadát, alvással töltjük? Hasonlóan fontos kérdés az is, hogy miért nem alszunk?

Arany János a Toldiban, a nevezetes malomkő-eset után négy fő okot sorol fel, hogy miért is nem tud aludni Toldi Miklós. Ebből az első a szúnyog, a második a szúrós nád, a harmadik a csörtető vadak, a negyedik pedig, amit ő is a legfontosabbnak ítél, Toldi Miklós nagy baja. Valóban a legtöbb alvásproblémát pszichológiai, pszichiátriai okokra vagy súlyosabb esetben pszichiátriai betegségekre vezethetünk vissza. Az alvásprobléma azonban nagyon gyakran nemcsak ez utóbbiak okozatként, hanem okként is szerepel. Az alvászavarok rendkívül károsak a társadalomra, egyes felmérések szerint például az Egyesült Államokban évente százmilliárd dollárba kerül az, hogy az emberek elalszanak a volán mellett, baleseteket okoznak, különböző neuropszichiátriai betegségek fejlődnek ki náluk, illetve, hogy nem tudják megfelelően elvégezni mindennapi munkájukat, mert kialvatlanok. Ezért olyan fontos, hogy az előbb feltett kérdésekre megtaláljuk a választ.

II. Az idegrendszer vizsgálata alvás során

De miért az idegrendszerben keressük a választ?

Gondoljunk csak bele, hogy a nyugalom során testünk vagy az idegrendszerünk piheni-e ki magát? Egyszerű belátni, hogy ha pusztán a testünknek lenne szüksége alvásra, akkor elég lenne feküdnünk és feszülten figyelnünk a környezetünket. Hiszen az alvás a vadon élő állatokban alakult ki, és a természetben nagyon fontos, hogy állandóan élénken figyeljük a környezetünket, amelyből veszélyek leselkednek ránk. Ezért tehát egy olyan állapot, amikor nem követjük figyelemmel környezetünket, nagyon veszélyes. Hogy az evolúció során fennmaradhasson az alvás, szükség volt arra, hogy valamiféle létfontosságú funkciót töltsön be. Vizsgáljuk meg, mik lehetnek ezek a funkciók!

Az idegrendszer vizsgálata alvás során mind a mai napig elektroencefalogrammal (EEG) segítségével lehetséges a legegyszerűbben. Itt, Hans Berger kísérleteihez hasonlóan, elektródokat helyeznek egyre nagyobb számban a páciens fejére. Ma már 256 elektródos sapkák is léteznek. Minden egyes elektróddal az elektród alatt elhelyezkedő idegszövet elektromos aktivitását lehet elvezetni.

A 2. ábrán öt különböző eletródról a koponya öt pontján keletkező jelet láthatjuk. De vajon mik ezek a jelek és hogyan keletkeznek? Az elektródok természetesen annak az idegszövetnek a jeleit veszik leginkább, amely a legközelebb helyezkedik el a koponyához. Az ember esetében ez az agykéreg, ez tölti ki belülről a koponyánkat. Minden egyes agykérgi idegsejt egy kis elektromos forrás, és miután ezekből sok milliárd van, az aktvitásuk összeadódik. Az 1. videón a sematikus agy középvonali metszetén agykérgi piramissejtek rajza látható. A sejtek működését a villogás jelöli. A sejtek egymáshoz képest időben rendezetlenül vagy összehangoltan működhetnek. Ez határozza meg a kapott EEG jel ritmusosságát, amplitúdóját. Az éber és az alvó agyban az agykérgi piramissejtek működésének időbeli rendezettsége eltérő. A lassú hullámú alvás során a sejtek működésében aktív és csendes periódusok ritmikusan váltakoznak. Ez hozza létre a nagy amplitúdójú, ritmusos EEG-jelet. Ébrenlét során a sejtek időbeli rendezetlensége miatt az EEG-jel kis amplitúdójú és nem ritmusos.

Ha ennek a nagyszámú sejtnek az aktivitása nem rendezett, akkor az általuk generált elektromos mezők kioltják egymást, rendezetlen, kis amplitúdójú jelet kapunk. Ez jellemző az ébrenléti agyra. Ha viszont valamilyen módon szinkronizálódnak a működő idegsejtek, akkor az elektromos mezők erősítik egymást, és nagy amplitúdójú jelet kapunk. Mi több, ha a sejtek ritmusosan működnek egyszerre, akkor ritmusos jelet kapunk. Ez a ritmusos, lassú EEG-hullám jellemző az alvó agyra. Ez sokkal lassabb, mint az előadás elején bemutatott alfa-hullám, frekvenciája jellemzően 1-2 Hz.

Természetesen az idegrendszer aktivitása ébrenlét alatt sem rendezetlen. A rendezettség azonban más idő- és térbeli dimenziókban valósul meg. Ébrenlét alatt kisebb idegsejt-populációk aktivitása szinkronizálódik, sokkal magasabb frekvenciákon (40-200 Hz), emiatt EEG-vel kevéssé vizsgálható.

Az alvás két nagy fázisra osztható: a gyors szemmozgásokkal (angolul: rapid eye movements – REM) jellemezhető, ún. REM-fázisra és a non-REM fázisra, ahol ezek a szemmozgások nem figyelhetőek meg. Ez utóbbi, non-REM alvást hívják mély vagy lassú hullámú alvásnak is, mivel az előbb bemutatott ritmusos, 1-2 Hz-es hullám az EEG-ben ekkor figyelhető meg. Az 3. ábrán látható hipnogram a fázisok EEG-képét mutatja.

III. A lassú hullámú alvás

III. 1. A homloklebeny szerepe 

A lassú hullámok az egész agykéreg területén megfigyelhetőek. Felmerül azonban a kérdés, hogy minden agykérgi területen egyforma mértékű-e a lassú hullámú tevékenység, vagy pedig vannak regionális különbségek, például annak megfelelően, hogy milyen funkciót látnak el az egyes agykérgi területek. A 4. ábrán egy koponya sematikus felülnézeti képét láthatják. A kis háromszög elöl az orr, az oldalt látható négyszögek a füleket jelölik. A kutatók azt ábrázolták egyre sötétedő színekkel, hogy ennek a bizonyos lassú hullámú aktivitásnak hol a legnagyobb az amplitúdója. Mint a képen egyértelműen látszik, a legnagyobb amplitúdót jelző sötét színek a homloklebeny területén találhatók. Itt a legintenzívebb tehát a lassú hullámú alvás, azaz úgy tűnik, hogy ennek a területnek van a leginkább szüksége erre a fajta alvásra.

A jobboldali koponyán látható a 40 órás alvásmegvonás hatása a lassú hullámú alvásra. A lassú hullámok amplitúdója megnő, a legnagyobb mértékben a homloklebeny területén. (forrás: Finelli és mtsai, Eur J. Neurosci. 2001)

De mit jelent, hogy szüksége van erre az alvásra? Azt, hogy ha megvonjuk a pácienstől az alvást, akkor valamilyen módon felhalmozódik ezeknek a lassú hullámoknak a hiánya, és mikor újra aludni engedjük, akkor – mint ahogy az éhes ember is rengeteget eszik – az agy visszapótolja magának ezeket a hullámokat, még az alvásciklus többi szakaszának rovására is. Ez alapján feltehetjük azt a kérdést, hogy mi történik, ha negyven óráig megvonjuk az alvást, melyik agyterület pótolja be leginkább az elmaradt lassú hullámokat? Az eredményt az ábra jobb oldalán láthattuk: hasonlóan az alaphelyzethez, a visszapótlás is a homloklebeny területén a legintenzívebb.

Mostanra már elég sok szó esett a homloklebenyről, és talán sikerült felkelteni Önökben a kíváncsiságot, hogy valójában mi is ennek az agykérgi területnek a feladata. Ez a terület az emberben a legkifejezettebb, ezért is olyan szép magas a homlokunk, mondjuk egy csimpánzéhoz képest. Ahhoz, hogy jól megérthessük a funkcióját, ismét visszautazunk az időben, ezúttal a 19. század közepére, a vadnyugatra, 1848 szeptemberébe. Ekkor Magyarországon Jellasics népes kísérettel meglátogatja hazánkat, majd a Velencei-tó érintésével gyors ütemben Bécs felé távozik.

Erről azonban mit sem tud Phineas Gage vasúti munkás, aki az amerikai prérin töri az utat a vasút számára. A sziklás talajon a sínek nyomvonalának kialakításához robbantani kell. Ezt akkoriban úgy végezték, hogy lyukakat fúrtak a sziklába, ezekbe tették a robbanószert, majd homokot, és ledöngölték egy nagy vasrúddal. Pillanatnyi figyelmetlenség miatt Phineas – talán mert nem aludt jól előző éjszaka – elfelejtette betölteni a lyukba a homokot, és közvetlenül a puskaport kezdte ledöngölni a vasrúddal. A puskapor persze berobban, kilövi a vasrudat a kezéből, amely áthatol Phineas Gage koponyáján úgy, hogy alul bemegy és felül kijön és el is hagyja a koponyát. Mindenki azt gondolná, hogy ez csakis halálos baleset lehet, de nem az volt. Phineas túlélte, és állítólag a saját lábán ment el a doktorhoz, sőt még viccelődött is, hogy „Hát Doktor úr, micsoda problémát okoztam én most magának!” És Phineas Gage nemcsak az első napot élte túl, hanem teljesen felépült és visszatért dolgozni is.

Ez a Phineas Gage azonban már nem az addig ismert Phineas Gage volt. A pontos, megbízható fiatalemberből teljesen kiszámíthatatlan ember lett. Bármilyen munkát elvállalt, de semmit nem fejezett be, gyerekes vágyai lettek és hisztis kitörései, ha azok nem teljesültek. Körülbelül egy évtizede amerikai kutatók megtalálták Phineas Gage koponyáját, és rekonstruálták a vasrúd útját. Mint az a 6. ábrán látható, a vasrúd pontosan a homloklebenyi régiót roncsolta.

Ebből és az azóta történt sok más hasonló homloklebenyi sérülésből egyértelművé vált, hogy a homloklebeny elengedhetetlen a tervezés, a logikus, kiszámítható gondolkodás kivitelezéséhez. Gondoljunk bele: ha éjszaka rosszul alszunk, mi az, ami másnap a leginkább hiányt, zavart szenved? Pontosan ez: nagyon nehezen tudunk a munkánkra koncentrálni, eltervezni, pontosan végrehajtani valamit, és rendkívül ingerlékenyek leszünk. Phineas Gage-t egy idő után el is bocsátották munkájából, és többnyire abból élt, hogy fényképészeknek pózolt kezében a vasrúddal vagy cirkuszokban lépett fel Amerika-szerte.

III. 2. A memória konszolidációja alvás során 

Láttuk, hogy az idegrendszernek valóban nagy szüksége van a lassú hullámú alvásra, de az ilyen alvás valódi funkciójáról még nem esett szó. Miért van szüksége az idegrendszernek a lassú hullámú alvásra?  Ezzel kapcsolatban számos, sokszor egymásnak ellentmondó hipotézist fogalmaznak meg a kutatók. A mostanában leginkább elfogadott tézis az, hogy a lassú hullámú alvás során a nappal begyűjtött információkat rendezi az idegrendszer.

Ez egy olyan aktivitás tehát, mely során azt, ami szükséges, megtartjuk, ami nem kell, azt pedig kidobjuk. Mintha a munkanap után az irodában dolgozó hivatalnokok a nap során az asztalokra össze-vissza lerakott aktákat rendszereznék, a nem olyan fontos ügyek iratait kidobnák a kukába, a fontosakat pedig szépen rendezve letennék az illetékes hivatalnok asztalára.

Hogy pontosabban megértsük ezt az agyi folyamatot, meg kell ismerkednünk egy fogalommal, a konszolidációval. Ez szerencsére nem olyan fájdalmas folyamat, mint a gazdasági konszolidáció, valójában az is a lényege, hogy már semmit nem kell aktívan tennünk érte. Olyan folyamat tehát, amely során minden további gyakorlatozás nélkül, pusztán az idegrendszer saját aktivitása által egy ideiglenes memórianyomból kialakul egy tartós memórianyom. Azaz itt már nincsen további tanulás, pusztán az idegrendszerben „ketyeg” tovább az információ, és így alakul ki a tartós memórianyom.

Megfogalmazhatjuk tehát így is a kérdésünket: vajon az alvás szükséges a konszolidációhoz? Ennek megválaszolásához a kutatók egy viszonylag egyszerű, ún. motoros (mozgató) tanulási feladatot választottak. A kísérleti alanyoknak az ujjaikkal megfelelő sorrendben egy rövid szekvenciát kellett dobolniuk és megjegyezniük. Öt percig gyakorolhattak, majd egy teszt következett, amely során megmérték, hogy hányszor tudják helyesen leütni a szekvenciát fél perc alatt. A gyakorlás és az első teszt délelőtt 10-kor volt, majd 12 óra múlva, este 10 órakor ismét tesztet végeztek. A 7. ábrán látható, hogy a teljesítményükben különösebb javulás nem volt látható. Ezután aludhattak, és másnap délelőtt 10-kor megismételték a tesztet, és csodák csodája, anélkül, hogy éjszaka egyszer is gyakoroltak volna, a teljesítmény megnőtt, sokkal többször tudták helyesen végrehajtani a feladatot.

Valami tehát történt éjszaka az agyban. Ellenvetésül azt mondhatja erre valaki, hogy a javulás annak köszönhető, hogy a kísérleti alanyoknak este is volt lehetőségük a teszt során gyakorolni. Ezt az eshetőséget úgy zárták ki a kutatók, hogy az alanyok a reggeli gyakorlás és teszt után egyszer sem gyakorolhattak aznap, és csak másnap reggel mérték a teljesítményt, amely ismét nagymértékű fokozódást mutatott, ami az újabb teszt esetén, 12 órával később, már nem javult tovább.

Tehát levonhatjuk azt a következtetést, hogy az alvás során tényleg történik valami, aminek hatására jobban rögzül a nappal begyűjtött információ.

Ebből a kísérletből azonban még nem derült ki, hogy az alvásnak melyik fázisa játszott fontos szerepet a memórianyom konszolidációjában. Ezért a kutatók azt vizsgálták, hogy az adott feladat végrehajtásában részt vevő agyterületeken megnövekszik-e a lassú hullámok intenzitása. Ehhez szintén egy motoros tanulási feladatot választottak. A 9. ábrán ismét egy koponya sematikus képe látható felülnézetben, és a nagy intenzitást mutató sötét színek azokon a területeken láthatóak, amelyek szükségesek a motoros memória rögzüléséhez.

Ez a kísérlet tehát már kicsit közvetlenebb módon bizonyítja, hogy a lassú hullámú alvás valóban szükséges a memórianyom rögzüléséhez. De az igazi az lenne, ha tudnánk fokozni a lassú hullámokat, és ez a memória javulásához vezetne – ez talán minden egyetemista álma a vizsga előtti napon. Nos hát, ma már ez is lehetséges! Nemrégiben kifejlesztettek egy szerkezetet, amit Transzkraniális (azaz koponyán keresztüli) Mágneses Stimulátornak (TMS) hívnak, és amely képes arra, hogy a koponya fölé tartva egy kis területen elektromosan ingerelje az agyműködést

A TMS segítségével a következő kísérletet végezték el: Mélyalvás során a természetes lassú hullámoknál sokkal több lassú hullámot generáltak, majd vizsgálták a memóriateljesítményt. Ezúttal szópárokat kellett tanulniuk az alanyoknak. Másnap felébredve a lassú hullámokkal kezeltek sokkal több szópárra emlékeztek, mint akik csak természetes lassú hullámú alvásukkal segíthették a memóriateljesítményüket. Ez talán mindezidáig a legközvetlenebb bizonyíték arra, hogy a lassú hullámú alvás valóban hozzájárul a memória konszolidációjához.

Felmerül azonban egy kérdés: Hogyan lehetséges az, hogy valamit megtanulunk nappal, mikor teljesen más agyi aktivitás jellemző, majd ez az információ éjszaka a lassú hullámú alvásra jellemző agyi aktivitás alatt, azaz egy teljesen más idegrendszeri módban képes rögzülni?

Az utóbbi évek egyik legfontosabb felfedezése, hogy lassú hullámú alvás során az idegrendszer képes felidézni az ébrenlét során tapasztalt információkat, mégpedig úgy, hogy az ébrenlét alatti idegsejt-aktivitás újra lejátszódik alvás során. A legkülönlegesebb ebben az alvás során lejátszódó idegsejt-aktivitásban az, hogy a visszajátszás teljesen más időskálán történik. Például ami ébrenlét során 5 másodperc alatt játszódik le, az alvás során 15 századmásodpercre sűrűsödik össze. Azaz alvás során az idegrendszer játszik az idővel. Ez tehát feltehetőleg az a mód, ahogy a memória konszolidációja lezajlik az agyban.

III. 3. A lassú hullámok keletkezése 

Már nagyon sok szó esett a lassú hullámok szerepéről, lássuk most, hogy hogyan keletkeznek ezek a hullámok. Mint ahogy a forgó emberi agyat ábrázoló 2. videón látható, az emberi agyat kívülről teljesen körbeveszi az erősen barázdált agykéreg, mely felépítésében, bonyolultságában valóban az evolúció egyik csúcsa. Az evolúció során azonban úgy alakult, hogy az agykéreg el van vágva a külvilágtól. A szaglás kivételével minden információ egy talamusz nevű területen keresztül jut el hozzá.

A talamusz és az agykéreg kapcsolata rendkívül szoros, minden egyes agykérgi terület valamelyik talamikus területtel oda-vissza kapcsolatban van, és egyik sem tud működni a másik nélkül. Ha a talamusz egy kis része megsérül, a vele kapcsolatban álló agykérgi terület működése is sérül. Így azt várnánk, hogy e két terület együttműködik lassú hullámú alvás során is. És valóban, az agykéreg és a talamusz egyszerre válik aktívvá és inaktívvá a lassú hullámú alvás során, a két idegrendszeri területen ritmikusan egyszerre váltakozik ez a két állapot. A talamuszban egy egész különleges ritmusgeneráló rendszer alakult ki, ami a szív ritmusgeneráló rendszeréhez hasonlít, és képes ezt a ritmust önmagában, minden külső behatás nélkül is létrehozni.

IV. Az alvás és az ébrenlét egyensúlya

De vajon mitől alszik el az agy? Pusztán a külvilági ingerek elvonásától? Ha szemem, fülem becsukom, még nem alszom el, kell legyen még egy másik rendszer, ami eldönti, hogy ébren legyek-e, vagy elaludjak. Hogy mi ez a rendszer, és hol helyezkedik el az agyban, ahhoz meg kell ismerkednünk a történet harmadik főszereplőjével, Constantin von Economóval. Von Economo egy valódi monarchiabeli tiszt volt, Triesztben, majd Bécsben tanult orvostudományt, majd kiképezte magát pilótának, ennek megfelelően pilótaként is kezdett el harcolni az I. világháborúban. De hamar hazahívták, mert Bécsben nagy szükség volt a hadi orvosokra. Itt, a bécsi klinikán figyelt fel egy különleges járványos betegségre, ami torokgyulladással kezdődik, de hamar magas lázzal is jár, majd a betegek elalszanak és hetekig, hónapokig nem ébrednek fel. Ez alapján nevezték el a betegséget encephalitis letargicának.

A betegek egy része tehát Csipkerózsika-álomba zuhan; ha nagyon rázzák, ébresztgetik őket, akkor felébrednek, de rögtön vissza is alszanak. A betegek egy másik része érdekes módon azonban nem elalszik, hanem képtelen elaludni, ezen kívül ingerlékennyé válik, különös mozdulatokat tesz. Sajnos a betegség az esetek többségében halálos volt, így von Economónak lehetősége volt megvizsgálni az elhunyt páciensek agyát. Azt vette észre, hogy az agykéreg és a talamusz alatti területen, amit agytörzsnek hívunk, idegsejtek pusztultak el.

Más idegrendszeri terület pusztul azokban a páciensekben, akik folyton alszanak, mint akik nem tudnak elaludni. Ebből von Economo azt a következtetést vonta le, hogy van egy ébresztő és egy altató központ. Szerencsére ma már csak nagyon ritkán fordul elő ez a betegség, de két éve brit tudósok publikálták eredményeiket, egyrészt új megbetegedések alapján, másrészt újravizsgálták a von Economo által is vizsgált agyakat, és modern képalkotó eljárásokkal is kimutatták az agytörzsi területek pusztulását. Von Economo után még néhány évtizedig tartott, míg a tudósok kiderítették, hogy mik is ezek az ébresztő és altató rendszerek.

Nézzük először az ébresztő rendszereket. Az agytörzsből számos olyan idegpálya ered, melyek az ébrentartásunkért felelősek, ezeket összefoglaló néven agytörzsi felszálló rendszereknek hívjuk.

Az összes pályarendszer ezek közül aktív ébrenlétben és inaktív alvás során. Az a zavaró velük kapcsolatban, hogy egy kicsit túl sok van belőlük: öt teljesen párhuzamos rendszer. Miért van szükségünk ennyire ahhoz, hogy ébren maradjunk? Ezeknek a rendszereknek nem pusztán az a feladatuk, hogy ébren tartsanak minket, hanem felelősek érzelmi, figyelmi, motivációs szintünk beállításáért is. Tehát alapvetően kedélymeghatározó pályák, és nem véletlen, hogy kedélybetegségek esetén pont ezek azok a pályák, amelyekkel a legtöbb baj van, illetve ahol a legelőször jelentkeznek a problémák. Minden valószínűség szerint ezek teremtik meg a kapcsolatot a kedélybetegségek és az alvászavarok között.

Ami a von Economo által feltételezett alvóközpontot illeti, nincs még egy évtizede sem, hogy kiderült, valóban létezik a hipotalamusz területén egy mag, amely gátló rostokat küld az ébresztőközpontokhoz, és így gátolja működésüket. Tehát az alvó- és ébresztőközpontok együttműködése hozza létre az alvás és ébrenlét egyensúlyát.

V. A paradox REM-alvás és az álmok

Eddig részletesen megvizsgáltuk, hogy mi történik a lassú hullámú alvás során. Ám ahogy telik az éjszaka, és figyeljük az alvó ember EEG-jét, olyan szakaszok tűnnek fel, amelyekben az EEG megkülönböztethetetlenné válik az ébrenléti EEG-jeltől. Ez a már említett, gyors szemmozgásos REM-alvás: ha közelről megnéznénk az alvó ember arcát, látnánk is a csukott szemhéjak alatt gyorsan ide-oda mozgó szemgolyót.

A REM-alvás során az EEG tehát elveszíti ritmusát, amplitúdója lecsökken, az alvó ember mégsem éber. Ezért nevezik paradox alvásnak is. Sok más szempontból is különleges a REM alvás. Annak ellenére, hogy az EEG olyan, mint az éber agyé, a test teljesen elernyed, vázizmaink elvesztik tónusukat, ezért is nem játszzuk el álmainkat, ami nagy szerencse. Mindezek mellett még a hőközpontunk is kikapcsol, tulajdonképpen visszamegyünk az evolúcióban 250 millió évet, és hüllőszerű emlős őseinkhez hasonlóan elkezdünk kihűlni.

Ez tehát az álmodás terepe, mely a REM-alvás mindenki által legjobban ismert, mégis legrejtélyesebb jelensége. Álmaink gyakran bizarr hallucinációkra hasonlítanak, de ha mélyebben megvizsgáljuk őket, megfigyelhetjük, hogy nem egyszerűen képek, jelenetek összevisszasága, hanem van bizonyos álomlogika, amelyet követnek. Másik nagyon fontos tulajdonsága az álmoknak, hogy igen gyakran negatív tartalmúak, vagy legalábbis konfliktushelyzetre épülnek, és általában erős érzelmi komponenst tartalmaznak. Mindezek fényében milyen lehet vajon az aktivitás a különböző idegrendszeri területeken álomlátó alvás alatt? Ha megnézzük először a felszálló rendszereket, akkor látjuk, hogy közülük csak egy aktív, az acetilkolin.

Ez rögtön azt mutatja, hogy egy felszálló rendszer önmagában nem elegendő ahhoz, hogy felébredjünk, tudatunkra térjünk. Ugyanakkor egy másik érdekes dologra is utal: az összes többi felszálló rendszer továbbra is inaktív, tehát az agy egy kicsit olyan állapotban van, mint a kedélybetegségek esetén, ahol hiány lép fel a felszálló rendszerek által közvetített anyagokból.

Ha megnézzük az agykéreg aktivitását, akkor a következő érdekes kép tárul a szemünk elé (20. ábra): A homloklebeny aktivitása, amelyről már sok szó esett az előadás korábbi részében, csökken, ezt az ábrán kék szín jelöli. A homloklebeny-aktivitás csökkenése lehet a magyarázata annak, hogy az álmok miért nem az ébrenléti logikát követve épülnek fel. Az ábrán pirossal azokat a területeket jelöltük, ahol jelentősen fokozódik az aktivitás REM-alvás alatt. Az fali lebeny hátsó részén, a vizuális kéregben jelentkező fokozott aktivitás felelős az álmokban megjelenő bizarr vizuális képzetekért. A legérdekesebb azonban a két belső piros folt, ezek közül az egyik az amigdalát jelöli, ami a félelmi emléknyomok, a félelemérzet kialakításáért felelős. Ha például majomban ez a terület megsérül vagy kioperálják, megszűnik ösztönös félelme a kígyóktól, odamegy és játszik velük. Ezen kívül számos más kísérlet bizonyítja az amigdala szerepét a félelemben. A másik terület az övtekervény, ami nagyon fontos a saját félelemi élmény érzelmi tudatosulásában, a mások által megélt fájdalom átérzésében, illetve számos egyéb szociális interakcióban. E két terület aktivitásának fokozódása lehet a felelős az álmokban gyakran megjelenő negatív, félelmetes szituációkért. Az agy tehát belsőleg létrehoz egy olyan állapotot, ahol erős érzelmeket, félelmeket él át.

A kutatók talán még a lassú hullámú alvásnál is többet törték a fejüket a REM-alvás és az álmok szerepének tisztázásáért, hiszen Freud óta, és már előtte is, az embereket nagyon foglalkoztatta ez a kérdés. A REM-alvás szerepe felmerült a tanulással kapcsolatban is, ezt azonban az újabb adatok cáfolják. A REM alatti agyi aktivitást figyelembe véve arra gondolhatunk, hogy ebben a fázisban történik a minket a nap során érő érzelmi élmények rendezése, helyretétele, a negatív élmények egészséges feldolgozása, hasonló módon a lassú hullámú alvás során konszolidálódó egyéb memórianyomokhoz. Ezek természetesen egyelőre hipotézisek, a REM és az álmok szerepe továbbra is kevéssé ismert.

VI. További kérdések, összefoglalás

Az előadásban csak a hipnogram két fő fázisáról beszéltem. Valójában az idegrendszer alvás során rengeteg különleges aktivitásmintázatot produkál. Példaként a 21. ábrán az ún. orsó-aktivitást és a K-komplexnek nevezett jelenséget mutatom be annak illusztrálására, hogy az alvás az előbb említetteknél is bonyolultabb jelenség; az idegrendszer önmagától képes számos aktivitásmintázatot generálni, amelyeknek mind más és más fontos szerepe lehet. Nem véletlen, hogy altatókkal nem lehet előállítani olyan állapotot az agyban, amely reprodukálja ezt a rendkívül bonyolult mintázatot.

Az előadás során tehát megpróbáltam meggyőzni Önöket, hogy az alvás során az agy nem pihen, hanem rendkívül komplex aktivitásmintázatokat hoz létre. A címbeli metaforára visszautalva: az agy álmában nem csupán csönget egy kicsit a villamoshoz hasonlóan, hanem mint egy szimfonikus zenekar, komplex, bonyolult ritmusokból álló versenyművet játszik.