Az alvás biológiája. Lőrincz Magor

Az alvás biológiája Lőrincz Magor mlorincz@gmail.com

Alvás a. Szerepe b. cirkadián ritmusok, mechanizmusai b. elektromos jelenségek, mechanizmusai c. szabályzás d. alvászavarok

Hány óra alvás elégséges? Kísérleti alanyok %-a Alvás időtartama (órák)

Hány óra alvás elégséges? Kísérleti alanyok %-a Órák Ébrenlét Paradox alvás Lassú hullámú alvás Alvás időtartama (órák) Életkor (évek)

Hány óra alvás elégséges?

Az alvás létfontosságú

Az alvás létfontosságú Alvás-megvonás (napok) Halál

Alváshiány Fáradtság Kognitiv funkciók Memória Figyelem Reakciós idő Immunrendszer Glükóz tolerancia Vérnyomás

Cirkadián ritmus

Retino-hipothalamikus projekció

Melanopszin tartalmú ganglionsejtek Membránpotenciál(mV) Fényérzékeny Ganglionsejt Csapsejt Fényintenzitás Idő(percek)

Biológiai órák molekuláris mechanizmusa SCN: spontán ritmicitás Fény mgc SCN CLOCK, BMAL1 gén transzkripció, expresszió, protein citoplazmában dimer sejtmag Szabályzó funkció: E-box, expresszió: CCG fehérje, Per2, Per3 (gén regulációs elemek) citoplazmában dimer sejtmag CLOCK és BMAL1 E-box-al való kötődését Negatív feedback, szintézis: idő, felezési idő

Biológiai órák hormonális mechanizmusa mgc-scn PV pre ganglionikus sejt ganglionsejt a cervikális régióban tobozmirigy melatonin: állapotváltozás (éber szendergés alvás)

Melatonin

Elektroencefalogram

Az elektroencephalogram Hans Berger (1873-1941)

EEG A hullám frekvenciája EPSPket generáló kortikális sejtek száma A hullám amplitúdója szimultán EPSPk Egyszerre tüzelő sejtek száma

EEG hullámok Alfa aktivitás Orsószerű 8 12 Hz-es aktivitás, főleg az okcipitális régióban kifejezett, nyugodt ébrenlét alatt Beta aktivitás 13 30 Hz-es irreguláris aktivitás, feszült figyelem állapotára jellemző Theta aktivitás 4-7 Hz-es aktivitás szendergés alatt illetve PA Alvási orsók Orsószerű 10 15 Hz-es aktivitás, minden kérgi terület, felületes alvás Lassú hullámok Mélyalvásra jellemző <1 Hz-es aktivitás Delta aktivitás Mélyalvásra jellemző 2-4 Hz-es aktivitás

EEG EMG EOG Ébrenlét-feszült figyelem - β/γ (20-80 ( Hz) Nyugodt ébrenlét - α (8-13( Hz) CX LA 1 - θ (3-7 Hz) -60 mv LA 2 lassu hullámok/alvási órsók TC LA 3 - δ (0.5-4Hz)/lassu hullámok -65 mv LA 4 - δ (0.5-4Ηz)/lassu hullámok NRT PA - θ (3-7 Hz) 1 s

Alvási stádiumok REM alvás (paradox alvás) Deszinkronizált EEG; álmok, szemmozgás, izomok bénulása Non-REM alvás (Lassú hullámú alvás) Minden alvási stádium a REM alvás kivételével

REM alvás

Alvás-stádiumok szerveződése Hipnogram alvásstádiumok eloszlása az AÉC alatt

Elektroencefalogram

Alvás fázisai

Alvás a. szerepe b. elektromos jelenségek c. szabályzás d. alvászavarok

Cirkadián ritmus 24 órás periódus Retino-hipothalamikus projekció Hormonháztartás Alvás-ébrenlét EEG

Neuromodulátorok Acetilkolin: bazális előagy, laterodorzális tegmentum, pedunculo-pontine tegmentum Szerotonin: raphe mag Dopamin: ventrális tegmentális area, substantia nigra Noradrenalin: locus coeruleus Hisztamin: tuberomamiláris mag GABA: bazális előagy, hipotalamusz

Különböző neuromodulátorneuronok specifikus aktiválásának hatásai

Hipothalamus

Ventrolaterális preoptikus terület GABAerg neuronok Hipnogén hatás Lézió: insomnia

Acetilkolin Híd, bazális előagy: ébresztő hatás LA: aktivitásuk csökken Szerotonin (5-HT) Ébresztő hatás Hisztamin Hipotalamusz tuberomamilláris mag, ébreszt Hypocretin (orexin) Hipotalamusz, ébreszt Lézió: narkolepszia

Alvás szabályozása

AÉC oszcillációk Elektrográfiás jellemzés Mechanizmusok Jelentőség

AEC oszcillációk mechanizmusai Active wakefulness - β/γ (20-80 ( Hz) Quiet wakefulness- α (8-13( Hz) CX Stage 1 - θ (3-7 Hz) -60 mv Stage 2 slow waves, sleep spindles TC Stage 3 - δ (0.5-4Hz)/slow waves -65 mv Stage 4 - δ (0.5-4Hz)/slow waves NRT REM - θ (3-7 Hz) 1 s

A thalamocorticalis rendszer CTX Thal

A thalamocorticalis rendszer

Alvási lassú oszcilláció Ébrenlét-feszült figyelem - β/γ (20-80 ( Hz) Nyugodt ébrenlét - α (8-13( Hz) CX LA 1 - θ (3-7 Hz) -60 mv LA 2 lassu hullámok/alvási órsók TC LA 3 - δ (0.5-4Hz)/lassu hullámok -65 mv LA 4 - δ (0.5-4Ηz)/lassu hullámok NRT PA - θ (3-7 Hz) 1 s

Alvási lassú oszcilláció

Thalamocorticalis sejtek

TC sejt fiziológia Tónusos 10 mv

TC sejt fiziológia Tónusos Kisüléssorozatos 10 mv -50 mv 50 ms 10 mv

TC sejt fiziológia Tónusos Kisüléssorozatos 10 mv -50 mv Low Threshold Calcium Potential 50 ms 10 mv I h

TC sejt fiziológia Éber Tónusos Alvás Kisüléssorozatos 10 mv -50 mv Low Threshold Calcium Potential 50 ms 10 mv I h

TC sejt fiziológia Éber Tónusos Alvás Kisüléssorozatos 10 mv -50 mv Low Threshold Calcium Potential 50 ms 10 mv I h Delta oszcilláció Alvás 20 mv -60 mv 500 ms I h

Thalamokortikális sejtek: 2 tüzelési mód 1. Kisüléssorozatos 2. Tonikus

Lassú oszcilláció keletkezésének mechanizmusai

Kolinerg neuromoduláció hatása a kérgi lassú oszcillációra

Alvási lassú oszcilláció Thalamus: I h, LTS: low threshold spike (Ca 2+ ), intrinszek Cortex: szinaptikus, aktív/inaktív állapotok Neuromoduláció: alvás-ébrenlét tranzíció

EEG Ébrenlét-feszült figyelem - β/γ (20-80 ( Hz) Nyugodt ébrenlét - α (8-13( Hz) CX LA 1 - θ (3-7 Hz) -60 mv LA 2 lassu hullámok/alvási órsók TC LA 3 - δ (0.5-4Hz)/lassu hullámok -65 mv LA 4 - δ (0.5-4Ηz)/lassu hullámok NRT PA - θ (3-7 Hz) 1 s

Alvási orsók

CT projekciók hatásai

Alvási orsók Thalamus: nrt, LTS (Ca 2+ ) Cortex: szinaptikus, hatással van a thalamicus generátorokra

EEG Ébrenlét-feszült figyelem - β/γ (20-80 ( Hz) Nyugodt ébrenlét - α (8-13( Hz) CX LA 1 - θ (3-7 Hz) -60 mv LA 2 lassu hullámok/alvási órsók TC LA 3 - δ (0.5-4Hz)/lassu hullámok -65 mv LA 4 - δ (0.5-4Ηz)/lassu hullámok NRT PA - θ (3-7 Hz) 1 s

Alfa oszcilláció keletkezésének mechanizmusai??

Thalamokortikális sejtek: 3 tüzelési mód 1 2 3!

Alfa oszcilláció Thalamus: HTS: high threshold spike (Ca 2+ ), intrinszek 3,-ik tüzelési mód Cortex:? Neuromoduláció: kolinerg, mglur

-180 180-360 0 360

Lassú oszcillációk, alvási orsók, alfa oszcillációk jelentőségei Lassú oszcilláció: mélyalvás, TMS, memóriakonszolidáció Alvási orsó: plaszticitás, nő a számuk tanulás után Alfa oszcilláció: excitációs ciklus, percepció

Alvás a. szerepe b. elektromos jelenségek c. szabályzás d. alvászavarok

Alvászavarok 25%, 45 milliárd dollár/év Insomnia Apnea Narkolepszia (Kataplexia, Alvásrohamok, Alvási paralízis hypnagóg hallucinációk) Szomnambulizmus

Insomnia