Miks me magame?

Miks me magame? See küsimus kõlab lihtsalt, kuid selle taga on peidus järjekordne suur mõistatus, mida me veel pole lahendanud.

Funktsioone on unele pakutud mitmeid, muuhulgas seda, et uni on üksikneuronite puhkuseks. Hiljuti näidati, et une ajal toimub sõna otseses mõttes ajupesu.

On neid, kees arvavad, et unel on palju erinevaid funktsioone, kuid on jätkuvalt ka romantikuid. Neid, kes usuvad, et unel on üks suur funktsioon. Ja miks ka mitte seda uskuda. Giulio Tononi ja Chiara Cirelli kuuluvad nende teadlaste hulka, kes on uurinud unemustreid mitmetel väga erinevatel liikidel – inimestel, rottidel, äädikakärbestel -, kuid kes arvavad, et uni tõepoolest on tarvilik ühel väga fundamentaalsel põhjusel. Nimelt, nad pakuvad välja, et uni on see hind, mille me maksame aju plastilisuse eest.

Meie aju on plastiline, ta muutub pidevalt. Ajus on neuronid ja nende neuronite vahel on ühendused, sünapsid, mis võivad olla erineva suurusega. Arvatakse, et just selles ühenduste rägastiku täpses arhitektuuris on peidus see, kes me oleme. Meie teadmised ja isiksus, meie vaimne olemus on kirjutatud närvirakkude ühenduste mustritesse. Just see ühenduste muster muutubki, on plastiline. Värskelt õpitu kajastub selle ühenduste mustri muutuses. Teie aju ei ole selle teksti lõpuks see sama aju, millega te seda teksti lugema hakkasite.

Tononi ja Cirelli romantilise idee lähtepunkt on, et ärkvelolevas ajus toimuvad need ühenduste tugevuse muutused nõnda, et keskmiselt, üle kõigi ühenduste, muutuvad ühendused tugevamaks. Toimub nii ühenduste tugevnemist kui ka nõrgenemist, kuid rohkem toimub tugevnemist. Ühenduste tugevnemise bioloogiliseks aluseks on aga see, et sünapsid muutuvad suuremaks. Ja suuremad sünapsid pole ilmtingimata head – nad võtavad ajus rohkem ruumi, mida seal pole, nad vajavad rohkem energiat, nad pidurdavad edasist õppimist. Majanduslikult väljendades võib öelda, et sünapsite suurenemine pole jätkusuutlik.

Seega on Tononi ja Cirelli arvates on tarvis sünapsite suurusi vähendada ja see saab toimuda just unes. Väidetavalt vähendatakse unes kõiki sünapseid võrreldaval määral ja seega jääb päeval õpitu (mis väljendub sünapsite suhtelises tugevuses) alles. Sünapsite vähendamine ei saa toimuda ärkvelolekus, sest ta muudab kõigi aju sünapsite tugevust ja kui samal ajal oleks neid sünapseid tarvis, et keskkonnas hakkama saada, tuleks sellest ainult pahandust. See, et sünapsite suurus ja arv ärkvelolevas ajus suureneb ja magavas ajus väheneb, on tänaseks tõepoolest eksperimentaalset kinnitust leidnud.

Imetajate ajus toimub sünapsite vähendamine Tononi teooria kohaselt läbi aeglaste lainete. Mudelite kohaselt on tegu iseennast reguleeriva süsteemiga: kui neuronite omavahelised ühendused tugevnevad, siis mõjutab iga neuron oma partnereid rohkem, kuni nad tulisklevad üheskoos aeglase laine rütmis. See sama tekkiv protsess, aeglane laine, aga omakorda vähendab sünapsite suurusi.

Muidugi on sellel romantilisel teoorial ka oma probleeme. (Nagu igasugu romantikal!) Üks probleem on järgnev: pisike pruun nahkhiir magab 20 tundi, samas kui hobune magab 3-4 tundi. Tundub ebaloogiline, et nahkhiire ajus muutuvad sünapsid ärkvel oldud 4 tunni jooksul niivõrd palju, et neid on tarvis reguleerida 20 tundi, samas kui hobune, kelle sünapsite tugevus on muutunud 20 tunni jooksul, saab sünapsite vähendamisega hakkama 4 tunniga. Sama pikkusega ärkveloleku jaoks koguneb nahkhiirel 25 korda rohkem unetunde ja on väheusutav, et see 25-kordne vahe on selgitatav sünapsite suuruse reguleerimisega. See ei tähenda, et see romantiline teooria oleks vale, kuid näib, et erinevate organismide unemustrite selgitamiseks on tarvis appi võtta ka muid põhimõtteid peale sünapsite tugevuse muutmise.

Teine probleem Tononi romantikaga on isiklik. Kui me vaatame iseenda, inimeste unemustreid, siis on ilmselge, et aeglaste lainetega uni moodustab meie unest vaid killukese. Seega Tononi teooria selgitab meie unemustritest vaid väikese osa. Ta ei üritagi vastata, mis funktsioon on kiirete silmaliigutustega (nö REM, rapid eye movements) unel. Ja tõepoolest, ega ta ei peagi seda vastama, sest sugugi mitte kõikidel loomadel pole REM und, kuid samas tähendab see, et Tononi teooria ei saa selgitada seda, miks meie uni on just selline nagu ta on. Tasub mainida ka seda, et ka aeglaste lainetega uni on iseloomulik vaid imetajatele ja lindudele, kuid Tononi ja Cirelli on öelnud, et muudel organismide (nt äädikakärbeste, kilpkonnade jne) puhul toimivad teised mehhanismid, aga kehtib sama printsiip – uni on sünapsite suuruse vähendamiseks. Ehkki see romantika võib olla vale, on ta tore ja on pannud mitmeid noorteadlaseid veelkord mõtlema selle üle, miks me ikkagi magame.

Eile ilmus ka pikk, põhjalik ja vabalt allalaaditav ülevaateartikkel Tononi ja Cirelli teooriast, niisiis need, kellele sellest lühitutvustusest väheks jäi, võivad ise edasi uurida. Head lugemist, head und!

  1. ökul
    jaanuar 9, 2014, 11:32 e.l.

    Jaan: suurepärane lühikokkuvõte! Vaid üks väike kommentaar:
    “…et erinevate organismide unemustrite selgitamiseks on tarvis appi võtta ka muid põhimõtteid peale sünapsite tugevuse muutmise.” See tugevuse muutmine erinevatel liikidel võib käia erinevate ajafunktsioonide abil tänu nende organismide bioloogilistele eripäradele. Üldine põhimõte jääb samaks, aga sünaptilise ekspansiooni ja reduktsiooni suhtelised tempod võivad olla erinevad. Aga ehk tead mõnda konkreetset tööd, kus neid võimalikke erinevaid temposid uuritud on?

  2. jaanaru
    jaanuar 9, 2014, 3:03 p.l.

    hea kommentaar. Mulle on meeldinud Suzana Herculano-Houzeli tööd antud teemavaldkonnas. Nt http://www.frontiersin.org/Neuroanatomy/10.3389/fnana.2013.00003/abstract aitab osaliselt vastata antud küsimust. (aga tema toreda artikli selle väite vastu, et inimese aju suurus midagi erilist on, võib leida siit: http://www.pnas.org/content/109/Supplement_1/10661.long )

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s