Za hranicí spánku (3) – Kdy a proč vznikl spánek? Nikdo neví

Z minulého dílu víme, že spánek je nejmírnější způsob, jak organizmus snižuje spotřebu energie. Šetří drahou tkáň mozku a vzbudit se přitom můžete okamžitě. Než přejdeme k torporu a hibernaci, podívejme se, co ta obyčejná noc vlastně je a v čem si s ní věda pořád neví rady.

Co na spánku poznáte zvenku

U savců a ptáků má spánek jasné chování. Tělo se znehybní, na podněty reaguje hůř, ale rychle se vzbudí, a většinou spí v pravidelnou denní dobu. K tomu přistupuje elektrický záznam mozku. Střídá se NREM s pomalými synchronními vlnami a REM, kdy je mozek bdělosti blíž, svaly povolí a lidem se zdají sny.

Člověk by měl podle epidemiologie spát 7 až 9 hodin za noc. Cykly NREM a REM se opakují zhruba po 90 minutách. Když spánek na několik dní odepřete, klesne pozornost, imunita i nálada a zhorší se zpracování cukru v krvi. U potkanů v klasických pokusech úplná deprivace skončila smrtí. Spánek tedy rozhodně není luxus. Otázka zní, jakou práci přesně dělá.

Kolik se šetří

Lidský mozek tvoří asi 2 % hmotnosti těla a spotřebuje asi 20 % klidové energie. V NREM jeho spotřeba klesá zhruba o 30 % oproti klidné bdělosti (tahle čísla cituje Siegel a další autoři). REM je energeticky bdělosti blíž. Celé tělo šetří méně než při torporu, protože tělesná teplota klesne jen málo. Úspora ale padne přesně tam, kde je nejdražší, tedy do nervové chemie a do pohotovosti sítě.

Siegel proto mluví o adaptivní nečinnosti. Spící zvíře je pořád v ohrožení, ale platí menší účet než při celonoční hlídce na plný výkon mozku. A na správný zvuk dokáže vyskočit.

K čemu to je, když nevíme jistě

Teorií je několik a žádná zatím jednoznačně nevyhrála.

Podle energetické a ekologické teorie spánek šetří síly a drží zvíře v klidu, když se venku nevyplatí být (Siegel). Zapadá to do kontinua k torporu.

Další teorie vidí ve spánku obnovu a údržbu. Glymfatický systém odplavuje ve spánku odpadní látky z mozku (Nedergaard a další) a tělo opravuje tkáně i posiluje imunitu. Důkazů přibývá. Tvrzení, že jde jen o úklid, je ale pořád zkratka.

Třetí teorie se týká paměti a plasticity. Spánek upevňuje čerstvé stopy a podle Tononiho a Cirelliové také srovnává sílu synapsí. V modelech mají NREM a REM různé úlohy a o podrobnostech se odborníci hádají.

Čtvrtá teorie spojuje spánek s termoregulací a vývojem. Mláďata spí hodně a REM se tradičně spojuje se zráním mozku.

Spánek zřejmě dělá víc věcí najednou a seriál nepotřebuje jediného vítěze. Důležité je, že spánek je aktivní a řízený stav. Není to vypnutí vypínačem a při REM mozek skoro bdí, zatímco tělo spí.

Co spánek není

Spánek není bezvědomí po úderu, kóma ani anestezie. U nich chybí rychlé probuzení na přirozený podnět, záznam mozku vypadá jinak a řídí je jiné mechanizmy. Není to ani hibernace, protože tělesná teplota a podíl bazálního metabolizmu (energie nutné jen k udržení života v klidu) sedí jinde, jak ukázal díl 2. Usnutí po prášku na spaní také nemusí být stejná noc, protože často mění poměr NREM a REM. Víc o tom řekne díl o narkóze. Ani tvrdý spánek po závodě neshodí teplotu pod 36 až 37 stupňů Celsia a budík vás vzbudí během pár sekund.

Ptáci a jiní

Ptáci mají také NREM a REM, jejich epizody REM bývají kratší. Někteří umějí spát za letu nebo jen s jednou polovinou mozku, o čemž bude další díl. Ryby a bezobratlí vykazují stavy podobné spánku. Znehybní se, hůř reagují na podněty a po nevyspání dohánějí dluh. To všechno dělají bez lidského záznamu mozku. Medúza Cassiopea má denní útlum pulzování. Pravidelné vypínání aktivity je tedy starší než mozek savců.

Kdy spánek přesně vznikl, nikdo neví. Stavy podobné spánku našli vědci u medúz i u nezmara (Hydra), které nemají mozek a jen jednoduchou nervovou síť. Společný předek těchto živočichů žil před více než 600 miliony let. Spánek tedy mohl vzniknout velmi brzy, ale může jít i o případ, kdy ho podobně vynalezlo více skupin nezávisle. U hub, které nervy nemají, spánek nikdo neprokázal. Pro REM je obraz jiný. Studie na agamě vousaté z roku 2016 v časopise Science ukázala u plazů střídání dvou spánkových fází podobné NREM a REM. Mohly by tedy pocházet od společného předka všech plodových obratlovců před zhruba 320 miliony let. Podle jiných autorů REM u ptáků a savců vznikl nezávisle a spor trvá.

Most za hranici

Spánek drží kompromis mezi úsporou a rychlým návratem. Další díly ho posouvají dál. Nejdřív přijde zvláštní trik, kdy zvíře spí jen polovinou mozku a druhá polovina hlídá. Potom denní torpor, při kterém teplota těla klesá výrazně. U něj se znovu potkáte s limity velikosti.