8 syytä nukkua

Tieteessä nyt

Teetkö työtä elääksesi vai elätkö työtä tehdäksesi?
Visionääri 20XO-kilpailu koululaisille 7.10.2011–29.2.2012.
Haasta itsesi ja osallistu!
Tsekkaa video ja kilpailuohjeet.

03.11.2006

Teksti: Annikka Mutanen

Vieläkään ei tiedetä, mikä on nukkumisen perimmäinen tarkoitus.
Varmaa kuitenkin on, ettemme voi elää ilman unta.

Julkaistu Tiede-lehdessä 8/2006

Voiko nukkua varastoon?
Ei voi. Univajeen voi korvata nukkumalla pitkään, mutta unta ei voi varastoida ennalta.

Mikä on valvomisen maailmanennätys?
Yhdysvaltalainen 17-vuotias koulupoika Randy Gardner valvoi 11 vuorokautta vuonna 1964. Apuna valvottamassa olivat kaverit, televisiotoimittajat ja flipperi. Myös pari tutkijaa tarkkaili koetta. Neljän vuorokauden kohdalla Gardner alkoi nähdä harhoja ja kuvitella olevansa kuuluisa jalkapalloilija. Yllättäen hän pysyi kuitenkin melko toimintakykyisenä kokeen loppuun asti.

Paljonko ihminen tarvitsee unta?
Unentarve on yksilöllistä. Keskimäärin aikuiset nukkuvat seitsemän-kahdeksan tuntia yössä, jotkut pärjäävät kuuden tunnin yöunilla, ja jotkut tarvitsevat kymmenenkin tuntia. Lyhytunisilla ihmisillä on vähän kevyttä unta, ja tavallista suurempi osuus jää syvälle ja rem-unelle.

Miksi aterian jälkeen nukuttaa?
Syöminen väsyttää, koska ruoka vähentää oreksiini-hormonin tuotantoa aivoissa. Oreksiinit ovat tärkeitä tajunnan ja energiatason säätelijöitä. Ne varmistavat, että aivot pysyvät hereillä hankkiakseen juuri tarpeellisen määrän glukoosia. Säätelymekanismi on niin herkkä, että tavallisen aterian aiheuttama glukoosiryöpsähdys riittää sammuttamaan oreksiinia tuottavien solujen toiminnan.

Voiko unettomuuteen kuolla?
Tavallisiin unihäiriöihin ei kuole, vaikka ne tekevät olon kurjaksi. Tarpeeksi väsyneenä myös unettomuudesta kärsivä ihminen nukahtaa vääjäämättä. Unilaboratorioissa on havaittu, että unihäiriöiden piinaamat ihmiset ovat usein unessa, vaikka he oman käsityksensä mukaan eivät ole silmäänsä ummistaneet. On kuitenkin olemassa harvinainen aivojen prionisairaus, joka todella estää nukkumasta ja tappaa. Tämä fataali familiaalinen insomnia tuhoaa uni-valverytmin säätelyn niin, ettei potilas pysty nukahtamaan lainkaan.

Mikä osa unesta on tärkein?
Unenpuutteessa pisimpään säilyy koskemattomana syvä uni. Sen estosta on myös selvimmät haittavaikutukset. Aikuisen yöunta voidaan lyhentää 4,5 tuntiin ilman että syvän unen määrä vähenee. Sitä vähempi yöuni näyttää olevan ihmiselle sietämätön. Unen puutteen jälkeisessä korvausunessa syvän unen ja rem-unen osuus lisääntyy.

Nukkuvatko ihmiset vähemmän kuin ennen?
Kyllä. Suomalaisten keskimääräinen yöuni on lyhentynyt puolitoista tuntia 20 vuodessa.

Miten pysymme sängyssä, vaikka näemme vauhdikkaita unia?
Näemme unet rem-unen aikana. Silloin lihaksemme halvaantuvat kaikkialla muualla paitsi silmissä. Kyljen kääntäminen, pyöriskely ja potkiskelu on muiden univaiheiden toimintaa.

Onko nokosissa järkeä?
Lyhyissä, alle puolen tunnin nokosissa on paljon järkeä. Ne virkistävät aivoja ja terästävät huomiokykyä selvästi, vaikka nokosten ottajalla ei edes olisi univelkaa. Pitkät päiväunet saattavat häiritä yöunta, ja niistä tulee tokkura, josta selviäminen voi olla hidasta.

Voiko seisaallaan nukkua?
Seisaallaan voi nukahtaa, mutta ei nukkua. Esimerkiksi armeijassa väsyneitä sotilaita kaatuu tielle, koska he ovat nukahtaneet kesken marssin. Hevonen ja lehmä osaavat nukkua kevyttä unta seisaallaankin. Niiden nivelet loksahtavat lukkoon niin, etteivät jalat petä alta lihasten rentoutuessa.

Nukkuvatko kaikki eläimet?
Kaikki tutkitut nisäkkäät ja linnut nukkuvat. Jopa kärpäset nukkuvat, ja unen on havaittu vaikuttavan niiden oppimiseen. Nisäkkäistä eniten nukkuvat suurikokoiset lihansyöjät ja vähiten pienet kasvinsyöjät, joiden täytyy käyttää paljon aikaa syömiseen ja lisäksi varoa lihansyöjiä. Pullonokkadelfiinin aivopuoliskot nukkuvat vuorotellen. Siksi delfiini pystyy uimaan unenkin aikana.

Miksi nukumme öisin?
Aivoissa on suprakiasmaattinen tumake, jonka hermosolut toimivat runsaan 24 tunnin rytmissä. Ne säilyttävät syklinsä, vaikka ne olisi otettu päästä ja siirretty elatusmaljaan.
Sykli ei ole täsmälleen vuorokauden pituinen, mutta silmän verkkokalvolle tuleva päivänvalo pitää neuronien sykytyksen synkronissa yön ja päivän kanssa. Tätä sirkadiaanista kelloa voi siirtää yhdessä vuorokaudessa suhteellisen helposti tunnin aikaisemmaksi tai kolme tuntia myöhemmäksi. Suuremmat siirrokset häiritsevät unta.
Sirkadiaaninen rytmi aiheuttaa vaihtelua kehon lämpötilassa, ja nukahtamistaipumus seuraa sitä: unisuus lisääntyy, kun ruumis viilenee. Tarve nukahtaa on suurimmillaan kahden ja kuuden välillä aamuyöllä. Päivisin kehon lämmössä on kuoppa iltapäivällä, ja silloin usein unettaa. Kaikkein vaikeinta on saada unta kuuden ja kahdeksan välillä illalla.
Keskivertoihminen saa pisimmät yöunet, kun hän käy nukkumaan lämpötilan ollessa laskussa iltakymmenen ja puolenyön välillä. Herääminen tapahtuu aamulla puolisentoista tuntia sen jälkeen, kun ruumiin lämpötila on käynyt kaikkein matalimmillaan.

1 Koska nukuttaa

Kun on valvonut tarpeeksi kauan, alkaa nukuttaa. Unipaine kasvaa kasvamistaan ja on huipussaan kolmen vuorokauden valvomisen jälkeen. Siitä eteenpäin on lähes mahdotonta pysyä hereillä.

Syntyneen univelan ihminen pyrkii korvaamaan nukkumalla tavallista enemmän ja sikeämmin heti kun on tilaisuus.

Aivotutkimus viittaa siihen, että yksi unitasapainon säätelymekanismi ovat valvomisen aikana aivoihin kertyvät aineet, jotka aktivoivat unta ohjaavia soluja ja estävät valvetilaa ylläpitävien hermosolujen toimintaa. Tällaista unihiekkaa on ainakin adenosiini, jonka pitoisuus kasvaa valvoessa ja laskee nukkuessa.

Adenosiini estää aivokuoren valvetilaa ylläpitävien solujen toimintaa niiden A-1-reseptoreiden kautta. Nämä reseptorit voi tukkia kofeiinilla, siis esimerkiksi juomalla kahvia. Silloin adenosiinipitoisuus kuitenkin kasvaa edelleen. Kun reseptorit vapautuvat, nukuttaa entistä enemmän. Lopulta uni tulee väkisin (ks. sivu 65).

Lapsille ja nuorille yön yli valvominen on vaikeampaa kuin heidän vanhemmilleen, koska heillä nukahtamismekanismi toimii vielä moitteettomasti. Keski-ikään tullessa uni myös kevenee eli syvän unen osuus vähenee.

2 Muuten kaikki tökkii

Yöunista ei kannata vapaaehtoisesti nipistää, sillä jo pieni päivittäinen univaje alkaa heikentää älyllistä suorituskykyä ja laskea mielialaa. Univelan kertyessä ajatus kangistuu, keskittyminen hajoaa ja valppaus häviää. Unen puute tappaa motivaation, turmelee työmuistin ja vie ongelmanratkaisukyvyn.

Unen puutteesta häiriintyy ensimmäisenä aivojen etuotsalohko, joka on aivotoiminnan tärkein ohjaaja. Se vastaa toiminnan suunnittelusta ja päättelystä. Otsalohko on tärkeä myös luovassa ajattelussa.

Parin tunnin vähennys yksittäisestä yöunesta ei vielä haittaa paljon, mutta viiden samanlaisen yön jälkeen väsymys alkaa vastata yhtä valvottua yötä. Kokonaan valvotun yön jälkeen aivot ovat samassa kunnossa kuin promillen humalassa. Silloin ärsyyntyy helposti ja on altis onnettomuuksille. Väsymys laskee riskinottokynnystä mutta pidentää samalla reaktioaikaa.

Ternobylin ydinvoimalaonnettomuudessa, Bhopalin myrkkytehtaan räjähdyksessä ja Exxon Valdezin karilleajossa työntekijän väsymys on todettu yhdeksi suuronnettomuuden syntyyn vaikuttaneeksi tekijäksi.

3 Aivot saavat energiaa

Kun hereilläolo pitkittyy, valvetta ylläpitävät solut joutuvat työskentelemän lujemmin ja kuluttavat enemmän energiaa. Aivojen polttoaine glykogeeni ehtyy. Tämä vaje täyttyy unen aikana.

Energia tulee aivoihin veren mukana glukoosin eli sokerin muodossa ja siirtyy veri-aivoesteen läpi aivojen tukisolukkoon, gliasoluihin. Uusimman tutkimuksen mukaan aivot käyttävät glukoosista vain osan sellaisenaan.

Tuoreessa Lausannen yliopiston tutkimuksessa havaittiin, että gliasolut valmistavat glukoosista laktaattia eli maitohappoa, joka voi myös toimia aivojen energianlähteenä silloin kun hermosolut tarvitsevat energiaa paljon ja nopeasti.

Syvän unen aikana aivot tuottavat myös proteiineja. Päässä tehdään siis öisin rakennus- ja huoltotöitä, joita hermosolujen reagointi ulkoisiin ärsykkeisiin voisi häiritä. Asukkaiden pitää pysyä poissa remonttimiesten tieltä.

4 Synapsit kehittyvät

Vastasyntyneen hermosolukytkökset eli synapsit eivät vielä reagoi ympäristöön samoin kuin vanhempana. Silti aivoissa on jo syntymähetkellä käynnissä vilkas hermosolujen vuoropuhelu. Aivot tarvitsevat tätä sisäsyntyistä hermotoimintaa kehittyäkseen normaalisti.

Vauvan synapsit napsuvat erityisen vilkkaasti unen aikana. Niinpä uni saattaa olla välttämätöntä aivojen kehitykselle syntymän molemmin puolin. Vastasyntynyt viettää unessa peräti 16-17 tuntia vuorokaudesta, siitä yli puolet aktiivista aivotoimintaa sisältävässä unessa. Se on hiukan erilaista kuin aikuisten rem-uni. Keskosilla tämän aktiiviunen osuus on vielä suurempi. Vuoden iässä se on enää alle kolmanneksen.

Neurofysiologisesti uni kehittyy aikuismaiseksi murrosiässä. Rem-unen osuus laskee viidennekseen. Syvän unen kokonaismäärä pysyy kehityksen aikana melko samana, mutta sen osuus kasvaa rem-unen vähetessä.
Paljon rem-unta on myös niillä eläimillä, jotka syntyvät ihmisen tavoin kehittymättöminä. Vastasyntyneet kissan- ja koiranpennut nukkuvat pelkkää aktiiviunta.

5 Oppi menee perille

Unta tarvitaan oppimiseen. Erityisesti sensomotoriset eli liikkeiden hallintaa vaativat tehtävät onnistuvat paljon paremmin, kun opettelun päälle on nukuttu yö tai vähintään nokoset. Useissa tehtävissä vielä kolmaskin yöuni parantaa suoritusta.

Paikkansa pitää myös vanha viisaus, että visaiset ongelmat ratkeavat paremmin, kun on nukkunut yön yli.

Esimerkkinä tästä on koe, jossa koehenkilöille annettiin matemaattisia tehtäviä ja opetettiin niitä varten monimutkainen algoritmi. Heille ei kerrottu, että tehtävät ratkeavat myös helpommalla tavalla. Kun tehtäviä ratkaistiin uudelleen 12 tunnin tauon jälkeen, osa ryhmästä keksi itse nopeamman tavan. Kun tauko ajoitettiin nukuttuun yöhön, helpomman ratkaisun todennäköisyys kasvoi kaksinkertaiseksi.

Unen eri vaiheilla näyttää olevan erilaisia tehtäviä muistijälkien vahvistamisessa. Aivotutkimuksissa on nähty, että rem-unen aikana aivoissa napsuvat samat synapsit, jotka olivat käytössä päivällä. Aivot kelaavat kokemuksia ikään kuin uusintoina, ja käytössä olleet hermoyhteydet lujittuvat.

Myös syvä uni vaikuttaa oppimiseen, vaikka arvoituksellisemmin.

Eräässä tutkimuksessa koehenkilöt yrittivät piirtää digitaaliselle näytölle viivoja pisteestä toiseen, mutta koneeseen ohjelmoitu häiriö työnsi kursoria sivuun reitiltä. Yöllä havaittiin, että syvän unen hitaat aivoaallot olivat tavallista voimakkaammat niissä aivojen osissa, jotka tehtävä päivällä aktivoi. Mitä suuremmat aallot, sitä paremmin homma seuraavana päivänä onnistui koneen häirinnästä huolimatta.

Selitykseksi on tarjottu, että hitaat aivoaallot vahvistavat synapseja - tai päinvastoin heikentävät osaa niistä niin, että uusi oppi kirkastuu taustahälyn vaimetessa.

6 Turha unohtuu

Uni suo unohdusta - eikä pelkästään nukkumisen ajaksi. Voi olla, että hitaat delta-aallot etenevät öisin aivojen läpi kuin suuri katuharja ja siivoavat pois turhaa ryönää. Valveilla havaitsemme joka sekunti valtavan määrän asioita, joita emme tiedosta mutta jotka kuitenkin muuttavat aivojemme tilaa. Jos päivän kaikki hermosolukytkökset säilyisivät, aivojen tiedonkäsittelyverkko olisi pian tukossa. Yön aikana turhat synapsit purkautuvat, ja aamulla hermosolut ovat vapaita luomaan uusia yhteyksiä.

Unessa aivot myös järjestelevät ja sekoittavat muistia. Työmuistista siirtyy tietoa varastoihin eri osiin aivoja. Tarpeellinen pysyy käsikirjastossa lähimuistissa, häiritsevä arkistoidaan mielen kellareihin. Uusia kokemuksia yhdistellään vanhoihin. Muistilähettien kaikesta edestakaisesta juoksentelusta aivoradoilla saattaa johtua se, että näemme unia ja niissä omituisia tapahtumakulkuja.

Unen vaiheet

Uni koostuu viidestä vaiheesta, jotka toistuvat kolmesta viiteen kertaa yön aikana. Syvän unen jaksot ovat pitkiä alkuyöstä, rem-unen vaiheet pitenevät aamua kohti.
Nukahtaminen
Unen ja valveen raja voidaan paikantaa aivosähkökäyrän perusteella. Siinä ero on veitsenterävä. Nukahtaminen käy silmänräpäyksessä, kun sähköisestä aivokäyrästä katoavat alfa-aallot. Unta vastaan taisteleva väsynyt ihminen ei ole puoliunessa vaan väliin unessa, sitten taas valveilla. Unessa aivot ovat aktiiviset siinä kuin valveillakin, mutta toisenlaisessa, ulkoisilta ärsykkeiltä suojatussa tilassa.

1. ja 2. vaihe
ovat kevyttä unta, josta ihminen on helposti herätettävissä. Aluksi aivojen sähköinen toiminta hidastuu. Sitten aivoissa alkaa esiintyä theeta-aaltoja ja spindeleitä eli nopeita pyrähdyksiä. Silmät eivät liiku, ja lihasjänteys vähenee.

3. ja 4. vaihe
ovat syvää unta, jota ihminen nukkuu lähes liikkumatta. Hitaat delta-aallot lisääntyvät. Hengitys on rauhallista, verenpaine alhainen ja pulssi hidas. Unen syvimmässä vaiheessa lihasjänteys on melkein olematon. Kovakaan ääni tai valo ei herätä nukkujaa.

Rem-uni
on vaihe, jonka aikana näemme unia. Lihakset lamaantuvat muualla paitsi silmissä, jotka liikkuvat nopeasti. Verenpaine ja pulssi heittelehtivät. Miehillä on lähes aina rem-unen aikana erektio. Myös naisten paisuvaiskudos turpoaa. Aivojen hapenkulutus ja hiilidioksidin tuotto kasvavat lähes valveen tasolle. Rem-vaiheen jälkeen univaiheiden sykli alkaa alusta.

Herääminen
Ihminen herää spontaanisti, kun unipaine on poistunut, useimmiten kevyen unen aikana. Herääminen käy yhtä äkillisesti kuin nukahtaminenkin.

Kriisi- ja traumatilanteessa rem-uni lisääntyy ja ihminen alkaa nähdä enemmän unia. Niihin palautuu mielen syövereistä vanhojakin ahdistuksia. Silti unet voivat olla aivojen tiedonkäsittelyn sivutuotetta, jolla ei ole itsenäistä tehtävää.

Unitutkimuksen alkuvaiheessa arveltiin, että unennäön estäminen ajaisi ihmisen mielisairauteen. Näin ei näytä käyvän. Mielenterveyden häiriöistä kyllä seuraa erilaisia univaikeuksia.

7 Paino pysyy kurissa

Välillä ajateltiin, että uni on vain aivoja varten ja ruumis elpyisi pelkällä pötköttelyllä. Nyttemmin on havaittu, että unenpuutteella on vakavia seurauksia koko elimistössä.

Univaje häiritsee ihmisen energia-aineenvaihduntaa heikentämällä glukoosin käyttöä. Vaikutus näkyy jo viiden yön jälkeen terveillä nuorilla miehillä, kun heidän on annettu nukkua vain neljä tuntia yössä. Ajan mittaan vyötärölle ja kaulaan muodostuu rasvaa. Jatkuva valvominen siis lihottaa ja samalla altistaa metaboliselle oireyhtymälle ja kenties aikuistyypin diabetekselle.

Unettomuus nostaa myös veren CRP-arvoa. Tämä tulehdusarvo kohoaa, kun ruumis tulkitsee olevansa uhattuna ja puolustusjärjestelmä aktivoituu. Kokeissa kaksi valvotuksen päälle nukuttua yötä ei vielä riittänyt laskemaan CRP:tä normaaliksi. Stressihormoni kortisolin eritys lisääntyy jo yhden valvotun yön jälkeen. Kortisoli poistaa tulehdusta, mutta sen stressivaikutukset ovat pahaksi aivoille.

Lyhytaikainen tilapäinen valvominen tehostaa kehon immuunipuolustusta, mutta viikon kestävä osittainenkin univaje alkaa vähentää vasta-aineiden tuotantoa ja immuunijärjestelmän solujen määrää. Infektiotautien aikana aivoissa erittyy interleukiineja, jotka aiheuttavat väsymystä. Sairauden aikana elimistö tarvitsee tavallista enemmän unta.

Kasvuhormonin eritys on riippuvaista syvästä unesta. Univaje keskeyttää sen erityksen. Useiden kudosten kasvu ja vammojen paraneminen on nopeinta unen aikana. Liikunta lisää unen tarvetta. Kestävyysurheiljat näyttävät tarvitsevan erityisen paljon syvää unta, taitolajien harrastajat tavallista enemmän rem-unta.

8 Muuten menee henki

Jos meitä estetään kovin pitkään nukkumasta, me luultavasti kuolemme.

Eläinkokeissa on valvotettu rottia pyörittämällä niiden häkkiä tauotta 24 tuntia vuorokaudessa. Näin ne eivät pysty saamaan hetkeäkään unta. Kaikki tällä tavalla valvotetut rotat kuolevat viimeistään kuukauden kuluessa.
Jos rotilta estetään syvä uni herättämällä ne aina rauhallisimmassa univaiheessa, kuolema tulee puolessatoista kuukaudessa. Samat seuraukset on rem-unen riistämisestä. Valvotetuilla rotilla ruumiin lämmönsäätely ja vastustuskyky pettävät. Tuloksena voi olla yleinen verenmyrkytys ja endotoksiinisokki, joka aiheutuu bakteereista irtoavista kudosmyrkyistä.

Ihmisillä tällaisia valvotuskokeita ei ole ymmärrettävistä syistä viety loppuun. Valvottaminen on tunnettu kidutuskeino.

Artikkelia varten on haastateltu neurologian dosentti Markku Partista ja yliopistonlehtori Tarja Stenbergiä Helsingin yliopistosta. Lisälähteenä Nature Insight: Sleep. Nature 27 Oct 2005, s. 1251-1289.

Takaisin