Ľudia sú ako červy, musia dostatočne dlho spať

Neurogenetik TOMÁŠ EICHLER s tímom odhalil, že aj červy spia. Skúma ich spánok, aby lepšie porozumel spánku ľudí.

Vo svojich prednáškach s humorom spomínate, že na divákov síce pôsobíte ako uspávač hadov, v skutočnosti ste však uspávač červov. Prečo potrebujeme skúmať spánok človeka práve na červoch?

Lebo ľudia sú príliš komplikovaní. Ako vedci sa logicky snažíme hľadať čo najjednoduchšie modely, lebo na nich vieme lepšie pozorovať a vysvetľovať komplikované javy. Červy majú len tisíc buniek, navyše disponujú takmer rovnakými génmi, hormónmi aj neurotransmitermi ako ľudia. Máme tiež podrobne zmapovaný ich nervový systém.

Človek má miliardy mozgových buniek. Koľko ich majú červy?

Len tristo. Dokopy majú sedemtisíc spojení medzi všetkými mozgovými bunkami, kým jedna mozgová bunka človeka má až desaťtisíc spojení. Červ nám tak poskytuje zjednodušený model mozgu človeka, čiže ho vieme študovať ľahšie a rýchlejšie. Navyše, na ľuďoch by to bolo aj nelegálne, lebo genetické modifikácie na nich sú zakázané. Pri červoch nám netreba ani skalpel, vystačíme si práve s genetickými technikami.

Čo to v praxi znamená?

Že červy sa nám už vyliahnu také, aké ich potrebujeme. Napríklad pri niektorých chceme mať vypnuté alebo mŕtve konkrétne bunky. Inokedy zase chceme, aby nám ich mozgové bunky počas aktivity svietili. Červ je pritom malý, zmestí sa pod mikroskop, a tak máme výhľad do jeho hlavy s tým, že na ňom nemusíme nič rezať. Jednoducho sledujeme voľné a neporušené pohybujúce sa zviera, ktoré sa správa celkom prirodzene. Keby sme to isté chceli pozorovať na väčších zvieratách, nebodaj na ľuďoch, museli by sme im do hláv navŕtať diery a do mozgu zapichnúť elektródu. Nebolo by to ani relaxačné, ani prirodzené.

Chemické procesy v našich hlavách sú teda podobné ako procesy v hlavách červov?

Presne tak, bunky fungujú rovnako, hoci pri ľuďoch je to oveľa komplikovanejšie. Základné biochemické procesy sú však identické. Málokto to vie, ale za výskum na červoch už bolo udelených šesť Nobelových cien. Napríklad za objavenie programovanej bunkovej smrti, ktorá nás dnes chráni pred rakovinou.

Čo za červy skúmate?

Obvykle žijú v pôde, je to druh Caenorhabditis Elegans, ľudovo sa im hovorí aj háďatká, mnohí ich asi poznajú zo svojich záhrad, hoci voľným okom sú takmer neviditeľné. Ich dĺžka je asi jeden milimeter, hrúbka 50 tisícin milimetra. Normálne sa dožívajú dva mesiace, pričom od momentu vyliahnutia sa z vajíčka do momentu, keď už sú schopné samy klásť vajíčka, uplynú len tri dni. Za tri dni sú teda dospelé.

Zistili sme aj inú zaujímavosť – tento červ má štyri larválne štádiá. V druhom z nich, ak nebodaj nezíska žiadnu potravu, sa jednoducho prepne do formy takzvanej „dauer“larvy, v ktorej bez jedla a vody vydrží až pol roka, dokonca ho láka oxid uhličitý, ktorého sa inak červy boja. Za normálnych okolností by sa ten červ dožil možno dva mesiace, takto potiahne pol roka, a keď sa zase prepne na normálneho červa, žije ešte dlhšie ako jeho kolegovia. Dokonca dvakrát dlhšie ako ostatné červy žijú aj jeho deti. Inými slovami – to isté zviera, ten istý nervový systém, tie isté gény, ale úplne inak naprogramované správanie. To už sme však pri epigenetike, ktorá zvyšuje komplexnosť prejavu génov.

Červy nazývate terminátormi. Prečo?

Lebo dokážu to, čo človek nie. Napríklad ich možno zmraziť na mínus 80 stupňov Celzia, po desaťročiach rozmraziť, a ony žijú ďalej. Musíme ich však zmiešať s glycerolom, aby voda pri zmrazení netvorila kryštály, lebo tie by ich dorezali. Červy sú asi jediné laboratórne zvieratá, ktoré také zmrazenie prežijú, inak to v laboratóriu rutinne dokážu už len baktérie a kvasinky. Je to obrovská výhoda, lebo si môžeme udržiavať potrebné línie červov na výskum, rovnako aj prípadné zálohy, keby sa počas pokusu stalo niečo nepredvídané. Kým myši či muchy by sme museli neustále páriť a chovať, červy stačí zmraziť, odložiť a po rokoch vybrať, keď to práve potrebujeme.

Výskumný tím na Harvarde pred rokmi zistil, že červy nikdy nespia. Vy a váš tím ste preukázali, že sa mýlili, lebo červy skúmali v nesprávnych podmienkach a aj príliš krátko.

Áno, červy spávajú. Spávajú všetky organizmy vrátane tých, ktoré nemajú mozog, napríklad medúzy. Spánok v istom čase a v istej polohe potrebuje každé zviera aj človek. Preukázalo sa to na všetkých zvieratách, ktoré vedci pozorovali. Fázy akéhosi spánku, respektíve skôr pokoja, majú ešte aj rastliny, huby či baktérie, pričom sú dokonca dlhšie ako ich fázy aktivity.

Je pravda, že spánok je dokonca základným stavom nervových buniek? Znie to ako dobrá správa pre nás – „povaľačov“.

Je to tak. Platilo to už v časoch, keď tie bunky ešte neboli zoskupené do mozgu. Z toho logicky vyplýva, že bez spánku by nemohol fungovať žiadny nervový systém. Mozog vždy vie, kedy je čas oddychovať, zároveň vie aj to, kedy sa treba opäť prebrať, teda zobudiť. Ak to nevie, znamená to, že sme v kóme. Prepínanie medzi oboma stavmi, teda medzi spánkom a bdením, je základom fungovania normálneho života.

Ako dlho spávajú červy?

Súvisle asi dve hodiny denne. K tomu majú ešte aj akýsi prerušovaný spánok, ktorý trvá len pár sekúnd. Je to niečo ako mikrospánok u človeka.

Vďaka čomu rozoznáte červy, ktoré zaspali?

Nežerú, teda nepumpujú hltanmi a vystrú sa ako hokejka. V rámci spánku sa tiež každých päť minút pohybujú dopredu a potom zase dozadu. Keď sa zase zobudia, hýbu sa tak, že vyzerajú ako kľukatá hadica.

Ten občasný pohyb dopredu a dozadu znie ako prevaľovanie sa v posteli.

Aj ním je. Červ, ktorý už nespí, ide v 90 percentách času dopredu. Cúvajú len občas a k tomu zvyknú urobiť aj špeciálne salto, respektíve omega otočku.

Platí to, čo u človeka, že ak si dá ťažké jedlo, chce sa mu spať? Inými slovami – ako unaviť červíka?

V tomto ste trafili. Červy majú inzulín aj iné hormóny ako ľudia. Tie prispievajú k signálu, kedy treba ísť spať. Červy nemajú oči, svetla sa dokonca boja, ich biologické hodiny teda nie sú riadené svetlom ako u nás.

A čím? Prirodzenou únavou?

Metabolizmom. Ak som teda chcel, aby zaspali všetky červy naraz, musel som na to vymyslieť presný protokol. Ukázalo sa, že najlepšie je ich nechať približne rovnako vyhladovať, a potom ich preniesť na Petriho misku s baktériami, ktoré slúžia ako ich potrava. Okamžite sa nažerú a po niekoľkých hodinách všetky naraz zaspia.

Poďme na spánok u človeka.

Ten sa skladá z viacerých cyklov. Jeden cyklus trvá približne hodinu a pol. Ak sme teda spali šesť hodín, máme za sebou štyri spánkové cykly. Každý z tých cyklov má pritom fázu hlbokého spánku, takzvaného NON-REM spánku, ktorý je dôležitý pre regeneráciu svalov a zapamätanie si racionálnych vecí, pričom sny z tejto fázy si obvykle nepamätáme. Druhou fázou cyklu je takzvaný REM spánok, čo je plytký spánok, ktorému sa hovorí aj bizarný či paradoxný. Práve počas neho prichádzajú emocionálne sny, ktoré často nemajú logiku. Táto fáza spánku je veľmi dôležitá pre regeneráciu psychiky.

K dokončeniu jedného spánkového cyklu treba pripočítať ešte krátke bdenie.

Áno, ide o pár minút bdenia, ktoré prichádzajú na konci každého spánkového cyklu, teda po fáze REM. To sú tie chvíle, keď sa zrazu prebudíme na veľmi živé sny, dokonca si ich občas pamätáme.

Čo u mnohých ľudí obľúbený poobedňajší „šlofík“?

Zdanlivo súvisí so zjedeným obedom, nie je to však celkom tak. Ak je niekto ospalý tesne po obede, je to tým, že sa nám chce prirodzene spať šesť hodín po zobudení. Samotné jedlo k tomu prispieva len nepatrne. Potreba zdriemnuť si poobede je univerzálna potreba pre všetkých ľudí na svete.

V akej miere je pre nás dôležité hoci krátke zdriemnutie si – hocikedy a hocikde, teda ak nie sme práve za volantom? Taký Karel Schwarzenberg to

Slovenský neurogenetik, pôsobí vo Výskumnom ústave molekulárnej patológie a v Inštitúte Konrada Lorenza pre výskum evolúcie a poznania vo Viedni. S výskumným tímom sa mu podarilo odhaliť a objasniť mechanizmy spánku a zobúdzania sa spiacich červov. Výsledky aj článok publikoval vedecký časopis Science. Píše vedecké a populárno-náučné články, vystupuje na konferenciách, festivaloch a v médiách. Ako prvý Slovák získal prestížne medzinárodné ocenenia: Boehringer Ingelheim Fonds PhD fellowship, KLI writing-up fellowship a cenu viedenského Biocentra za vedu a umenie.

Ak niekto nedokáže normálne vstať po ôsmich hodinách spánku, môže to znamenať, že ho mal málo, prípadne ho nemal dostatočne hlboký. Do toho môže vstupovať aj psychika, napríklad človek môže mať náročné obdobie a nespáva dobre. Alebo aj prebdená noc, nevhodné jedlo, priveľa alkoholu a mnoho ďalších faktorov. Niektoré jedlá obsahujú stimulanty, ktoré mozgu bránia prejsť istými fázami spánku. Pri chorobe zase posteľ vnímame ako bezpečné prostredie, z ktorého sa nám nechce unikať. Problém vstávať býva aj vtedy, keď nechodíme spať a nevstávame v rovnakom čase. Nepravidelný režim vedie k tomu, že človek je po prebudení spomalený, zaspatý, „ochrápaný“. S nadšením z postele najčastejšie vyskakujú ľudia, ktorí každý deň vstávajú v rovnakom čase.

Ak niekto pravidelne potrebuje spať viac ako osem či nebodaj desať hodín denne, a aj tak sa cíti unavený, je to signál, aby zašiel k lekárovi?

Ak je niekto zdravý, koordinovaný a cíti sa v pohode až po desiatich hodinách spánku, je to v poriadku. Zrejme je to jeho aktuálna potreba. Na druhej strane – poradiť sa s lekárom nikdy nie je na škodu. Určite vyhľadať lekára by však mali tí, ktorí spia dostatočne dlho a napriek tomu sa cítia unavení a málo funkční, ale aj ľudia, ktorí spávajú extrémne krátko a extrémne dlho. Takto sa totiž môžu prejavovať aj niektoré choroby či psychické záťaže. Informácie o samotnom spánku môžu byť aj solídnym diagnostickým markerom.

Ak síce spíme osem hodín denne, ale nepravidelne, čiže si chodíme ľahnúť v rôznych časoch, je to problém?

Spánok má byť čo najpravidelnejší. Telo sa vie v istej miere adaptovať, ale nie je dobré chodiť spať raz o ôsmej večer, potom o desiatej, ďalší deň o polnoci a podobne. Svet však nie je ideálny a aj unavení môžeme byť každý deň inak. Preto odporúčam zaviesť si aspoň to, že vstávame vždy v rovnakú hodinu. Má to aj ďalšiu výhodu – kto pravidelne vstáva v rovnakom čase, toho mozog presne vie, kedy sa má zobudiť. Nepotrebuje na to ani budík. Mozog to vstávanie už vopred očakáva, preto nás aj patrične uspí podľa únavy a potom v správnom čase zobudí. Mimochodom, najvyššiu hladinu stresového hormónu kortizol máme tesne pred prirodzeným zobudením. A práve vstávanie pri jeho vysokej hladine je zdravé, najmä ak máme vysokú hladinu kortizolu len raz denne. Ak vstávame každý deň v inom čase, hladinu kortizolu nám to môže rozhádzať a vytvárať tak zbytočný stres navyše.

Mnohí ľudia pracujú na zmeny, teda chodia do práce striedavo ráno, poobede aj v noci. Inú možnosť jednoducho nemajú. Čo to po rokoch takéhoto fungovania môže spraviť s organizmom? Ide o veľké riziko?

Tých, čo pracujú na zmeny, by som vážil zlatom a nie platom, pretože riskujú svoje zdravie. Rozhádžu si svoj cirkadiánny rytmus natoľko, že sa im pobláznia hormóny a riziko vzniku rakoviny im narastá niekoľkonásobne. Určite to chce výnimočné kompenzácie a predchádzanie zdravotnému poškodeniu. Spánok skúmam, meditáciou si ho zlepšujem a pomáham ho napraviť aj ostatným pomocou najnovších vedeckých zistení. Inšpirujem sa pritom vedecky podloženým biohackingom aj terapeutickým vzdelaním a výcvikom.

Čo presne znamená biohacking?

Prevzatie kontroly nad biologickým systémom. Keď klasický heker hekne počítač, preberie kontrolu nad operačným systémom počítača. Biohekeri sa snažia vylepšiť zdravie, predĺžiť život, zvýšiť výkonnosť, opraviť poškodenia spôsobené starnutím, prípadne spomaliť starnutie. Dôraz sa kladie na spánok, ale aj na výživu, doplnky, cvičenie, meditáciu a ďalšie veci. Biohacking je inak ako „bordel“– v niečom je atraktívny, v niečom nebezpečný. Niektorí biohackeri totiž testujú veci na sebe, kým iní ich pozorujú a vyhodnocujú. Ďalší sú opatrnejší, založení viac na vede.

Ľuďom, ktorí vravia, že im pravidelne stačí spať len šesť hodín a sú dlhodobo v pohode, pripomínam, že taký gén má málokto – len jeden človek z 12-tisíc. Pre väčšinu ľudí je šesť hodín spánku objektívne málo.