Uni on pohjimmiltaan neurofysiologinen tila, jota voidaan kuvata aivojen sähköisen toiminnan muutoksilla. Unen neurofysiologinen tutkimus tapahtuu pääosin siihen erikoistuneissa laboratorioissa. Aulsebrook ym. suosittelevat sen sijaan tutkimuksen siirtämistä tutkittavien luontaiseen elinympäristöön, minkä uusi kevytrakenteinen tekniikka jo mahdollistaa.

Neurotieteen ja evoluutioekologian yhdistäminen unitutkimuksen ekofysiologiaksi tarkoittaa eläimen unen kartoittamista todenmukaisissa olosuhteissa ja saatujen tulosten vertaamista lajien välillä. Tavoitteena on ymmärtää paremmin unen syntyä, kehityshistoriaa ja merkitystä niin eläimillä kuin ihmisilläkin.

∗∗∗

Eläinkunnassa unella on todennäköisesti useita eri tehtäviä. Niitä ovat tämänhetkisen tiedon mukaan ainakin:

  1. Energiatasapainon säätely
  2. Keskushermoston kehittyminen
  3. Valvetilan neurobehavioraalisen suorituskyvyn ylläpitäminen
  4. Hermosolujen välisten yhteyksien vahvistaminen tai heikentäminen
  5. Kuona-aineiden poistaminen aivoista
  6. Passiivisuuden ylläpitäminen silloin, kun valveillaolo on tuottamatonta tai vaarallista.1

Unella on samanaikaisesti myös hintansa: unen aikana eläin on tavallisesti liikkumaton ja sen tietoisuus ympäristöstä on alentunut valvetilaan verrattuna, mikä tekee siitä haavoittuvaisen.

Eläinten tiedetään nukkuneen jo ennen nykyistä ihmistä, homo sapiensia, mutta kirjoittaessani nyt eläinlajeista, se sisältää myös ihmisen, joka puhtaan biologisesti ajatellen on eläin. Poikkeuksellisesti ainoastaan ihmisen unta ja nukkumista on muokannut myös kulttuuri.

Blogissa ei ole kulttuurievoluutiosta yleisesitystä, mutta linkin takaa on luettavissa muutamia esimerkkejä nukkumisesta eri yhteiskunnallisissa oloissa ja eri aikakausina sekä muista kulttuuriimme liittyvistä, uneen vaikuttavista tekijöistä.

∗∗∗

Merkittävin kysymys on, miksi eläimet ylipäätään tarvitsevat unta ja nukkuvat. Miksi uni on kehittynyt ja mitä tarkoituksia se palvelee? Edellä mainittu luettelo ei tarjoa yksimielisesti tyhjentäviä vastauksia näihin kysymyksiin.

Unen kehittymisen kartoittamisesta eläinten evoluutiossa tekee vaikean se, ettemme pääse kurkistamaan ajassa taaksepäin samalla tavalla kuin kosmologit avaruusteleskoopilla ja muilla teknisesti äärimmäisen kehittyneillä menetelmillä. Miten unen synty- ja kehityshistoriasta sitten voisi saada luotettavaa tietoa?

Unen neurofysiologiaa selvitetään pääosin luonnosta vangituilla tai laboratoriossa kasvatetuilla eläimillä. Aulsebrook ym. epäilevät, että ympäristönä laboratorio, joka ei ole eläinlajien luonnollinen ympäristö, muokkaa niiden käyttäytymistä. Toisaalta eläimen unen tutkiminen sen luonnollisessa elinympäristössä pelkästään käyttäytymistä seuraamalla antaa usein virheellistä tietoa. Tämä johtuu siitä, ettei esimerkiksi paikoillaan oleva eläin ole välttämättä unessa eikä liikkuva eläin ole välttämättä täysin valveilla.

Näiden epäkohtien tuloksena Aulsebrook ym. ehdottavat neurotieteellisen ja evoluutioekologisen unitutkimuksen yhdistämistä. He kutsuvat tätä unen ekofysiologiaksi: luontaisessa elinympäristössään olevan eläimen unen piirteitä on mitattava myös aivotutkimuksellisin keinoin, mihin kevyt ja langaton nykytekniikka antaa mahdollisuuden. Unen ekofysiologia auttaa paremmin ymmärtämään unen alkuperää, evoluutiota ja merkitystä kuin lähestymistavoista kumpikaan yksinään kykenee.2

∗∗∗

Luonnossa yksilöt joutuvat kilpailemaan resursseista, jotka rajoittavat niiden lisääntymistä, kuten ravinnosta ja suojasta. Yksilöt, jotka pärjäävät ympäristössään toisia paremmin, lisääntyvät toisia nopeammin. Luonnonvalinta tuottaa omiin ympäristöönsä sopeutuneita lajeja.

Aulsebrook ym. uskovat, että uni ja nukkuminen ovat muovautuneet kullakin lajilla siten, että ne auttavat yksilöiden välisessä kilpailussa. Uneen kohdistuva evolutiivinen valintapaine on siis kullakin lajilla omanlaisensa.3 Uni on syntynyt eläimen luontaisessa elinympäristössä ja sen ohjaamana, vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa.

∗∗∗

Tiettävästi kaikki eläimet nukkuvat, mutta uni ei ole kaikilla samanlaista. Unessa on merkittäviä eroavuuksia niin lajien kuin myös lajin edustajien eli yksilöiden välillä. Niinpä kun yksilöiden ja lajien unta on ensin kartoitettu sellaisenaan, seuraavaksi lajien unta ja nukkumista on vertailtava toisiinsa.

Fylogeneettinen lajikäsitys tarkoittaa sitä, että samaan lajiin kuuluvilla populaatioilla on yksi yhteinen kantamuoto. Tästä seuraa, että ne ovat läheisempää sukua toisilleen kuin muille. Unen kehityshistorian selvittäminen fylogeenisten vertailujen avulla voi paljastaa unesta ja nukkumisesta sekä yhteisiä että polveutuvia piirteitä, jotka heijastavat toisaalta unen perustavanlaatuisia ja toisaalta evolutiivisesti uusia toimintoja.

Vastaavasti ympäristöön liittyvien tekijöiden tarkastelu voi auttaa ymmärtämään valintapainetta, joka vaikuttaa unen piirteiden lähentymiseen ja poikkeamiin. Esimerkiksi vedessä elävien nisäkkäiden uni-EEG-tutkimus paljasti aikoinaan yllättävän seikan valaista. Kun valaan toinen aivopuolisko oli valvetilassa, toinen oli samanaikaisesti NREM-univaiheessa. Järjestely mahdollistaa sen, että valas kykenee uimaan ja hengittämään, vaikka toinen aivopuolisko on samanaikaisesti unitilassa. Tämä osoitti samalla, ettei käyttäytyminen, joka ulkoisesti vaikuttaa nukkumiselle (tässä paikallaanolo), ole nukkumisen välttämätön ehto. Saman seikan voi huomata linnuissa, jotka nukkuvat laumassa. Lauman ulkoreunamilla nukkuvat linnut pysyttelevät toinen silmä auki, mikä mahdollistaa tarvittaessa lauman varoittamisen lähistöllä esiintyvistä uhkatekijöistä. Linnuilla aivopuoliskojen välinen ero nukkumisen ja valveen välillä on todettu myös pitkillä lentomatkoilla. Myös delfiiniä, toista veden nisäkästä, tutkittaessa havaittiin, että unen säätely voi tapahtua kussakin aivopuoliskossa itsenäisesti.

Eikä tässä vielä kaikki aivopuoliskoista. Tamaki ym. 2016 päivitti tietojamme meille monille tutuksi tulleesta FN-ilmiöstä (first night effect). Sillä tarkoitetaan ilmiötä, joka voi esiintyä vieraassa paikassa ensimmäisenä yönä: uni on kevyempää, koska aivopuoliskot eivät laskeudu symmetrisesti uneen, mikä mahdollistaa tarvittaessa nopean reagoinnin ulkoisiin ärsykkeisiin.4

∗∗∗

Kuten mainitsin, tiettävästi kaikki eläimet nukkuvat. Lajeja vertaamalla on havaittu, että kuitenkin vain linnut ja nisäkkäät nukkuvat sekä REM- että NREM-unta. Tämän uskotaan tarkoittavan, että lajien kehityksessä ennen lintuja ja nisäkkäitä unen REM-vaihe on puuttunut.5 Mielenkiintoiset kysymykset eivät siis näytä loppuvan: mitkä tekijät ovat johtaneet REM-univaiheen syntyyn, ja miksi mahdollisesti ainoastaan näillä lajeilla? Jatkan unen evoluution käsittelyä.

 

VIITTEET
1. Aulsebrook ym. 2016, s. 590.
2. Emt. s. 591, s. 597.
3. Emt. s. 590.
4. Masako Tamaki, Ji Won Bang, Takeo Watanabe, and Yuka Sasaki: “Night Watch in One Brain Hemisphere during Sleep Associated with the First-Night Effect in Humans”. Current Biology, Volume 26, Issue 9, 9 May 2016, Pages 1190-1194. (abstrakti)
5. Aulsebrook ym. 2016, s. 595.

LÄHTEET
Aulsebrook AE, Jones TM, Rattenborg NC, Roth TC, Lesku JA: “Sleep Ecophysiology: Integrating Neuroscience and Ecology”. Trends Ecol Evol. 2016 Aug;31(8):590-9. (abstrakti)