Det är en förvirrande upplevelse att väckas av ett telefonsamtal när man har lagt sig ner för en god natts sömn. När man hör ett dämpat fumlande efter telefonen följt av en groggy hälsning, frågar den som ringer vanligtvis: ”Åh, sov du?”
Mitt vanligaste svar är: ”Jag vet inte. Nej, jag är inte säker. I det tillståndet av förvirring är det sista jag är kapabel till att analysera min kropps inre arbete för att förstå om jag är vaken eller sover. Som tur är finns det en hel del vetenskap som förklarar vad det egentligen innebär att sova och vad som händer för att få oss att sova.
Det finns ingen allmänt vedertagen definition eftersom det att somna inte sker på en bråkdel av en sekund, inte är en plötslig övergång från vaken till sovande. Snarare är det en gradvis utveckling av stadier där kroppens och hjärnans aktivitet förändras.
Sömnstart är ”en slags återspegling av att hjärnan växlar från ett sätt att tänka till ett annat sätt att tänka”, säger Scott Campbell vid Cornell Medical School Laboratory of Human Chronobiology. Förutom hjärnaktivitet mäter sömnforskare ögonrörelser och muskelspänningar för att observera hur en person somnar.
Även om det känns som om du bara slumrar till morgonen har en sömnnnatt en typisk struktur. De flesta känner till Rapid Eye Movement, eller REM-sömn. Före den drömtunga perioden genomgår vi dock icke-rapida ögonrörelser eller NREM-sömn, som tar upp 75 procent av sömntiden och är uppdelad i fyra stadier.
I stadie 1 slumrar vi till och våra hjärnvågor och vår muskelaktivitet saktar ner. Du bevittnar denna mycket lätta sömn när flygpassageraren bredvid dig plötsligt rycker i benet och skickar din cocktail för fem dollar i luften.
En del människor skulle kalla det för sömn, men när de väcks under steg 1 och tillfrågas om de sov, kommer omkring 80 procent av människorna att säga att de inte sov, enligt Campbell.
I steg 2 skulle 60 procent av människorna förneka det, även om Campbell säger att forskarna är överens om att detta är sömn.
Som regel omfattar ungefär hälften av sömntiden innebär steg 2 ett lugnare hjärnvågsmönster och inga ögonrörelser. Andningen saktar ner och kroppstemperaturen sjunker något. En person i steg 2 har förlorat kontakten med sin omgivning men kan lätt skakas vaken.
I steg 3 och 4 krävs det dock förmodligen ett irriterande larm för att väcka någon. Andningen saktar ännu mer in i en rytm. Blodtrycket och kroppstemperaturen sjunker återigen och musklerna slappnar av. Dessa två liknande stadier kallas ”slow wave sleep”, med den långsammaste av alla hjärnvågor.
Detta är den stärkande, djupa sömn vi längtar efter när vi är trötta. Forskare tror att mycket av kroppens regenerativa arbete, som proteinbildning och hormonfrisättning, sker i detta skede. Långsamvågssömn är vad varje mamma älskar att se hos sitt barn: bara en fridfull, vilande kropp.
Omkring 90 minuter efter att ha somnat sätter REM in och hypar upp långsamvågssömnen till ett tillstånd som är mycket nära att vara vaken, med hjärnvågor i samma hastighet eller till och med snabbare. De flesta men inte alla drömmar uppstår i denna fas.
Hjärtat slår snabbt, blodtrycket stiger, ögonen far runt och andningen blir snabb och ytlig. Kroppen är mer eller mindre förlamad; arm-, ben- och ansiktsmusklerna kan rycka, men kroppen rör sig inte. REM kan pågå i fem till 30 minuter.
Efter REM börjar NREM igen. Den 90-110 minuter långa cykeln av dessa två faser upprepas fyra till sex gånger per natt. Allteftersom natten fortskrider ökar tiden i REM-sömnen och den djupa sömnen minskar, så att när tuppen kråmar är det nästan bara steg 1, steg 2 och REM-sömn.
Hormoner, kemikalier och regioner i hjärnan samverkar för att styra sömncykeln. Kroppens biologiska klocka, eller den cirkadiska rytmen, synkroniserar en persons sömnschema med dag/natt-cykelns växlande ljusmängder. Ett litet område i hjärnan, den suprachiasmatiska kärnan (SCN), tolkar ljussignaler som skickas från ögonen genom synnerverna.
Ljus triggar SCN att styra hjärnans tallkottkörtel att frisätta hormonet melatonin. Det finns en stor mängd av det i kroppen precis när vi ska sova, säger Campbell, och det slår förmodligen av och på vissa områden i hjärnan när vi övergår till slummerläge.
Adenosin är en annan kemikalie som tros framkalla sömn. Nivåerna ökar under dagen och gör oss sömnigare ju längre vi är vakna i ett försök att nå homeostas, eller kroppens föredragna ”steady state”. När vi väl har somnat sjunker adenosinnivåerna, vilket minskar behovet av sömn och så småningom får oss att vakna.
Cortisol, känt som ett stresshormon, följer en omvänd väg. Det sjunker till botten strax före sänggåendet, vilket gör att vi kan slappna av, men ökar sedan under hela natten för att uppmuntra oss att börja dagen med ljusa ögon och buskiga svansar.
När någon nästa gång någon avbryter dina drömmar om sockerplommon i slickepinnlandet kan du säga till dem: ”Ja, jag sov. Jag var i REM-stadiet med snabba hjärnvågor och snabb andning. Jag har fortfarande en sömncykel kvar, så jag ringer tillbaka.”