Hoofdstuk 8, Slaap
8.1 Ritmen van waken en slapen
Slaap: (reversibele) toestand van verminderde reactiviteit t.o.v. externe stimuli
- verschilt per soort, individu, stimulus
Functies van slaap:
Energiebesparing
- daling zuurstofgebruik, hartslag en stofwisseling
Fysiek herstel
- diepe slaap stimuleert immuunsysteem
- eiwitproductie > eiwitafbraak
- gemakkelijker afvalstoffen transport vanaf hersenen
Geheugenconsolidatie
- diepe slaap verbeterd geheugen
Biologisch ritme bepaald gedrag dat met een zekere regelmaat wordt vertoont
Biologische klok suprachiasmaticus nucleus reguleert verschillende lichaamsfuncties
endogeen gestuurd (van binnenuit)
- regelt circadiaan ritme (dagelijks ritme) en circa-annuaal ritme (jaarlijks ritme)
Circadiane ritme duurt niet precies 24 uur (slaap-waak afwisseling)
- functioneren overdag hangt af van slaapkwaliteit/kwantiteit ’s nachts en omgekeerd
- passen onze interne activiteit aan zodat het beter past bij de wereld om ons heen
blijft bij 1 individu onder dezelfde omstandigheden redelijk constant
- bepaalde afwijkingen worden gecorrigeerd door externe factoren
Zeitgebers: stimuli die het circadiane ritme resetten
- belangrijkste is licht bij landdieren en bij zeedieren getijden
- bij gebrek aan zeitgeber, free-running time endogeen ritme volgen
Jetlag
Mensen passen zich moeilijk aan, aan een ander ritme
- makkelijker aanpassen wanneer de cyclus die wordt gevolgd langer is dan 24 uur westen
phase-delay (door stimulatie van licht wordt interne ritme vertragen, langer actief)
phase-advance
- kunt moeilijker eerder gaan slapen als je nog niet moe bent
Jetlag: onderbreking van cicadiane ritmes die te wijten is aan het veranderen van tijdzones
- mismatch tussen de interne circadiane klok en de externe klok
Het aanpassen aan een jetlag kan stressvol zijn
- stress verhoogd de bloedspiegel van bijnierhormoon cortisol
langdurige verhoging cortisol beschadigt neuronen in de hippocampus, regelt geheugen
geheugenproblemen
Afwisselend werk
Mensen die ’s nachts werken en overdag slapen
- verminderde kwaliteit slaap en waakleven
! oplossing: werken in heel helder licht en slapen in helemaal donkere ruimte
,Ochtendmensen en avondmensen
Circadiane ritmes verschillen per persoon
- ochtendmens (leeuweriken): staat vroeg op, is snel productief en minder actief later op de dag
- avondmens (nachtuilen): staat later op en wordt langzamer actief. Is actiever in de namiddag of
avond
Mechanismen van de biologische klok
Biologische klok wordt door de hersenen gegenereerd invloeden van buitenaf hebben bijna geen
invloed
Biologische klok is afhankelijk van de suprachiasmaticus nucleus (SCN): deel van de hippocampus
- cellen genereren los van andere invloeden een biologisch ritme (self-sustained pacemaker)
- zorgt voor de belangrijkste controle over de circadiane ritmes van slaap en temperatuur
- wanneer SCN wordt beschadigt worden ritmes minder constant en zijn ze niet meer aangepast aan
omgevingspatronen van licht en donker
- SCN produceert circadiane ritmes die worden gecontroleerd door genen
- neuronen van SCN produceren impulsen/actie potentialen met een circadiaan ritme, zelfs na
verwijdering uit het brein
- één enkele SCN celkern circadiane ritme in stand houden interactie tussen cellen zorgt voor
preciezer ritme
Licht, opnieuw instellen van de SCN
Tractus retinohypothalamicus reset de biologische klok
Tak van de oogzenuw, retinohypothalamisch pad, geeft informatie over licht door aan de SCN
- axonen van de tractus retinohypothalamicus zijn afkomstig van sprciale guaglioncellen die zelf op
licht reageren ook zonder input van staafjes en kegeltjes
- vooral gevoelig voor blauw licht
- meeste input komt van speciaal soort retinale ganglioncellen met hun eigen soort fotopigment
reageren direct op licht, ook al krijgen ze geen input van kegeltjes en staafjes
- kunnen wel input van kegeltjes en staafjes krijgen, versterkt reactie op licht
reageren op algemene hoeveelheid licht, niet plotselinge verandering in licht
Ligging:
- niet gelijkmatig verdeeld over de retina bevinden zich voornamelijk bij de neus
,Biochemie van het circadiane ritme
2 genen, periode en tijdloos, die circadiane ritmes generen
- genen produceren proteïnes PER en TIM
- promoten/stimuleren slaap en inactiviteit
mRNA levels voor PER en TIM zijn laag in de ochtend, nemen toe naarmate de dag vordert
’s avonds hoog niveau PER en TIM proteïne, waardoor je gaat slapen
! bij voldoende hoeveelheid combinatie (dimeer) van PER en TIM eiwitten bewegen celkern in en
remmen eigen transcriptie, bij opkomen zon komen enzymen die de eiwitten afbreken (daalt weer
naar concentratie van begin van de ochtend)
cyclus begint op nieuw
- door lange synthesetijd loop concentratie PER en TIM proteïne uren achter
- PER en TIM proteïne werken als negatieve feedback op concentratie mRNA voor PER en TIM
- mutaties in genen kunnen leiden tot abnormaal slaapgedrag
Licht activeert een molecuul dat TIM proteïne afbreekt vergroten van wakkerheid en
synchroniseren biologische klok met externe wereld
Melatonine
Licht stimuleerd SCN SCN zorgt voor controle over slaap- en waakritmes door het controleren van
activiteitniveaus van andere hersengebieden, o.a. pijnappelklier: endocriene klier die zich achter de
hypofyse bevindt
- laat melatonine vrij hormoon dat zowel de circadiane ritmes als de circannuale ritmes
beïnvloedt
- meestal 2 of 3 uur voor bedtijd uitgescheden, waardoor je slaperig wordt
- dagelijks gebruik van melatonine kan de biologische klok beönvloeden
Componenten voor slaap
2-process model:
1. Proces C: ciradiane druk om wakker te blijven
- suprachiasmaticus nucleus
- melatonine, cortisol, temperatuur als maker
2. Proces S: homeostatische druk om te slapen
- neemt continu toe vanaf het moment dat je wakker wordt
- SWS (slow wave sleep) als marker in EEG
- fysiologische kandidaat -> Adenosine
! hoe langer wakker, hoe meer en dieper de daaropvolgende slaap homeostatische slaapdruk
moet genoeg afnemen om de volgende dag goed wakker te kunnen blijven
, 8.2 Stadia van slaap en hersen mechanismen
Slaap: staat die het brein actief produceert, gekarakteriseerd door een afname van hersenactiviteit
en reacties op stimuli
Coma: lange periode van onbewust zijn, veroorzaakt door hersenschuddingen, beroertes of ziektes
- lage hersenactiviteit en weinig tot geen reactie op stimuli
Vegeatieve staat: wisselt tussen periodes van slaap en gematigde opwinding, maag in beide staten
heeft de persoon geen bewustzijn van de omgeving
Minimale staat van bewustzijn: zo nu en dan periodes van zinvolle acties en een begrensde
hoeveelheid spraak en begrip
Hersendood: conditie zonder tekenen van hersenactiviteit of reacties op stimuli
Fases van slaap
Polisomnografie: combinatie van een EEG en oogbewegingsmetingen
- alfagolven karakteristiek voor ontspanning, niet voor volledige waakzaamheid
Verschillende fases van slaap:
1. Stadium 1: slaap net begonnen EEG: onregelmatige, scherp getande lage spanningsgolven
- hersenactiviteit minder dan bij ontspannen waakzaamheid, maar meer dan andere fases
2. Stadium 2: EEG: gekenmerkt door K-complexen (scherpe golf met een hoge amplitude) en ‘sleep
spindles’ (uitbraak van 12-14 Hz golven voor op z’n minst een halve seconde, resultaat van
trillende interacties tussen cellen in de thalamus en cortex)
3. Stadium 3 + 4: trage golfslaap EEG: dalende hartslag, ademhaling en hersenactiviteit en
golven met hoge amplitude komen steeds meer voor
vooral belangrijk voor geheugen
4. REM-slaap/Rapid Eye Movement-slaap: periodes van oogbewegingen
EEG: onregelmatige, snelle golven van lage spanning (combinatie van wakker en stadium 1)
- combineert diepe en lichte slaap en kenmerken die moeilijk diep of licht te noemen zijn
- zelfde al paradoxale slaap
! Hoe ouder we worden, hoe minder diep we slapen
Paradoxale slaap: periodes van schijnbare slaap waarbij hersenactiviteit relatief hoog was, maar de
nekspieren volledig ontspannen waren
- op ene manier diepe slaap en op andere manier lichte slaap
Non-REM-slaap/NREM-slaap: alle andere fases dan de REM-slaap, verschillende slaapdieptes
Slaapcyclus:
1 – 2 – 3 – 4 – 3 – 2 – REM herhaalt zich, gedurende 90 min
- begin van de nacht veel periodes met diepe slaap (verbetering geheugen, aanmaak eiwitten)
- einde van de nacht veel periodes met REM-slaap
Meeste oogbeweging: REM-slaap
Meeste lichaamsbeweging: NREM-slaap
Meeste drogen gerapporteerd na wakker worden: REM-slaap
8.1 Ritmen van waken en slapen
Slaap: (reversibele) toestand van verminderde reactiviteit t.o.v. externe stimuli
- verschilt per soort, individu, stimulus
Functies van slaap:
Energiebesparing
- daling zuurstofgebruik, hartslag en stofwisseling
Fysiek herstel
- diepe slaap stimuleert immuunsysteem
- eiwitproductie > eiwitafbraak
- gemakkelijker afvalstoffen transport vanaf hersenen
Geheugenconsolidatie
- diepe slaap verbeterd geheugen
Biologisch ritme bepaald gedrag dat met een zekere regelmaat wordt vertoont
Biologische klok suprachiasmaticus nucleus reguleert verschillende lichaamsfuncties
endogeen gestuurd (van binnenuit)
- regelt circadiaan ritme (dagelijks ritme) en circa-annuaal ritme (jaarlijks ritme)
Circadiane ritme duurt niet precies 24 uur (slaap-waak afwisseling)
- functioneren overdag hangt af van slaapkwaliteit/kwantiteit ’s nachts en omgekeerd
- passen onze interne activiteit aan zodat het beter past bij de wereld om ons heen
blijft bij 1 individu onder dezelfde omstandigheden redelijk constant
- bepaalde afwijkingen worden gecorrigeerd door externe factoren
Zeitgebers: stimuli die het circadiane ritme resetten
- belangrijkste is licht bij landdieren en bij zeedieren getijden
- bij gebrek aan zeitgeber, free-running time endogeen ritme volgen
Jetlag
Mensen passen zich moeilijk aan, aan een ander ritme
- makkelijker aanpassen wanneer de cyclus die wordt gevolgd langer is dan 24 uur westen
phase-delay (door stimulatie van licht wordt interne ritme vertragen, langer actief)
phase-advance
- kunt moeilijker eerder gaan slapen als je nog niet moe bent
Jetlag: onderbreking van cicadiane ritmes die te wijten is aan het veranderen van tijdzones
- mismatch tussen de interne circadiane klok en de externe klok
Het aanpassen aan een jetlag kan stressvol zijn
- stress verhoogd de bloedspiegel van bijnierhormoon cortisol
langdurige verhoging cortisol beschadigt neuronen in de hippocampus, regelt geheugen
geheugenproblemen
Afwisselend werk
Mensen die ’s nachts werken en overdag slapen
- verminderde kwaliteit slaap en waakleven
! oplossing: werken in heel helder licht en slapen in helemaal donkere ruimte
,Ochtendmensen en avondmensen
Circadiane ritmes verschillen per persoon
- ochtendmens (leeuweriken): staat vroeg op, is snel productief en minder actief later op de dag
- avondmens (nachtuilen): staat later op en wordt langzamer actief. Is actiever in de namiddag of
avond
Mechanismen van de biologische klok
Biologische klok wordt door de hersenen gegenereerd invloeden van buitenaf hebben bijna geen
invloed
Biologische klok is afhankelijk van de suprachiasmaticus nucleus (SCN): deel van de hippocampus
- cellen genereren los van andere invloeden een biologisch ritme (self-sustained pacemaker)
- zorgt voor de belangrijkste controle over de circadiane ritmes van slaap en temperatuur
- wanneer SCN wordt beschadigt worden ritmes minder constant en zijn ze niet meer aangepast aan
omgevingspatronen van licht en donker
- SCN produceert circadiane ritmes die worden gecontroleerd door genen
- neuronen van SCN produceren impulsen/actie potentialen met een circadiaan ritme, zelfs na
verwijdering uit het brein
- één enkele SCN celkern circadiane ritme in stand houden interactie tussen cellen zorgt voor
preciezer ritme
Licht, opnieuw instellen van de SCN
Tractus retinohypothalamicus reset de biologische klok
Tak van de oogzenuw, retinohypothalamisch pad, geeft informatie over licht door aan de SCN
- axonen van de tractus retinohypothalamicus zijn afkomstig van sprciale guaglioncellen die zelf op
licht reageren ook zonder input van staafjes en kegeltjes
- vooral gevoelig voor blauw licht
- meeste input komt van speciaal soort retinale ganglioncellen met hun eigen soort fotopigment
reageren direct op licht, ook al krijgen ze geen input van kegeltjes en staafjes
- kunnen wel input van kegeltjes en staafjes krijgen, versterkt reactie op licht
reageren op algemene hoeveelheid licht, niet plotselinge verandering in licht
Ligging:
- niet gelijkmatig verdeeld over de retina bevinden zich voornamelijk bij de neus
,Biochemie van het circadiane ritme
2 genen, periode en tijdloos, die circadiane ritmes generen
- genen produceren proteïnes PER en TIM
- promoten/stimuleren slaap en inactiviteit
mRNA levels voor PER en TIM zijn laag in de ochtend, nemen toe naarmate de dag vordert
’s avonds hoog niveau PER en TIM proteïne, waardoor je gaat slapen
! bij voldoende hoeveelheid combinatie (dimeer) van PER en TIM eiwitten bewegen celkern in en
remmen eigen transcriptie, bij opkomen zon komen enzymen die de eiwitten afbreken (daalt weer
naar concentratie van begin van de ochtend)
cyclus begint op nieuw
- door lange synthesetijd loop concentratie PER en TIM proteïne uren achter
- PER en TIM proteïne werken als negatieve feedback op concentratie mRNA voor PER en TIM
- mutaties in genen kunnen leiden tot abnormaal slaapgedrag
Licht activeert een molecuul dat TIM proteïne afbreekt vergroten van wakkerheid en
synchroniseren biologische klok met externe wereld
Melatonine
Licht stimuleerd SCN SCN zorgt voor controle over slaap- en waakritmes door het controleren van
activiteitniveaus van andere hersengebieden, o.a. pijnappelklier: endocriene klier die zich achter de
hypofyse bevindt
- laat melatonine vrij hormoon dat zowel de circadiane ritmes als de circannuale ritmes
beïnvloedt
- meestal 2 of 3 uur voor bedtijd uitgescheden, waardoor je slaperig wordt
- dagelijks gebruik van melatonine kan de biologische klok beönvloeden
Componenten voor slaap
2-process model:
1. Proces C: ciradiane druk om wakker te blijven
- suprachiasmaticus nucleus
- melatonine, cortisol, temperatuur als maker
2. Proces S: homeostatische druk om te slapen
- neemt continu toe vanaf het moment dat je wakker wordt
- SWS (slow wave sleep) als marker in EEG
- fysiologische kandidaat -> Adenosine
! hoe langer wakker, hoe meer en dieper de daaropvolgende slaap homeostatische slaapdruk
moet genoeg afnemen om de volgende dag goed wakker te kunnen blijven
, 8.2 Stadia van slaap en hersen mechanismen
Slaap: staat die het brein actief produceert, gekarakteriseerd door een afname van hersenactiviteit
en reacties op stimuli
Coma: lange periode van onbewust zijn, veroorzaakt door hersenschuddingen, beroertes of ziektes
- lage hersenactiviteit en weinig tot geen reactie op stimuli
Vegeatieve staat: wisselt tussen periodes van slaap en gematigde opwinding, maag in beide staten
heeft de persoon geen bewustzijn van de omgeving
Minimale staat van bewustzijn: zo nu en dan periodes van zinvolle acties en een begrensde
hoeveelheid spraak en begrip
Hersendood: conditie zonder tekenen van hersenactiviteit of reacties op stimuli
Fases van slaap
Polisomnografie: combinatie van een EEG en oogbewegingsmetingen
- alfagolven karakteristiek voor ontspanning, niet voor volledige waakzaamheid
Verschillende fases van slaap:
1. Stadium 1: slaap net begonnen EEG: onregelmatige, scherp getande lage spanningsgolven
- hersenactiviteit minder dan bij ontspannen waakzaamheid, maar meer dan andere fases
2. Stadium 2: EEG: gekenmerkt door K-complexen (scherpe golf met een hoge amplitude) en ‘sleep
spindles’ (uitbraak van 12-14 Hz golven voor op z’n minst een halve seconde, resultaat van
trillende interacties tussen cellen in de thalamus en cortex)
3. Stadium 3 + 4: trage golfslaap EEG: dalende hartslag, ademhaling en hersenactiviteit en
golven met hoge amplitude komen steeds meer voor
vooral belangrijk voor geheugen
4. REM-slaap/Rapid Eye Movement-slaap: periodes van oogbewegingen
EEG: onregelmatige, snelle golven van lage spanning (combinatie van wakker en stadium 1)
- combineert diepe en lichte slaap en kenmerken die moeilijk diep of licht te noemen zijn
- zelfde al paradoxale slaap
! Hoe ouder we worden, hoe minder diep we slapen
Paradoxale slaap: periodes van schijnbare slaap waarbij hersenactiviteit relatief hoog was, maar de
nekspieren volledig ontspannen waren
- op ene manier diepe slaap en op andere manier lichte slaap
Non-REM-slaap/NREM-slaap: alle andere fases dan de REM-slaap, verschillende slaapdieptes
Slaapcyclus:
1 – 2 – 3 – 4 – 3 – 2 – REM herhaalt zich, gedurende 90 min
- begin van de nacht veel periodes met diepe slaap (verbetering geheugen, aanmaak eiwitten)
- einde van de nacht veel periodes met REM-slaap
Meeste oogbeweging: REM-slaap
Meeste lichaamsbeweging: NREM-slaap
Meeste drogen gerapporteerd na wakker worden: REM-slaap
