Samenvatting Hersenen en gedrag DT2
Stof: Kalat H.8, 10, 11.1, 11.2, 13.3, 14.2 en 14.3 en Cacioppo p. 378-412 (en niet verder).
Er kunnen ook vragen over de stof uit de hoorcolleges aan bod komen (max. 2)
Hoofdstuk 8 - week 6 - waakzaamheid en slaap
8.1
Dieren moeten anticiperen op veranderingen in de omgeving. Zo anticiperen dieren op
veranderingen in het licht-donker patroon van de dag.
- Endogeen circannual ritme = ritme dat een organisme voorbereidt op een jaarlijkse
biologische activiteit of cyclus
- Endogeen circadiaans ritme = biologisch ritme met een cyclus van ongeveer 24,2 uur.
Het wijkt vaak langzaam af van de correcte tijd.
Het 24-uur slaap-waak ritme kan beperkt aanpassen en wordt beïnvloed door licht en
hormoonafgifte. Het zorgt ervoor dat je in de ochtenden alerter bent, zelfs als je de nacht hebt
doorgehaald.
Het circadiaans ritme beïnvloedt ook de regulering van honger, dorst, urineren, hormonen
(insulinescheiding), gevoeligheid voor drugs, stemming, lichaamstemperatuur (36,7°C - 37,2°C),
leveractiviteit, darmactiviteit en DNA-herstel.
Stemming: men was het vrolijkst rond 17.00, en minst vrolijk om 05:00
Biologische klok:
- Wordt dagelijks aangepast door cues (externe signalen)
- Soms verkeerd aangepast, zoals in het weekend of vakantie
- Circadiaanse ritmes houden ook aan in constante duisternis, maar het begin van licht
reset het ritme wel.
1. Bewijs dat mensen een interne biologische klok hebben -> als het licht-donker ritme sterk
afwijkt van 24 uur, leeft men nog steeds naar het 24-uurs ritme. Echter ontwikkelt wel iedereen
een ander 24-uurs ritme.
Zeitgeber = een stimulus die het circadiaanse ritme reset.
- Zeitgebers: zonlicht
- (Blinde) mensen: sporten, opwinding, eten en omgevingstemperatuur
- Sociale prikkels zijn zwakke zeitgebers, tenzij het energieke activiteiten verhoogt.
Mensen die ongevoelig zijn voor zeitgebers produceren hun eigen ritme: als dit fout gaat leidt dit
tot insomnia en overdag slaperigheid.
,2. Waarom worden mensen in het oosten eerder wakker dan de mensen in het westen in hun
weekenden en vakanties? -> De zon gaat eerder op in het oosten.
Jetlag = verstoring van het circadiaans ritme door het kruisen van tijdzones
- Fase-delay: later slapen, later wakker.
- Richting het westen, 6 uur eerder NYC, makkelijker
- Fase-advance: eerder slapen, eerder wakker
- Richting het oosten, 6 uur later Thailand
Aanpassen aan de jetlag is stressvol -> hoger cortisolniveau in bloed -> schade aan neuronen
in de hippocampus
Stewardessen hebben kleinere hippocampussen
Nachtwerk
Het circadiaans ritme omdraaien om nightshifts te kunnen werken is lastig, maar werkt het beste
als ze overdag in een volledig donkere kamer zijn en ‘s nachts fel licht.
- Kort golflengte licht (blauw) reset het circadiaans ritme sterker dan lange golflengte licht
doet.
Ochtendmensen: in de ochtend snel wakker, ‘s avonds minder alert
Avondmensen: ochtend langzaam wakker, ‘s avonds steeds alerter
- Wordt gemeten via midden tijd van slapen op vakantie. Hangt af van de leeftijd, genetica
en omgeving.
Kinderen gaan vroeg naar bed en staan vroeg op, adolescenten steeds later tot 20 jaar dan
gaan ze weer eerder naar bed
3. Waarom zou het handig zijn om middelbare school klassen later te starten? -> de meeste
jonge mensen zijn avondmensen, dus hun piek van alertheid is later op de dag
Mechanismen van de biologische klok
Brein registreert eigen ritmes (biologische klok). Het wordt moeilijk beïnvloed door externe
prikkels. Het is een robuust mechanisme
- Het blijft verrassend stabiel ondanks factoren zoals: voedsel/ water tekort, zuurstoftekort
of bijv. hersenbeschadigingen.
De Suprachiasmatische nucleus (SCN) controleert de circadiaanse ritmes voor slaap en
lichaamstemperatuur. Het bevindt zich in de hypothalamus net boven het optische chiasma.
- Schade zorgt voor instabiele ritmes
De SCN werkt ook op een genetische manier: als de SCN uit het brein wordt gehaald zal het
nog steeds circadiaanse ritmes van actiepotentialen produceren. Zelfs enkele SCN neuronen
kunnen dit, echter niet super accuraat.
, - Als een hamster (mutatie, 20 uur) een SCN voor 24 uur krijgt, zal de hamster ook een 24
uur ritme krijgen.
4. Wat bewijst dat de SCN het circadiaanse ritme produceert? Hamster
Werking (reset) van licht op de SCN:
De Retina hypothalamische pad = verbinding van neuronen tussen de retina en de SCN in
de hypothalamus.
- De axonen hiervan reguleren de werking van de SCN (reguleren circadiaans ritme)
Licht kan het pad resetten. -. Dit komt door de speciale retinale ganglioncellen in de optische
zenuw met hun eigen fotopigmetn (melanopsine). Deze cellen ontvangen input van kegeltjes
en staafjes en sturen door naar de SCN.
- De cellen zitten dichtbij de neus
- Ook zonder input reageren ze direct op licht -> sterkst = korte golflengte licht (blauw).
- Korte golflengte licht kan zorgen voor phase-delay (later slapen)
5. Hoe reset licht de biologische klok? De optische zenuw (retina hypothalamic path) brengt de
informatie naar de SCN
6. Hoe kan het dat blinde mensen (geen licht effect) nog steeds een circadiaans ritme hebben?
- (Blinde) mensen: sporten, opwinding, eten en omgevingstemperatuur
- Als het netvlies intact is, kunnen melanopsine-bevattende ganglioncellen nog steeds
signalen naar de SCN sturen, waardoor het ritme ervan wordt gereset.
Biochemie van circadiaans ritme
Door studies op de fruitvlieg werd ontdekt dat het dag-nachtritme wordt geregeld door genen:
period en timeless -> maken PER en TIM (slaap-waakritme)
- Ochtend: weinig PER en TIM -> wakker. Lage RNA-niveaus dat langzaam toeneem
- Overdag: toename PER en TIM
- Avond: hoge concentratie PER en TIM -> slaperig.
- Hoge eiwit niveaus remmen hun eigen genen (automatische negatieve
feedback), waardoor de concentratie weer daalt en je wakker wordt.
- Licht activeert een stof die TIM sneller afbreekt -> eerder wakker
PER heeft vergelijkbare genen. Mutaties kunnen leiden tot kortere of langere circadiane ritmes.
Dit speelt een rol in de tijd dat iemand gaat slapen en in de feedbackcyclus en timing.
- Korter dan 24 uur -> constant vermoeid -> depressie.
7. Hoe verhouden de eiwitten TIM en PER zich tot slaperigheid bij Drosophila? -> ze nemen toe
in de avond om slaperigheid te laten toenemen en vervolgens weer negatieve feedback.
Melatonine = chemische stof die het slaap-waak ritme reguleert, begin van de puberteit en
aanpassing aan seizoensveranderingen.
- Hoge concentratie = slaperig. -> ong 2-3 uur voor het slapengaan wordt het afgegeven.
, - Innemen van melatonine pillen heeft alleen zin als de pijnappelklier zelf nog geen
melatonine afgeeft. Deze pillen zijn nuttig bij jetlags bijvoorbeeld.
Pijnappelklier -> klier dat hormoon melatonine afgeeft. Het zit net achter de thalamus.
8.2 Fases van slaap en hersenmechanismen
Slaap = een staat die de hersenen actief produceert en de hersenen een verminderde respons
hebben op stimuli.
- Coma = langdurige periode waarin iemand onbewust en niet wekbaar is. Wordt
veroorzaakt door een trauma, beroerte of ziekte. Lage hersenactiviteit, weinig tot niet
reageren op stimuli, doelloze bewegingen.
Vegetatieve staat = Unresponsive wakefulness syndrome = afwisseling slaap en matige
opwinding:
- Geen bewustzijn vd omgeving, geen doelgericht gedrag, normale ademhaling,
oogbewegingen, kan lachen/ huilen maar niet op externe gebeurtenis.
- Pijnlijke prikkel initieert minimaal autonome respons: verhoogde ademhaling, hartslag,
zweten.
Minimaal bewustzijn = lijkt op vegetatieve staat + korte periodes van doelgericht gedrag en
beperkte mate van taalbegrip, kan jaren duren
Hersendood = na 24 uur geen tekenen van hersenactiviteit. Toestand zonder tekenen van
hersenactiviteit en zonder reactie op enige prikkel. Vaak wordt het leven stopgezet
Stadia van slaap
EEG = elektro encefalogram -> kleine elektroden op de hoofdhuid. Hierdoor wordt de
hersenactiviteit tijdens de slaap gemeten.
Polysomnograaf = EEG gecombineerd met observaties van oogbewegingen. Laat
standvastige alpha golven zien.
1. NREM -> NON Rapid Eye Movement
a. Sluimerfase:
i. onregelmatige, lage voltage golven.
ii. Minder hersenactiviteit dan in ontspannen bewustzijn, neemt geleidelijk af
iii. Overgangsfase tussen slapen en waken -> langzamere bewegingen
b. Lichte slaap
i. Wordt niet van elk geluid wakker, wel makkelijk wekbaar
ii. Slaapspoelen: golven van 12-14 Hz, halve seconde, samenvoegen van
geheugen
iii. K-complex: scherpe golf, tijdelijk inhibitie van neuronen die vuren
c. Diepe slaap
i. Lage ademhalingsfrequentie en hartslag
ii. Nog lagere hersenactiviteit
iii. Bij wekken zal men gedesoriënteerd zijn
Stof: Kalat H.8, 10, 11.1, 11.2, 13.3, 14.2 en 14.3 en Cacioppo p. 378-412 (en niet verder).
Er kunnen ook vragen over de stof uit de hoorcolleges aan bod komen (max. 2)
Hoofdstuk 8 - week 6 - waakzaamheid en slaap
8.1
Dieren moeten anticiperen op veranderingen in de omgeving. Zo anticiperen dieren op
veranderingen in het licht-donker patroon van de dag.
- Endogeen circannual ritme = ritme dat een organisme voorbereidt op een jaarlijkse
biologische activiteit of cyclus
- Endogeen circadiaans ritme = biologisch ritme met een cyclus van ongeveer 24,2 uur.
Het wijkt vaak langzaam af van de correcte tijd.
Het 24-uur slaap-waak ritme kan beperkt aanpassen en wordt beïnvloed door licht en
hormoonafgifte. Het zorgt ervoor dat je in de ochtenden alerter bent, zelfs als je de nacht hebt
doorgehaald.
Het circadiaans ritme beïnvloedt ook de regulering van honger, dorst, urineren, hormonen
(insulinescheiding), gevoeligheid voor drugs, stemming, lichaamstemperatuur (36,7°C - 37,2°C),
leveractiviteit, darmactiviteit en DNA-herstel.
Stemming: men was het vrolijkst rond 17.00, en minst vrolijk om 05:00
Biologische klok:
- Wordt dagelijks aangepast door cues (externe signalen)
- Soms verkeerd aangepast, zoals in het weekend of vakantie
- Circadiaanse ritmes houden ook aan in constante duisternis, maar het begin van licht
reset het ritme wel.
1. Bewijs dat mensen een interne biologische klok hebben -> als het licht-donker ritme sterk
afwijkt van 24 uur, leeft men nog steeds naar het 24-uurs ritme. Echter ontwikkelt wel iedereen
een ander 24-uurs ritme.
Zeitgeber = een stimulus die het circadiaanse ritme reset.
- Zeitgebers: zonlicht
- (Blinde) mensen: sporten, opwinding, eten en omgevingstemperatuur
- Sociale prikkels zijn zwakke zeitgebers, tenzij het energieke activiteiten verhoogt.
Mensen die ongevoelig zijn voor zeitgebers produceren hun eigen ritme: als dit fout gaat leidt dit
tot insomnia en overdag slaperigheid.
,2. Waarom worden mensen in het oosten eerder wakker dan de mensen in het westen in hun
weekenden en vakanties? -> De zon gaat eerder op in het oosten.
Jetlag = verstoring van het circadiaans ritme door het kruisen van tijdzones
- Fase-delay: later slapen, later wakker.
- Richting het westen, 6 uur eerder NYC, makkelijker
- Fase-advance: eerder slapen, eerder wakker
- Richting het oosten, 6 uur later Thailand
Aanpassen aan de jetlag is stressvol -> hoger cortisolniveau in bloed -> schade aan neuronen
in de hippocampus
Stewardessen hebben kleinere hippocampussen
Nachtwerk
Het circadiaans ritme omdraaien om nightshifts te kunnen werken is lastig, maar werkt het beste
als ze overdag in een volledig donkere kamer zijn en ‘s nachts fel licht.
- Kort golflengte licht (blauw) reset het circadiaans ritme sterker dan lange golflengte licht
doet.
Ochtendmensen: in de ochtend snel wakker, ‘s avonds minder alert
Avondmensen: ochtend langzaam wakker, ‘s avonds steeds alerter
- Wordt gemeten via midden tijd van slapen op vakantie. Hangt af van de leeftijd, genetica
en omgeving.
Kinderen gaan vroeg naar bed en staan vroeg op, adolescenten steeds later tot 20 jaar dan
gaan ze weer eerder naar bed
3. Waarom zou het handig zijn om middelbare school klassen later te starten? -> de meeste
jonge mensen zijn avondmensen, dus hun piek van alertheid is later op de dag
Mechanismen van de biologische klok
Brein registreert eigen ritmes (biologische klok). Het wordt moeilijk beïnvloed door externe
prikkels. Het is een robuust mechanisme
- Het blijft verrassend stabiel ondanks factoren zoals: voedsel/ water tekort, zuurstoftekort
of bijv. hersenbeschadigingen.
De Suprachiasmatische nucleus (SCN) controleert de circadiaanse ritmes voor slaap en
lichaamstemperatuur. Het bevindt zich in de hypothalamus net boven het optische chiasma.
- Schade zorgt voor instabiele ritmes
De SCN werkt ook op een genetische manier: als de SCN uit het brein wordt gehaald zal het
nog steeds circadiaanse ritmes van actiepotentialen produceren. Zelfs enkele SCN neuronen
kunnen dit, echter niet super accuraat.
, - Als een hamster (mutatie, 20 uur) een SCN voor 24 uur krijgt, zal de hamster ook een 24
uur ritme krijgen.
4. Wat bewijst dat de SCN het circadiaanse ritme produceert? Hamster
Werking (reset) van licht op de SCN:
De Retina hypothalamische pad = verbinding van neuronen tussen de retina en de SCN in
de hypothalamus.
- De axonen hiervan reguleren de werking van de SCN (reguleren circadiaans ritme)
Licht kan het pad resetten. -. Dit komt door de speciale retinale ganglioncellen in de optische
zenuw met hun eigen fotopigmetn (melanopsine). Deze cellen ontvangen input van kegeltjes
en staafjes en sturen door naar de SCN.
- De cellen zitten dichtbij de neus
- Ook zonder input reageren ze direct op licht -> sterkst = korte golflengte licht (blauw).
- Korte golflengte licht kan zorgen voor phase-delay (later slapen)
5. Hoe reset licht de biologische klok? De optische zenuw (retina hypothalamic path) brengt de
informatie naar de SCN
6. Hoe kan het dat blinde mensen (geen licht effect) nog steeds een circadiaans ritme hebben?
- (Blinde) mensen: sporten, opwinding, eten en omgevingstemperatuur
- Als het netvlies intact is, kunnen melanopsine-bevattende ganglioncellen nog steeds
signalen naar de SCN sturen, waardoor het ritme ervan wordt gereset.
Biochemie van circadiaans ritme
Door studies op de fruitvlieg werd ontdekt dat het dag-nachtritme wordt geregeld door genen:
period en timeless -> maken PER en TIM (slaap-waakritme)
- Ochtend: weinig PER en TIM -> wakker. Lage RNA-niveaus dat langzaam toeneem
- Overdag: toename PER en TIM
- Avond: hoge concentratie PER en TIM -> slaperig.
- Hoge eiwit niveaus remmen hun eigen genen (automatische negatieve
feedback), waardoor de concentratie weer daalt en je wakker wordt.
- Licht activeert een stof die TIM sneller afbreekt -> eerder wakker
PER heeft vergelijkbare genen. Mutaties kunnen leiden tot kortere of langere circadiane ritmes.
Dit speelt een rol in de tijd dat iemand gaat slapen en in de feedbackcyclus en timing.
- Korter dan 24 uur -> constant vermoeid -> depressie.
7. Hoe verhouden de eiwitten TIM en PER zich tot slaperigheid bij Drosophila? -> ze nemen toe
in de avond om slaperigheid te laten toenemen en vervolgens weer negatieve feedback.
Melatonine = chemische stof die het slaap-waak ritme reguleert, begin van de puberteit en
aanpassing aan seizoensveranderingen.
- Hoge concentratie = slaperig. -> ong 2-3 uur voor het slapengaan wordt het afgegeven.
, - Innemen van melatonine pillen heeft alleen zin als de pijnappelklier zelf nog geen
melatonine afgeeft. Deze pillen zijn nuttig bij jetlags bijvoorbeeld.
Pijnappelklier -> klier dat hormoon melatonine afgeeft. Het zit net achter de thalamus.
8.2 Fases van slaap en hersenmechanismen
Slaap = een staat die de hersenen actief produceert en de hersenen een verminderde respons
hebben op stimuli.
- Coma = langdurige periode waarin iemand onbewust en niet wekbaar is. Wordt
veroorzaakt door een trauma, beroerte of ziekte. Lage hersenactiviteit, weinig tot niet
reageren op stimuli, doelloze bewegingen.
Vegetatieve staat = Unresponsive wakefulness syndrome = afwisseling slaap en matige
opwinding:
- Geen bewustzijn vd omgeving, geen doelgericht gedrag, normale ademhaling,
oogbewegingen, kan lachen/ huilen maar niet op externe gebeurtenis.
- Pijnlijke prikkel initieert minimaal autonome respons: verhoogde ademhaling, hartslag,
zweten.
Minimaal bewustzijn = lijkt op vegetatieve staat + korte periodes van doelgericht gedrag en
beperkte mate van taalbegrip, kan jaren duren
Hersendood = na 24 uur geen tekenen van hersenactiviteit. Toestand zonder tekenen van
hersenactiviteit en zonder reactie op enige prikkel. Vaak wordt het leven stopgezet
Stadia van slaap
EEG = elektro encefalogram -> kleine elektroden op de hoofdhuid. Hierdoor wordt de
hersenactiviteit tijdens de slaap gemeten.
Polysomnograaf = EEG gecombineerd met observaties van oogbewegingen. Laat
standvastige alpha golven zien.
1. NREM -> NON Rapid Eye Movement
a. Sluimerfase:
i. onregelmatige, lage voltage golven.
ii. Minder hersenactiviteit dan in ontspannen bewustzijn, neemt geleidelijk af
iii. Overgangsfase tussen slapen en waken -> langzamere bewegingen
b. Lichte slaap
i. Wordt niet van elk geluid wakker, wel makkelijk wekbaar
ii. Slaapspoelen: golven van 12-14 Hz, halve seconde, samenvoegen van
geheugen
iii. K-complex: scherpe golf, tijdelijk inhibitie van neuronen die vuren
c. Diepe slaap
i. Lage ademhalingsfrequentie en hartslag
ii. Nog lagere hersenactiviteit
iii. Bij wekken zal men gedesoriënteerd zijn
