Slapen: functie en ritme

Slapen is een dagelijks en veel onderzocht proces. Desondanks is het overgrote deel van het slaapproces nog onbekend. De functie van slapen is vaak bediscussieerd, maar een algemene overeenkomst is nog niet bereikt.

De functie van slaap

Er zijn enkele aannemelijke hypothesen over de functie van slaap. Een benadering om de functie van slaap te onderzoeken is het kijken naar de fysiologische veranderingen en gedragsveranderingen die ontstaan na een gebrek aan slaap. Zo sterven mensen met de zeldzame ziekte Fatale Familiare Insomnia na enkele maanden. Het is niet duidelijk of de sterfte het gevolg is van het gebrek aan slaap of van andere aspecten van de ontstane hersenschade. Daarnaast is gebleken dat grotere dieren minder slaap nodig hebben dan kleinere dieren. De reden hiervoor is waarschijnlijk gerelateerd aan het feit dat kleinere dieren een hogere metabole snelheid en een hogere lichaams- en hersentemperatuur hebben dan grotere dieren. Bij metabole processen worden veel vrije radicalen geproduceerd. Deze vrije radicalen brengen schade toe aan het lichaam en ook aan de hersenkernen. Om deze schade te herstellen is een lage metabole snelheid en lage temperatuur nodig. Bij ratten met slaaptekort is schade aan de hersencellen aangetoond, wat de herstellende functie van slaap onderbouwt.

Daarentegen zijn tijdens de slaap de meeste hersenkernen minstens zo actief als tijdens het wakker zijn, maar de actieve hersenkernen en de neurotransmitters die vrijkomen verschillen. Tijdens de slaap worden minder monoamines, noradrenaline, serotonine en histamine afgegeven. Door deze afname van activiteit kan het monoamine receptorsysteem “rusten” en wordt sensitiviteit behouden. Deze rust kan cruciaal zijn voor het reguleren van het humeur. De monoamines spelen daarnaast ook een rol in de reacties van de hersenen op nieuwe ervaringen.

Het slaap-waakritme

Mensen hebben een slaap-waakritme met een periode van 24 uur. Het is een circadiaans (24-uurs) en endogeen ritme. Het endogene ritme, de timing en geneigdheid om te gaan slapen, worden bepaald door endogene biologische klokken en tijdgevers.

De belangrijkste endogene klok zit in de suprachiasmatische nucleus, dit is een kern in de hersenen. Deze klok wordt door een tijdgever, namelijk het licht, sterk beïnvloedt. Aanpassing van het slaap waakritme aan bijvoorbeeld zonlicht is deels gemedieerd door lichtval op de retina. Vanuit de retina wordt vervolgens een signaal via een retinohypothalamische tract naar de suprachiasmatische nucleus gestuurd. De suprachiasmatische nucleus beïnvloedt slechts het ritme van slapen, niet de hoeveelheid slaap. De hoeveelheid slaap die men nodig heeft, verschilt nauwelijks van dag tot dag. Lichamelijke of geestelijke inspanning heeft ook geen invloed op de hoeveelheid slaap. Het enige dat duidelijk de hoeveelheid slaap beïnvloedt is voorafgaand slaaptekort.

Voor het ontstaan van de verschillende fases in het slaap waakritme zijn de onderdelen van het dalende reticulaire activerende systeem van belang. Dit systeem wordt ook wel het ARAS systeem genoemd (Ascending Reticular Activating System) en is een stelsel van zenuwvezels. Dit systeem ligt in de pons en in het mesencephalon, oftewel de middenhersenen. Dit deel van de hersenstam bevat noradrenerge cellichamen, zoals locus coeruleus (LC), en cholinerge cellichamen, zoals de pedunculopontine tegment (PPT) nucleus en de laterale dorsale tegment (LDT) nucleus.

Het slaapproces wordt in gang gezet door processen van het voorste deel van de hypothalamus en de aangrenzende basale voorhersenen. Slaap wordt gegenereerd door neuronen in de basale voorhersenen en de medulla die interacties aangaan met neuronen van de middenhersenen en het diencephalon. Het gehele proces van slapen is het gevolg van een actief netwerk van hersenneuronen, die gebruik maken van verschillende neurotransmitters en niet van een bepaald hersengebied.

Slaap wordt gedragsmatig door vier criteria gedefinieerd:

1. Afgenomen motorische activiteit.
2. Afgenomen respons op stimulatie.
3. Stereotypische houding (zoals liggend met ogen dicht).
4. Relatief gemakkelijk om te draaien.