This post is also available in Engels.
Slaap lijkt een periode van uitrusten en verder niks doen. Ons brein is tijdens de slaap echter volop aan het werk. Slapende hersenen vertonen een gestructureerd activiteitenpatroon, onderverdeeld in de verschillende slaapperiodes. Wat doen onze hersenen precies wanneer we slapen?
Beeld door rachel CALAMUSA – It’s time to sleep. Geupload door xiaphias, CC BY-SA 2.0,
Slaap is van essentieel belang voor onze gezondheid, denkvermogen, concentratie, geheugen en stemming. Ondanks vele jaren aan onderzoek weten we echter nog steeds niet precies waarom slaap zo belangrijk is. Een groeiende verzameling onderzoeksresultaten suggereert dat slaap bijdraagt aan de afvoer van afvalmateriaal uit de hersenen en aan de aanmaak van neurtransmitters die belangrijk zijn voor de werking van het geheugen.
Hoe wordt slaap onderzocht in het lab?
Het effect van slaap op onze hersenen kan op verschillende manieren worden onderzocht, maar één van de meeste gebruikte onderzoeksmethoden is electroencephalography (EEG). Tijdens een EEG-onderzoek draagt de proefpersoon een soort badmuts met daarin elektrodes. De elektrodes meten elektrische activiteit die onstaat in de hersencellen en doorstroomt naar de hoofdhuid. Dit is een relatief gemakkelijke, niet-invasieve (er is geen operatie nodig) manier om hersenactiviteit tot op de milliseconde nauwkeurig te meten.
Als we slapen vertonen de hersenen een karakteristiek, herhalend activiteitenpatroon. Deze cyclische activiteit kan met EEG goed worden vastgelegd.
Slaapperiodes
Slaap bestaat uit twee periodes: de remslaap (REM: rapid eye movement ofwel snelle oogbewegingen) en niet-remslaap (nREM). Deze slaapfases wisselen elkaar af tijdens het slapen. Tijdens de nREM-slaap is de hersenactiviteit ‘regelmatig’ en synchroon. Dit betekent dat veel hersengebieden vergelijkbare en simultane activiteit vertonen. In deze fase zijn de spieren in het lichaam ontspannen en vermindert de hoeveelheid mentale activiteit.
Tijdens de REM slaap daarentegen gedragen de hersenen zich meer ‘chaotisch’ en zien we meer asynchrone activiteit. Dit patroon lijkt meer op hoe de hersenen zich gedragen als we wakker zijn (hier kun je een EEG bekijken van hersenen in een wakkere, nREM- en REM-periode). Tijdens de REM-slaap zien we de karakteristieke periodes van snelle oogbewegingen, levendige dromen, en veel activiteit in de hersenschors. In deze fase zijn onze spieren verlamd, waarschijnlijk om te voorkomen dat we onze dromen ook echt uitbeelden.
Als we in slaap vallen begint dat gewoonlijk met een nREM-slaapfase die overgaat in diepere nREM-slaap. Na ongeveer 80 to 100 minuten schakelen we over naar REM-slaap. Vervolgens wisselen de nREM- en REM-slaap elkaar af in periodes van rond de 90 minuten.
Een klein hersengebied regelt of we nREM of REM slapen
Vorig jaar slaagden onderzoekers er in om aan te tonen dat één specifiek hersengebied bepaalt wanneer we overschakelen van nREM naar REM slaap en andersom. Bij dit onderzoek namen neurowetenschappers slapende muizen en activeerden daarvan de hersencellen in de medulla, één van de evolutionair gezien oudste onderdelen van de hersenstam. Deze activatie zorgde ervoor dat de muizen overschakelden van nREM-slaap naar REM-slaap. Het tegenovergestelde werkte ook: als de medullacellen werden gedeactiveerd schakelden de muizen over van REM-slaap naar nREM-slaap (lees hier meer over dit onderzoek).
Meer informatie
Russell Foster on why do we sleep?
A link on how REM sleep controls nREM sleep.