Het belangrijkste meesterwerk van de biologie

Slaap werd lang gezien als een soort uniforme toestand, wat alleen inhield dat we ons vermogen om wakker en alert te blijven moesten herstellen. Waarom het lichaam slaap nodig had om dit te kunnen doen, wisten we niet. Maar tegenwoordig weten we beter.

Vindt onze verzwaringsdekbedden hier.

Dankzij technologische vooruitgang en gedegen onderzoekswerk is de wetenschap er de afgelopen decennia in geslaagd de biologische uiting van slaap in kaart te brengen, en inzicht te krijgen in veel van de ontelbare functies ervan. Slaap is misschien wel het meest veelzijdige, intelligente en fascinerende meesterwerk van de biologie.

De architectuur van slaap

Velen hebben wel eens gehoord dat slaap uit verschillende cycli bestaat. Een goede nachtrust bestaat meestal uit vijf cycli van ongeveer 90 minuten. Elke cyclus bestaat weer uit een reis door verschillende slaapfases. Een slaapfase wordt gekenmerkt door een bepaald type hersenactiviteit, die aan bepaalde functies voldoet.

Een voorbeeld van zo’n slaapfase is de REM-slaap. Tijdens de REM-slaap dromen we onze meest levendige dromen. Deze fase wordt gekenmerkt door hoogfrequente en ongesynchroniseerde activiteit in grote delen van de hersenen, en lijkt veel op de activiteit wanneer we wakker zijn.

De REM-slaap vindt plaats aan het einde van elke slaapcyclus en hoe langer de nacht, hoe groter het gedeelte van de slaapcyclus door REM-slaap in beslag wordt genomen.

De andere slaapfases worden NREM 1, 2 en 3 genoemd. Het cijfer is een indicatie van de diepte van de slaap (3 is het diepst). Hoe dieper de slaap, des te lager de frequentie en hoe hoger de graad van synchronisme is in de hersenactiviteit.

De slaap begint met een korte sequentie van NREM 1, wat de hersenen en het lichaam helpt om zich voor te bereiden op een diepere slaap. NREM 2 is normaal voor ongeveer 50 procent van de totale slaaptijd verantwoordelijk, maar het grootste gedeelte van die tijd komt onder de latere cycli.

In het begin van de nacht wordt NREM 3 geprioriteerd.

De slaapfases worden niet alleen gestuurd door hoelang u heeft geslapen, maar ook door uw dagritme. Als u normaal acht uur slaapt, en op een ochtend twee uur eerder dan gewoonlijk wakker wordt, bent u 25 procent van uw totale slaap verloren, maar omdat de REM-slaap voornamelijk plaatsvindt aan het einde van de nacht mist u in dit geval wel 60-90 procent van de totale hoeveelheid aan REM-slaap.

Hetzelfde geldt voor het in slaap vallen: als u twee uur later dan normaal in slaap valt, mist u een groot deel van uw diepe slaap. Omdat verschillende slaapfases geheel verschillende functies hebben, kan een beetje slaaptekort met de tijd serieuze gevolgen hebben. Het probleembeeld kan vergeleken worden met een ongebalanceerde voeding. Als wij bijvoorbeeld alleen maar koolhydraten en eiwitten zouden eten, zouden we ernstige problemen krijgen omdat het lichaam vet nodig heeft voor een aantal belangrijke processen.

REM-slaap verwerkt onze gevoelens en emoties

In dromen worden emotionele of verontrustende ervaringen opnieuw verwerkt, maar dan zonder de invloed van het stresshormoon, noradrenaline, wat de ervaringen hun emotionele lading geeft. De Remslaap heelt op die manier onze emotionele wonden en zorgt dat we in de toekomst niet even heftig en negatief op dingen reageren.

Sociaal vermogen

Het aflezen van gezichtsuitdrukkingen is bepalend voor ons begrip van bedoelingen en gemoedstoestanden in onze omgeving – iets wat ons eigen sociale gedrag ten zeerste beïnvloedt. Voldoende en hoogkwalitatieve REM-slaap kalibreert het vermogen om gezichtsuitdrukkingen af te lezen.

Bij gebrek aan REM-slaap interpreteren we dingen verkeerd en op een negatieve manier, wat betekent dat we gezichten makkelijker opvatten als bedreigend en onaangenaam. Hierdoor kunnen we vijandig worden ten opzichte van onze omgeving, zonder dat er een goede reden voor is.

Creativiteit en probleemoplossingsvermogen

Dromen kunnen vaak als raar, vergezocht en geheel willekeurig worden ervaren. Nu denken wetenschappers te weten waarom. Tijdens de REM-slaap worden de ervaringen van de afgelopen dag geïntegreerd met oude herinneringen - iets dat we in wakkere toestand nooit zouden. De voorste gedeelten van de buitenlaag van de hersenen, die verantwoordelijk zijn voor rationeel denken, zijn namelijk bijna geheel afgesloten tijdens de REM-slaap.

Daarom kunnen ervaringen die we in wakkere toestand nooit zouden koppelen, geïntegreerd worden en ons creatieve ideeën geven, tot slimmere oplossingen doen komen en een nieuw perspectief op dingen geven. Op die manier zorgen dromen ervoor dat we creatiever worden en dat we een beter probleemoplossend vermogen ontwikkelen.

NREM 2 en slaapspoelen

Toekomstige geheugencapaciteit

Tijdens de laagfrequente, gesynchroniseerde hersenactiviteit die met NREM 2 gepaard gaat, ontstaat er iets dat slaapspoelen wordt genoemd. Slaapspoelen zijn korte uitbarstingen van intense elektrische activiteit die 11-16 keer per seconde ontstaan. Wetenschappelijke experimenten hebben aangetoond dat een dutje midden op de dag het vermogen van mensen om 's middags nieuwe dingen te leren, vergroot. Op dezelfde manier vergroot een goede nachtrust de geheugencapaciteit voor de volgende dag. Toen de onderzoekers de hersenactiviteit in deze onderzoeken onderzochten, ontdekten ze dat de hoeveelheid slaapspoelen tijdens NREM 2 doorslaggevend was voor hoeveel het geheugenvermogen verbeterde.

Geheugenprioritering

De hoeveelheid slaapspoelen tijdens NREM 2 is cruciaal voor ons vermogen om de herinnering aan dingen die we belangrijk vinden te versterken, en om dingen te vergeten die we niet zo belangrijk vinden. Als we in wakkere toestand het gevoel hebben dat een bepaalde indruk belangrijk is en dan goed slapen met hoogwaardige en voldoende NREM 2, zal de slaap de ervaringen van vandaag filteren en extra moeite doen om de ervaringen op te slaan die we belangrijk vonden. Echt fascinerend!

Het vaardigheidsgeheugen

Een ander effect dat NREM 2 en de slaapspoelen hebben op het geheugen betreft het vaardigheidsgeheugen. Het is het geheugen dat wordt gebruikt bij complexe spierbewegingen, zoals bij het leren van een instrument, sporten, computerspelletjes spelen of chirurgische ingrepen uitvoeren. De slaapspoelen richten zich vooral op de hersengebieden die gedurende de dag zijn gestimuleerd en zorgen ervoor dat de bewegingen waarmee we bezig zijn geweest, worden geconsolideerd en geautomatiseerd.

We willen hier wel bij zeggen dat we het niet hebben over een klein effect. Een onderzoek toonde aan dat als u 's avonds een bewegingsreeks leert en 12 uur later na een goede nachtrust wordt getest, u waarschijnlijk 20 procent sneller bent en 35 procent beter presteert dan wanneer u de reeks' s ochtends leert en vervolgens twaalf uur later in de avond wordt getest.

NREM 3 en leren

Op feiten gebaseerde geheugenopslag

De diepe NREM 3-slaap is zo cruciaal gebleken voor op feiten gebaseerde geheugenopslag dat onderzoekers, uitsluitend op basis van de hoeveelheid en kwaliteit van deze slaap, hebben kunnen voorspellen hoeveel correcte antwoorden deelnemers aan het onderzoek ongeveer zullen geven op een test waarvoor ze de dag van tevoren hebben gestudeerd. Net zoals laagfrequente AM-radiogolven langere afstanden kunnen afleggen dan FM-golven, kan laagfrequente NREM 3-activiteit recent ervaren gebeurtenissen die tijdelijk zijn opgeslagen in het kortetermijngeheugen transporteren naar verdere delen van de hersenen voor permanente opslag in het langetermijngeheugen.

De ziekte van Alzheimer

De ziekte van Alzheimer is een ziekte die ervoor zorgt dat een van de reststoffen van de hersenen die tijdens dagelijkse activiteit uit de zenuwcellen vrijkomt, de zogenaamde bèta-amyloïde, zich als plaque ophoopt in bepaalde delen van de hersenen en de omliggende zenuwcellen doodt. Deze ziekte wordt op minstens drie verschillende manieren geassocieerd met diepe NREM 3-slaap. Een van de plaatsen waar bèta-amyloïde zich het meest ophoopt, is het gebied van waaruit NREM 3-activiteit wordt gegenereerd. Dit draagt eraan bij dat bijna iedereen die aan de ziekte van Alzheimer lijdt, ook last heeft van een gebrek aan diepe slaap. Een van de belangrijkste functies van diepe slaap is dat het de opschoning van reststoffen in de hersenen 10 tot 20 keer verdubbelt in vergelijking met de rest van de dag. Dit wordt bereikt door diepe slaap, door bepaalde cellen in de hersenen met maar liefst 60 procent te laten krimpen, waardoor het drainagesysteem van de hersenen gemakkelijker toegankelijk is en alle reststoffen kunnen worden weggespoeld. Zonder hoogwaardige en voldoende diepe slaap blijven bepaalde reststoffen in de hersenen achter en kunnen ze bijdragen aan het ontstaan van ziekten zoals de ziekte van Alzheimer.

Zoals hierboven vermeld, is diepe slaap absoluut cruciaal voor geheugenopslag. En het laatste onderzoek naar de ziekte van Alzheimer suggereert dat de geheugenproblemen die kenmerkend zijn voor de ziekte, juist worden veroorzaakt door het gebrek aan diepe slaap.

Het sympathische zenuwstelsel en hart- en vaatziekten

Onvoldoende of laagkwalitatieve slaap resulteert in een verhoogde bloeddruk en verdubbelt het risico op aderverkalking in de kransslagaders. Dit wordt in verband gebracht met een hoger risico op een hartaanval of beroerte als u minder dan zes uur per nacht slaapt, in plaats van zeven tot acht uur per nacht.

Als we niet genoeg slaap krijgen, en in het bijzonder wanneer we een tekort krijgen aan diepe slaap, wordt ons sympathische zenuwstelsel overactief. Het sympathische zenuwstelsel is het vecht- en vluchtsysteem van het lichaam dat ons evolutionair heeft geholpen met het omgaan met gevaarlijke situaties. Wanneer dit systeem wordt geactiveerd, worden stresshormonen vrijgegeven, terwijl tegelijkertijd de bloeddruk, hartslag en ademhaling toenemen.

Dit systeem is er om gedurende een beperkte periode actief te kunnen zijn in noodsituaties. Maar zolang we lijden aan slaapgebrek, zal het systeem in zekere mate actief blijven en uiteindelijk tot ernstige problemen leiden, onder andere voor het cardiovasculaire systeem.

Tekst: Filip Andersson