H13 Flashcards
Biologische ritmes
- Circannueel = jaarlijks (winterslaap)
- infradiaan = langer dan dag, korter dan jaar (menstruatie)
- circadiaan = dagelijks (slaap-waak cyclus)
- ultradiaan = korter dan dag (eten en drinken)
Endogene ritmes
Intern gestuurde ritmes door bijvoorbeeld je biologische klok (dus vanuit je lichaam)
Exogene ritmes
Extern gestuurde ritmes door bijvoorbeeld daglicht en seizoenen
Hoe weet je of een ritme endogeen of exogeen is?
Houd externe condities constant e.g., zet iets of iemand 24/7 in continu (dim)licht of donker bij constante temperatuur
- als er toch een ritme onstaat (bijv. op vaste tijden gaan slapen) dan wordt dat ritme endogeen gestuurd
Is je biologische klok endo- of exogeen?
Biologische klok wordt exogeen door daglicht gesynchroniseerd
Free-running ritme
Dag/ nacht wordt 25-27 uur door de vrije loop van het ritme –> in werkelijkheid 24 uur en 11 min.
- dagdieren: tijdens donker meer slapen
- nachtdieren: tijdens donker meer activiteit
Zeitgebers
Periodieke synchronisatie met omgevingscues (bijv: daglicht) zorgt ervoor dat onze interne klok steeds wordt bijgesteld naar een 24-uurs ritme (–> Het synchroniseren (‘resetten’) noemen we entrainment)
NB: daglicht is de meest potente Zeitgeber, maar er bestaan vele andere exogene omgevingscues e.g. eten, sporten, temperatuur, slaapritueel, werk, sociale events, medicatie inname etc.
NB: Zeitgebers zijn alleen effectief als ze elke dag op hetzelfde moment plaatsvinden
Entrainment
Het synchroniseren/resetten van onze interne klok met zeitgebers (bijv. wanneer je wakker wordt)
Exogene zeitgebers
Daglicht, eten, sporten, temperatuur, slaapritueel, werk etc.
Jetlag
Ontstaat wanneer de Zeitgeber (e.g. daglicht) niet is gesynchroniseerd met de biologische klok (de klok moet worden entrained op een andere tijdzone)
Entrainment werkt het beste als de aanpassing niet te groot is
NB: aanpassen is moeilijker van west naar oost dan van oost naar west
Neurale basis voor biologische klok –> suprachiasmatische nucleus SCN
Onderdeel van hypothalamus, boven het optisch chiasme
- ontvangt input van lichtgevoelige retinale ganglioncellen via tractus retino-hypothalamicus
NB: de ‘core’ neuronen in de SCN zijn niet ritmisch; ze entrainen ‘shell’ neuronen die genetisch voorgeprogrammeerd zijn voor ritmiek
Circadiaans ritme
- entrained door ochtend/avond licht
- verstoord door bijv. opwinding, beweging en eetgedrag
- non-photic (niet-licht) cues bereiken SCN via laterale thalamicus en kernen van Raphé
NB: verklaart waarom structureel late-night snacken dag-nacht ritme kan verstoren
SCN als masterklok
- De SCN produceert zelf geen gedrag –> eetgedrag treedt bijv. nog steeds op na laesies (maar niet op vaste tijden)
- De SCN fungeert als een biologische “master klok” –> bevat pacemaker cellen die een endogeen ritme hebben van 24 uur
- De Pacemaker cellen sturen andere hersenstructuren aan met circadiaanse ritmische activiteit, zgn “slave oscillatoren”:
- bijv: ‘s nachts (donker): pijnappelklier –> melatonine
- bijv: overdag (licht): hypofyse –> bijnieren –> cortisol
NB: melatonine activeert het parasympatische ‘rest-and-digest’ systeem cortisol ondersteunt activiteit in het sympathische ‘fight-or-flight’ systeem
Melatonine bij ritmes
Door pijnappelklier bij donkerlicht
- circadiaans slaapwaak ritme (mensen en dieren)
- circannuele cycli **bij dieren NIET bij mensen **–> winterslaap, vogelmigratie en voortplanting (meer melatonine zorgt voor kleinere gonaden en dus minder testosteron)
Slaap registratie
- Elektro-encefalogram (EEG) voor hersenactiviteit
- Elektro-myogram (EMG) voor spieractiviteit
- Elektro-oculogram (EOG) voor oogactiviteit
- Aanvullend: lichaamstemperatuur, bloedglucose en hormoonlevels
Slaapstadia
- Gebaseerd op EEG, EMG en EOG activiteit (amplitude en frequentie).
- Op basis van het EEG kunnen vijf verschillende stadia van activatie/bewustzijn worden onderscheiden:
- W-Wakker (alert) (= beta ritme (ogen open) en alfa ritme (ogen dicht))
- N1-NREM stadia 1 (slaap onset) (= theta ritme)
- N2-NREM stadia 2 (lichte slaap) (= slaapspoelen ‘sleep spindles’, en K-complexes)
- N3-NREM stadia 3 (diepe slaap) (= delta ritme (slow-wave))
- R-REM slaap (= beta/theta ritme (ongeveer zoals W en N1)
Na NREM stadia 3 (diepe slaap) gebeurt er iets vreemds:
- De hersenen lijken te ontwaken: EEG frequentie neem toe (lijkt op EEG van Wakker/NREM Stage 1)
- De spieren zijn maximaal ontspannen (atonie) –> suggereert diepe slaap (zeer weinig EMG activiteit)
- Het EOG vertoont snelle (horizontale) oogbewegingen: Rapid Eye Movements (REM)
REM- slaap
REM slaap wordt ook wel paradoxale slaap genoemd vanwege het ‘wakkere’ EEG’ maar ‘slapende’ EMG
NB: tijdens REM slaap kunnen zenuwtrekken in mond, vingers en tenen optreden (spartelen/’twitchen’) –> helpen bloedtoevoer naar distale delen in stand te houden, mogelijk ook gerelateerd aan ontwikkeling van gecoòrdineerde bewegingen en neurale motorische circuits (met name bij kinderen)
NREM vs REM
NREM slaap
1. spierspanning blijft behouden
1. lichaamsbewegingen kunnen optreden e.g. draaien en ‘woelen’, tandenknarsen, rusteloze benen (restless legs syndroom)
1. slaapwandelen, praten in slaap
1. lichaamstemperatuur daalt
1. hartslag daalt
1. bloeddruk daalt
1. lichaamsgewicht daalt (transpiratie)
1. groeihormoon niveaus stijgen (herstel)
REM slaap
* snelle (horizontale) oogbewegingen
* afwezigheid van spierspanning (atonie) door inhiberende signalen uit hersenstam naar motorneuronen in het ruggenmerg
* lichaamstemperatuur wordt niet meer gereguleerd en verschuift naar kamertemperatuur (te koud of te warm)
* zenuwtrekken in mond, vingers en tenen (bloedtoevoer distale delen)
Hypnogram
De slaapstadia voor een nacht kunnen worden uitgezet in een hypnogram
- Eerste helft bestaat (normaal gesproken) vooral uit NREM slaap, tweede helft meer REM slaap
- NREM-REM cyclus duurt ongeveer 90 minuten (ongeveer 5x per nacht)
- Als je gedurende een nacht niet genoeg slaapt (of helemaal niet) wordt REM slaap de volgende nacht ingehaald –> REM-rebound
Veranderingen in slaappatroon met leeftijd
Oudere mensen slapen over het algemeen minder –> Hoeveelheid REM slaap neemt sterk af met leeftijd
Vanaf 2 jaar vertonen kinderen een REM slaap patroon dat lijkt op dat van volwassenen
- Vanaf deze leeftijd beginnen kinderen ook te dromen en dingen te onthouden
- Hippocampus is grotendeels gemyeliniseerd rond deze leeftijd
NB: deze bevindingen ondersteunen de relatie tussen REM slaap, dromen en geheugen
Dromen
Dromen lijkt met name op te treden tijdens REM slaap –> meer hersenactiviteit (EEG)
- Wakker maken tijdens REM sleep: 80% rapporteert levendige droom
- Wakker maken tijdens NREM sleep: 10% rapporteert droom, maar veel minder levendig
- Nachtmerrie: lange levendige angstaanjagende droom tijdens REM slaap
- Nachtangst: korte angstaanjagende droom tijdens NREM slaap (stadia 3), intens gevoel van angst en autonome fysiologische reacties (transpireren, snelle hartslag), maar geen levendig beeld erbij
Dromen vinden waarschijnlijk plaats in real time:
- Uitvoeren van een motorische actie in droom duurt ongeveer even lang als tijdens wakker zijn
- Perceptuele ‘krimpen’ van tijd is waarschijnlijk een neveneffect van herinneren van de droom, net als tijdcompressie ook optreedt bij het ophalen van andere herinneringen
Functie van dromen (theorieën)
- Oude Egyptenaren: orakels, boodschappen van de goden
- Sigmund Freud: symbolische vervulling van onbewuste wensen en verlangens
- Carl Jung: collectief onbewuste dat de hele historie van de mens als soort omvat (???)
Meer recentelijk:
- Hobson (2004): dromen zijn een epi-fenomeen van random hersenactiviteit –> activation-synthesis theory
- Valli & Revonsuo (2009): dromen hebben een adaptieve functie, leiden tot verbeterde coping strategieën voor moeilijke en (levens)gevaarlijke levensgebeurtenissen –> coping theory
- Edwards (2013): als we wakker zijn probeert ons brein continue problemen op te lossen, en dit proces gaat door tijdens slaap –> continuation theory
NB: exacte functie van dromen is nog niet bekend
Activation synthesies theory
Hobson (2004): dromen zijn een epi-fenomeen van random hersenactiviteit
Coping theory
Valli & Revonsuo (2009): dromen hebben een adaptieve functie, leiden tot verbeterde coping strategieën voor moeilijke en (levens)gevaarlijke levensgebeurtenissen
Continuation theory
Edwards (2013): als we wakker zijn probeert ons brein continue problemen op te lossen, en dit proces gaat door tijdens slaap
BRAC Basale Rust Activiteit Cyclus
- Bij mensen lijken activiteiten georganiseerd te zijn in blokken van 90 minuten (e.g. colleges, sporten, maaltijden etc.)
- REM slaap treedt ook op in vergelijkbare intervallen –> bewijs voor continuation theory
- Atonie (ontbreken van spierspanning) tijdens REM slaap (rem die voorkomt dat we blijven bewegen)
Biologisch adaptief proces van slaap
- Dieren slapen om energie te besparen
- Dagdieren slapen ‘s nachts omdat ze anders overal tegenaan botsen
- Roofdieren slapen over het algemeen meer dan prooidieren
Restoratief proces van slaap
- Lichamelijk herstel: e.g. groeihormoon neemt toe tijdens (NREM) slaap
- Herstel hersenfuncties: afvalstoffen opruimen, herstel neurale plasticiteit
Chronische slaapdeprivatie –> achteruitgang cognitief functioneren (aandacht, werkgeheugen)
Selectieve deprivatie van REM slaap (bijwerking van veel antidepressiva en sedatieven, waaronder alcohol) –> behalve REM-rebound, geen korte-termijn effecten op cognitief functioneren
Slaap en opslag van expliciet geheugen
(bewust: episodisch, semantisch)
Bij ratten: consolidatie van expliciet geheugen in de hippocampus lijkt op te treden tijdens NREM slaap
- Cellen in de hippocampus vuren op specifieke plaatsen in de ruimte tijdens navigatie-gedrag (bijv: voedsel zoeken, zie H 14)
- Dit vuurpatroon wordt herhaald tijdens NREM slaap
NB: belangrijke gebeurtenissen die we overdag (bewust) ervaren lijken opnieuw te worden ‘afgespeeld’ tijdens NREM slaap –> worden zo waarschijnlijk opgeslagen in lange-termijn geheugen
Slaap en opslag van impliciet geheugen
(onbewust, e.g. motorische vaardigheden, gewoontes)
Bij mensen: consolidatie van impliciet geheugen lijkt op te treden tijdens REM slaap
Hersenactiviteit tijdens training van reactietijd taak –> vergelijkbaar activatiepatroon tijdens nachtrust na training in REM slaap
Reticulaire activatie systeem (RAS) (in hersenstam)
Belangrijkste hersenstructuur verantwoordelijk voor slaap-waak gedrag
- Stimulatie van RAS stimuleert de (hypo)thalamus en cortex en produceert wakker EEG patroon
- Inhibitie van RAS produceert slaap EEG patroon
NB: schade aan het RAS resulteert in coma
Ventrolaterale preoptische nucleus (VLPO) (in hypothalamus)
Bevat een slaap-waak ‘switch’ die gecontroleerd wordt door de suprachiasmatische nucleus (SCN, master clock)
- switch UIT –> RAS is actief –> wakker EEG
- switch AAN –> VLPO inhibeert RAS –> slaap EEG (NREM en REM)
De hersenstam bevat een NREM-REM switch
Cholinerge systeem voor slaap (Nucleus Basalis van Meynart)
Cholinerge systeem (nucleus basalis van Meynert) –> Wakker EEG geassocieerd met alertheid zonder beweging (e.g. volgen van college)
NB: als beide systemen zijn beschadigd is intelligent gedrag niet mogelijk
Serotonerge systeem voor slaap (Kernen van Raphé)
Serotonerge systeem (kernen van Raphé) –> Wakker EEG geassocieerd met alertheid tijdens beweging (e.g. fietsen, sporten etc.)
NB: als beide systemen zijn beschadigd is intelligent gedrag niet mogelijk
Insomnia
NREM slaapstoornis
slapeloosheid: moeite of onvermogen om in slaap te komen of in slaap te blijven (komt vaak voor bij angst en depressie)
Hypersomnia
NREM slaapstoornis
moeite om te ontwaken of wakker te blijven, overmatige vermoeidheid door langdurige NREM slaap (met name N3, diepe slaap)
Narcolepsie
REM slaapstoornis
plotseling in slaap vallen op ongewenste momenten en plaatsen (geen NREM slaap, direct naar REM slaap)
NB: slaapverlamming en kataplexie komen vaak voor bij narcolepsie
Slaapverlamming (slaapparalyse)
REM slaapstoornis
niet kunnen bewegen (paralyse) door ontwaken tijdens REM slaap on/offset, wanneer de spieren maximaal ontspannen zijn (atonie)
NB: slaapverlamming en kataplexie komen vaak voor bij narcolepsie
Kataplexie
REM slaapstoornis
aanval van REM slaap tijdens wakker zijn: plotseling verlies van spierspanning (en daardoor neervallen), vaak getriggerd door opwinding (e.g. lachen, schrikken)
NB: slaapverlamming en kataplexie komen vaak voor bij narcolepsie
