probleem 6: night, night Flashcards
Waarom slapen mensen?
Slaap is een staat die de hersenen actief produceert. Het wordt gekenmerkt door een afnemende reactie op stimuli. Slaap heeft meerdere functies:
- Rusten van de spieren.
- Metabolisme vertragen
- Herbouwen van proteïnen in de hersenen
- Reorganiseren van synapsen
- Het versterken van herinneringen/ geheugen
Mensen de een slaaptekort hebben, ervaren een slechtere concentratie, worden sneller ziek (vooral mentaal). Mensen slapen om energie te besparen (veelgebruikte hypothese).
Recupertation theorie van slaap
deze theorie stelt dat de interne fysiologische stabiliteit van het lichaam (homeostase) verstoord wordt, wanneer een persoon wakker is. Slaap zou de homeostase herstellen. Er zijn verschillende recuperatietheorieën die elk een andere fysiologische verstoring aanstellen als trigger voor slapen, zoals: verstoring van energielevels, verwijderen gifstoffen uit hersenen en weefsels of het herstellen van synaptische plasticiteit.
Adaptatie theorie van slaap
deze theorie stelt dat slaap een reactie is op een intern 24-uur mechanisme. Alle mensen zijn geprogrammeerd om ondanks gebeurtenissen overdag, ’s nachts te slapen. De reden hiervoor is dat de mens geëvolueerd is om ’s nachts te slapen omdat dit een beschermende werking heeft voor ongelukken en predatie tijdens de nacht. Sommige adaptatie theorieën stellen dat slaap een rol speelt in het fysiologisch functioneren van het lichaam. De focus van deze theorie ligt meer op wanneer we slapen, dan waarom we slapen.
Kritiek: slapen in het donker zorgt juist voor kwetsbaarheid.
electroencephalograph (EEG)
De electroencephalograph (EEG) registreert een gemiddelde van elektrische potentialen van de cellen en vezels in de hersengebieden die zich het dichtst bij elke elektrode op de hoofdhuid bevinden. Het EEG-record stijgt of daalt wanneer de meeste cellen tegelijkertijd hetzelfde doen.
Alfa-golven
Wanneer een persoon wakker is, zijn er in EEG-golven met een laag voltage een hoge frequentie waar te nemen. Vlak voor een persoon in slaap valt, zijn er alfa-golven (kenmerkend voor ontspanning) van 8-12 HZ waar te nemen.
slaapfase 1
deze fase wordt gekenmerkt door onregelmatige laagspanningsgolven en een hoge frequentie signalen die te vergelijken zijn met de golven in een waakzame staat. De golven in de eerste fase zijn echter wel langzamer dan de golven van alert wakker zijn. De hersenactiviteit is minder dan in ontspannen waakzaamheid, maar hoger dan in andere slaapfasen. Theta activiteit: heeft iets te maken met het vuren van neuronen naar neo cortex (oppervlakte met vouwen).
slaapfase 2
de tweede fase heeft een hogere amplitude en een lagere frequentie dan de eerste fase. Daarnaast heeft deze fase twee kenmerkende golfvormen:
o K complexes: een enkele grote positieve golf die direct wordt opgevolgd door een enkele grote negatieve golf.
o Sleep spindles: een één tot twee seconde durende uitbraak van 12 tot 14 Hz golven die ontstaan door een interactie van de reticulaire formatie en de thalamus. Sleep spindles nemen toe na het leren van nieuwe dingen en zijn positief gecorreleerd met verbeteren van het geheugen. Elke nacht heeft een persoon ongeveer hetzelfde aantal sleep spindles.
slaapfase 3
tijdens deze fase zijn er af en toe delta-golven waar te nemen. Dit zijn de grootste en langzaamste EEG-golven die een frequentie van 1 tot 2 Hz hebben. In deze fase is iemand moeilijk wakker te maken.
slaapfase 4
de laatste fase wordt gekenmerkt door delta-golven. Er is sprake van een langzamere frequentie en een hogere amplitude in verhouding met fase 3.
Het patroon van de slaapfases varieert als functie van leeftijd, gezondheid en andere factoren.
slaapcyclus
Wanneer de vierde fase is bereikt, blijft een persoon hier een periode in hangen en zakt daarna terug in de voorgaande fases. De eerste periode van fase één tijdens de slaap heet de initial stage 1 EEG. Deze periode wordt niet gekenmerkt door electromyographic of electrooculorgraphic veranderingen. Wanneer een persoon in de vierde fase is geweest en terugzakt naar de eerste fase heet nu: emergent stage 1 EEG. Fase 1 wordt nu gekenmerkt door REM’s en verslapping van de spieren.
Slaapcyclus: (duur: ongeveer 90 min)
Initial stage 1 EEG – fase 2 – fase 3 – fase 4 – fase 3 – fase 2 – emergent stage 1 EEG
slow-wave-sleep (SWS)
Fase 3 en 4 heten samen slow-wave sleep (SWS): hartslag, ademhaling en hersenactiviteit nemen af. Langzame delta-golven met grote amplitude komen vaker voor. Fase 3 minder langzame golven dan in fase 4.
REM-slaap
REM Rapid Eye Movements. De REM-slaap wordt gekenmerkt door het snelle bewegen van de ogen en het ontspannen van de spieren. Ook is er een verhoging van de cerebrale activiteit zoals zuurstofopname, bloeddoorstroming en een algemene verhoging in de variabiliteit van het autonome zenuwstelsel zoals de bloeddruk en hartslag.
De hoeveelheid REM hangt meer af van het tijdstip van de dag dan hoe lang je hebt geslapen.
Alle andere fasen heten NREM non-REM sleep.
REM-slaap hangt af van een relatie tussen de neurotransmitters serotonine en acetylcholine. Acetylcholine is betrokken bij de waakzaamheid en de REM-slaap. Serotonine en norepinefrine verstoren de REM-slaap. Een theorie over de REM-slaap is dat je ogen zuurstof creëren met de snelle bewegingen die je ogen nodig hebben.
PGO-waves
De REM-slaap wordt geassocieerd met hoge amplitude van elektrische potentialen PGO-waves (pons-geniculate-occipatal). De golven van de neuronen worden eerst waargenomen in de pons, daarna in de laterale geniculate nucleus van de thalamus en daarna in de occipitale cortex.
REM-rebound
wanneer iemand niet genoeg in REM-slaap komt en het lichaam dit de eerstvolgende REM-fase gaat compenseren.
Met elke nacht waarin in een persoon te weinig REM-slaap heeft, wordt de neiging om REM-slaap achtereenvolgens te starten groter.
Deze golven van een tekort aan REM-slaap tonen aan dat de hoeveelheid REM-slaap los van de slow-wave sleep gereguleerd wordt. De REM-slaap heeft een speciale functie.
Default theory van REM-slaap
stelt dat het moeilijk is om continu in NREM slaap te blijven. Daarom wisselt het brein af naar andere staten. Wanneer er een onmiddellijke behoefte is waaraan moet worden voldaan, zal een persoon ontwaken. Als dit niet het geval is, schakelt het brein over naar de REM-slaap. De REM-slaap en waakzaamheid hebben vele gelijkenissen. Dit wordt mogelijk bewijs van deze theorie gezien.
dromen + feiten
Er bestaat een theorie dat REM-slaap de fysiologische correlaat is van dromen. Dit idee komt voort uit de observatie dat 80% van de personen die tijdens de REM-slaap wakker zijn gemaakt en maar 7% van de mensen die wakker werden gemaakt tijdens NREM tijdens een onderzoek hun dromen hadden onthouden.
Uit deze ontdekkingen zijn enkele overtuigingen voortgekomen:
- Externe stimuli worden in dromen verwerkt. (bvb water)
- Dromen hebben een realistisch tijdsverloop
- Personen die zeggen niet te dromen, hebben evenveel REM-slaap als gemiddeld en rapporteren wel dromen na ontwaking uit REM-slaap. Dit doen ze alleen minder vaak dan normale dromers.
- Erecties zijn geen indicatie van dromen met seksuele inhoud
- Praten tijdens de slaap en slaapwandelijken komen niet enkel tijdens het dromen voor. Praten tijdens de slaap komt tijdens elke fase voor, maar het meeste tijdens de transitie naar waakzaamheid. Slaapwandelen komt voornamelijk tijdens fase drie en vier voor en nooit tijdens het dromen, omdat de spieren dan verslapt zijn.
REM-slaap staat niet gelijk aan dromen. In een NREM-slaap komen ook vaak dromen voor.
Lucid dreaming
het vermogen dat je bewust bent van dat je droomt en in sommige gevallen de inhoud van je droom kan beheersen.
Activation-synthesis theorie
moderne alternatief, van Hobson. Bij deze theorie wordt ervan uitgegaan dat de informatie die de cerebrale cortex tijdens de REM-slaap binnenkrijgt willekeurig van aard is. De cortex probeert de informatie te begrijpen en dit resulteert in een droom. Denk aan het zien van vormen in een wolk. Dit idee komt voor uit een observatie dat vele hersenstam circuits actief zijn tijdens de REM-slaap en de cerebrale cortex hierdoor veel neurale signalen ontvangt. Dromen hebben geen specifiek doel.
Neurocognitive theorie
dromen beginnen met opwindende prikkels die het brein gevormd heeft, dit wordt gecombineerd met recente herinneringen en informatie die de hersenen via de zintuigen krijgen. Vb: dagdromen → heeft niks te maken met het nu. Verschil met andere theorie: de pons, pgo golven en rem slaap → buiten beschouwing.
Slaapdeprivatie
Om de functie van slaap te onderzoeken is er gekeken naar de effecten van slaapdeprivatie. Hieruit blijkt dat mensen die een slaaptekort komen vaak onder druk staan van extreme stress, zoals ziekte, te veel werken, drugs of toetsen. Dit kan nadelige gevolgen hebben die los staan van slaaptekort.
Recupation theories gaan ervan uit dat slaap een reactie is op een verstorende homeostase. Hieruit worden de volgende conclusies getrokken:
- Lange periodes zonder slaap zorgen voor fysiologische en gedragsmatige verstoringen.
- De verstoringen zullen toenemen naarmate het slaaptekort voortduurt.
- Wanneer de slaapdeprivatie eindigt, zal veel slaap worden herwonnen.
Effecten van slaapdeprivatie
Er zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd naar de effecten van slaapdeprivatie. Uit deze onderzoeken blijkt dat zelfs een gemiddeld slaaptekort van 3 of 4 uur drie consistente effecten heeft:
- Toename in slaperigheid
- Negatief effect op verschillende stemmingstesten
- Slechte resultaten op testen van waakzaamheid, vb reactietaken
De effecten op complexere cognitieve functies zijn minder consistent. Slechts enkele cognitieve functies zijn vatbaar. Logische deductie en kritisch denken zijn grotendeels immuun voor slaaptekorten. Executief functioneren is vele maten ontvankelijker voor slaaptekort. Slaapdeprivatie heeft verschillende fysiologische consequenties:
- Verlaagde temperatuur
- Hogere bloeddruk
- Verminderd immuunsysteem
- Hormonale en metabolische veranderingen
Er is echter weinig bewijs dat deze veranderingen een consequentie voor de gezondheid of prestaties hebben.
Efficiëntie door slaapdeprivatie
Uit onderzoek blijkt dat mensen die slaaptekort hebben, efficiënter gaan slapen. Deze personen brengen meer tijd door in fase 3 en 4. Bewijs:
* Na slaapdeprivatie halen mensen slechts een klein deel van de gemiste slaap in, maar het grootste deel is in fase 4 slaap.
* Na slaaptekorten wordt het EEG gekenmerkt door meer slow-waves dan gebruikelijk.
* Mensen die minder dan 6 uur slapen krijgen evenveel slow-wave sleep als mensen die 8 uur slapen.
* Wanneer een persoon in de ochtend een dutje doet na een volle nacht slaap, laat de EEG weinig slow-waves zien en wordt de duur van de volgende nacht slaap niet minder.
* Mensen die de hoeveelheid slaap langzaam afbouwen krijgen minder fase 1 en 2 slaap, maar evenveel slow-wave sleep als eerder.
* Het herhaaldelijk wakker maken van mensen in de REM-slaap resulteert in weinig slaperigheid de volgende dag. Het herhaaldelijk wakker maken van mensen tijdens de slow-wave sleep heeft grote effecten.
circadiaans ritme + zeitgebers
Circadiaans ritme: een ritme dat ongeveer 24 uur duurt. Mensen maken gebruik van het licht van de dag en slapen voor het grootste gedeelte van de nacht. Het circadiaans ritme wordt geregeld door cues van de omgeving. De belangrijkste cue dagelijkse cyclus van licht en donker.
Zeitgebers: omgevingscues als licht en donker die de timing van het circadiaans ritme beïnvloeden. Licht dominante zeitgeber. Andere zeitgebers zoals: sporten, arousal, maaltijden en temperatuur. Zwakkere zeitgebers zijn sociale stimilu.
Het circadiaans ritme heeft niet alleen invloed op waakzaamheid en slapen, maar ook op eten, drinken, urineren, uitscheiding van hormonen, gevoeligheid voor drugs ect. Het circadiaans ritme is voor elke persoon verschillend. Ochtendmensen worden vroeg wakker, zijn snel productief en worden minder alert naarmate de dag vordert. Avondmensen warmen langzamer op en bereiken de piek aan het eind van de middag of begin van de avond.
Free running rhytm + period
Free running rhythm: een circadiaans ritme in constante omgeving. Je hebt geen omgevingssignalen die je lichaam vertellen wat voor deel van de dag het is.
Free-running period: de duur van het free running rhythm.
Deze periode verschilt van persoon tot persoon, maar is relatief constant binnenin een persoon. De periode over het algemeen duurt iets langer dan 24 uur, gemiddeld 24,2 uur.
de biologische klok van een mens loopt dus iets achter als er geen omgevingscues zijn.
Dit steunt de aanname dat circadiaanse ritme factoren belangrijker zijn dan herstellende factoren (recuperative theory). De free-running circadian cycle hoeft niet te worden aangeleerd. Veel dieren hebben een circadiaanse cyclus van de lichaamstemperatuur die is gerelateerd aan de circadiaanse slaap-waakzaamheid cyclus.
De free-running circadian cycle gaat niet samen met recuperation theories, omdat personen in onderzoek die langer wakker blijven dan normaal tijdens de opvolgende slaap niet langer, maar korter slapen.
Interne desynchonisatie
Wanneer een persoon in een constante omgeving verblijft, gaan het slaap-waakzaamheid patroon en de lichaamstemperatuur-cyclus van elkaar afwijken.
Dit suggereert dat er mogelijk meer dan één circadiaans timing mechanisme is en dat slaap niet gerelateerd is aan een afname in lichaamstemperatuur. Waarom? → SCN krijgt geen signaal vanwege de constante omgeving → dus beide volgen eigen cyclus.
Jetlag
Een jetlag kan voorkomen wanneer zeitgebers worden versneld tijdens vluchten naar het oosten (phase advances) of vertraagd worden tijdens vluchten naar het westen (phase delays). Personen met een jetlag ervaren slaperigheid overdag, slapeloosheid in de avond, depressies en een verstoorde concentratie. Dit komt door een mismatch tussen de interne klok en externe tijd. Wanneer er naar het westen gevlogen wordt, blijft een persoon langer wakker in de avond en wordt later wakker in de ochtend, deels aangepast aan het nieuwe schema. Wanneer er naar het oosten gevlogen wordt, slaapt een persoon vroeger en wordt ook vroeger wakker. Mensen vinden het vaak lastig om vroeger dan normaal te gaan slapen en de volgende dag vroeg op te staan. Daarom is vliegen naar het oosten problematischer. Het kost meestal ongeveer 10 dagen om compleet aan te passen aan het nieuwe ritme bij een phase advance van 10,5 uur. Hierbij kunnen zeitgebers helpen door bijvoorbeeld in de ochtend extra veel licht te creëren of te beginnen met sporten.
afwisselende diensten
Wanneer een persoon in afwisselende diensten moet werken, blijven de zeitgebers hetzelfde, maar de persoon wordt gedwongen om de natuurlijke slaap-waakzaamheid cyclus aan te passen. Beide zorgen voor verstoringen in slaap, vermoeidheid, malaise en tekortkomingen tijdens fysieke en cognitieve functioneringstesten. Personen die overdag moeten slapen, slapen desondanks het vele uren wakker zijn minder dan wanneer zij in de avond zouden slapen.
SCN
Er wordt gedacht dat de suprachiasmatic nuclei (SCN), deel van de hypothalamus, een belangrijke drijfveer is voor het aansturen van slaapritme en lichaamstemperatuur. SCN geneert zelf circadiaanse ritmes op een genetisch gecontroleerde manier.
- Schade aan deze nuclei heeft weinig effect op de tijd die dieren slapen, maar het heft wel de circadiaans periodiciteit op.
- De SCN vertoont circadiaanse cycli van elektrische, metabolische en biochemische activiteit die worden beïnvloed door de licht-donker cyclus.
- Het SCN is betrokken bij het circadiaanse ritme van lichaamstemperatuur.
invloed van optische zenuwen op slaapwaakzaamheid en circadiaanse ritmes
De vraag is hoe een 24-uurs licht-donker cyclus een slaap-waakzaamheid cyclus en andere circadiaanse ritmes als effect kan hebben. hier is onderzoek naar gedaan. Na het doorsnijden van de optische zenuwen voor deze het optische chiasme bereiken, zorgt ervoor dat de licht-donker cyclus geen circadiaans ritme kan uitlokken. Het doorsnijden van het optic tract op het punt waar deze het optische chiasme verlaat, heeft geen effect op het uitlokken van een circadiaans ritme door de licht-donker cyclus.
Dit concludeert dat de visuele axonen die belangrijk zijn voor het uitlokken van een circadiaans ritme aftakken vanuit de optische zenuw in de nabijheid van het optische chiasme. Dit heeft geleid tot de ontdekking van retinohypothalamis paths die het optische chiamse verlaten en naar de SCN lopen. Deze paden die naar het SCN lopen, komen voort uit retinal ganglion cells die een eigen photopigment hebben: melanopsin. Deze ganglioncellen ontvangen enkele informatie van staven en kegels in de ogen, maar zelfs als dit niet het geval is reageren de cellen direct op het licht (de gemiddelde intensiteit). De cellen reageren langzaam op licht en gaan langzaam uit als het licht uitgaat. Ze reageren dus op de algehele gemiddeld hoeveelheid licht. Dit is precies de informatie die de SCN nodig heeft om het tijdstip van de dag te meten. De cellen reageren vooral op kortgolvig (blauw) licht.
scn en pineal gland
De SCN reguleert waakzaamheid en slapen door het controleren van de activiteit levels van andere gebieden in de hersenen, waaronder de pineal gland (pijnappelklier). Deze laat het hormoon melatonine vrij, wat invloed heeft op het circadiaanse ritme. Melatonine wordt voornamelijk uitgescheiden gedurende de nacht, wat een mens slaperig maakt. De uitscheiding begint 2 à 3 uur voor bedtijd. Melatonine geeft ook feedback door het resetten van de biologische klok. Dit doet het door de effecten op receptoren in de SCN.
Genetica van invloed bij slapen
Er zijn verschillende genen betrokken bij het circadiaans ritme: Tau, clock, period (per) en timeless (tim).
De genen PER en TIM zijn onderzocht bij fruitvliegjes: de genen period en timeless produceren de proteïnen hormonen PER en TIM. De concentratie van deze proteïnen die slaap en inactiviteit promoten, schommelen gedurende de dag. PER en TIM starten met lage concentraties in de ochtend en nemen gedurende de dag toe. Ze vergroten de synthese van de proteïne, maar dit kost tijd en daardoor lopen de proteïne concentraties uren achter. Gedurende de nacht zijn de concentraties hoger, maar dit neemt gedurende de nacht af.
Per → period, het geeft aan dat het tijd is om te slapen. (eigen cyclus)
Tim → timeless, deze aanmaak wordt onderbroken als je licht ziet. (afhankelijk licht)
→ Deze genen oefenen invloed uit op de klok Gene.
Hypothalamus van invloed op slapen
Er zijn twee delen van de hypothalamus betrokken bij slaap:
* Posterior hypothalamus betrokken bij waakzaamheid
* Anterior hypothalamus betrokken bij slaap
De hypothalamus heeft verschillende axonen paden die invloed hebben op arousal en hiermee op de waakzaamheid.
Een pad laat histamine vrij. Dit produceert prikkelende effecten in het brein. Cellen die histamine vrijlaten, zijn actiever tijdens waakzaamheid en altertijd en zijn minder actief wanneer een persoon zich klaarmaakt om te gaan slapen.
Een ander pad laat orexin of hypocretin vrij. De axonen die dit vrijlaten, lopen tot het basale voorbrein en andere gebieden waar zij andere neuronen stimuleren die betrokken zijn bij waakzaamheid. Andere paden vanuit de laterale hypothalamus reguleren cellen in het basale voorbrein. Basale voorbrein cellen hebben axonen die door de thalamus en cerebrale cortex lopen. Sommige van deze axonen scheiden acetylcholine uit wat arousal versterkt.
reticulaire formatie (pontomesencephalon & locus coeruleus)
uit onderzoek blijkt dat de structuur voor waakzaamheid zich in de hersenstam bevindt, tussen de twee doorsneden. Dit gebied is de reticulaire formatie. Een laag activiteit level van de reticulaire formatie produceert slaap en hoge levels produceren waakzaamheid. De neurotransmitters: acetylcholine en glutamaat. De reticulaire formatie wordt vaak gezien als het reticular activating system.
Pontomesencephalon: een deel van de reticulaire formatie die corticale arousal opwekt. Deze neuronen ontvangen input van vele sensorische systemen en genereren eigen spontane activiteiten. Stimulatie van het pontomesecephalon laat een slapend persoon ontwaken of vergroot de alertheid van een wakker persoon. Subsystemen binnen het pontomesencephalon controleren verschillende sensorische output.
Locus coeruleus: een kleine structuur in de pons die meestal inactief is, met name tijdens de slaap. Het straalt uitbarstingen van impulsen uit in reactie op betekenisvolle gebeurtenissen (vooral gebeurtenissen die emotionele arousal veroorzaken). Axonen van dit gebied laten norepinefrine vrij in de cortex. Stimulatie van dit gebied versterkt de opslag van de recente herinneringen. Omdat het inactief is tijdens de slaap is het moeilijker om je dromen te onthouden.
Reticular REM-sleep nuclei
De reticular REM-sleep nuclei zijn betrokken bij de REM-slaap en bevinden zich in de caudale reticulaire formatie. Elke nucleus is betrokken bij de controle van één van de indicaties van de REM-slaap.
GABA
GABA is de belangrijkste remmende neurotransmitter van het brein en is verantwoordelijk voor slaap. Het wordt geproduceerd wanneer je in slaap begint te vallen. Tijdens de slaap zakken de lichaamstemperatuur en de metabolische snelheid. De activiteit van neuronen daalt ook, maar niet zo snel als verwacht. Spontaan actieve neuronen blijven vuren. Neuronen in de sensorische gebieden blijven reageren op geluiden en andere stimuli. De reden dat de mens toch onbewust is, is het inhiberen van de synaptische activiteit door GABA. Wanneer een neuron actief is, breekt GABA de activiteit af en voorkomt dat de stimulatie aan andere neuronen wordt doorgegeven.
