Om de fysiologie van de slaap te begrijpen, moeten we de fysiologie van de hersenen begrijpen, want de meest uitgesproken fysiologische veranderingen in de slaap vinden plaats in de hersenen.
De hersenen verbruiken aanzienlijk minder energie tijdens de slaap dan wanneer ze wakker zijn, vooral tijdens de niet-REM slaap. In gebieden met verminderde activiteit herstellen de hersenen hun voorraad ATP (adenosinetrifosfaat) - de molecule die wordt gebruikt voor kortetermijnopslag en -transport van energie. In rustige wakkere toestand zijn de hersenen verantwoordelijk voor 20% van het energieverbruik van het lichaam, dus deze vermindering heeft een merkbaar effect op het totale energieverbruik.
Slaap verhoogt de zintuiglijke drempel, wat betekent dat slapende mensen minder prikkels waarnemen, maar over het algemeen nog wel kunnen reageren op harde geluiden en andere opvallende zintuiglijke gebeurtenissen.
Tijdens de trage slaap scheiden mensen uitbarstingen van groeihormoon af.
Alle slaap, zelfs overdag, gaat gepaard met de afscheiding van prolactine.
De belangrijkste fysiologische methoden voor het monitoren en meten van veranderingen tijdens de slaap zijn:
- EEG - elektro-encefalografie van hersengolven,
- EOG elektro-oculografie van oogbewegingen, en
- EMG elektromyografie van skeletspieractiviteit.
Het gelijktijdig verzamelen van deze metingen wordt (PSG) polysomnografie genoemd, een type slaaponderzoek dat kan worden uitgevoerd in een gespecialiseerd slaaplaboratorium.
Slaaponderzoekers gebruiken ook:
- vereenvoudigde EKG - elektrocardiografie voor hartactiviteit en
- actigrafie voor motorische bewegingen.
HERSENGOLVEN IN SLAAP
De elektrische activiteit die te zien is op een EEG vertegenwoordigt hersengolven. De amplitude van EEG-golven op een bepaalde frequentie komt overeen met verschillende punten in de slaap-waakcyclus, zoals slapen, wakker zijn of in slaap vallen.
Alfa-, bèta-, theta-, gamma- en deltagolven worden allemaal gezien in de verschillende stadia van de slaap en elke golfvorm heeft een andere frequentie en amplitude:
- ALPHA GOLVEN worden gezien wanneer iemand in rusttoestand is, maar nog volledig bij bewustzijn. De ogen kunnen gesloten zijn en het hele lichaam is in rust en relatief stil, waarbij het lichaam begint te vertragen.
- BETA GOLVEN nemen alfa golven over wanneer een persoon aandachtig is, zoals bij het voltooien van een taak of het concentreren op iets. Bèta-golven bestaan uit de hoogste frequenties en de laagste amplitude en treden op wanneer iemand volledig alert is.
- GAMMA GOLVEN worden waargenomen wanneer iemand zeer geconcentreerd bezig is met een taak of al zijn concentratie gebruikt.
- THETA GOLVEN komen voor tijdens de periode dat iemand wakker is, en ze gaan verder met de overgang naar fase 1 van de slaap en fase 2.
- DELTA WAVES treden op in fase 3 en 4 van de slaap wanneer iemand in zijn diepste slaap is.
NIET-REM EN REM SLAAP
Slaap wordt onderverdeeld in twee grote types: niet-snelle oogbewegingen (non-REM of NREM) slaap en snelle oogbewegingen (REM) slaap. Niet-REM en REM slaap zijn zo verschillend dat fysiologen ze als verschillende gedragstoestanden identificeren.
De NREM-slaap treedt eerst op en na een overgangsperiode wordt het de trage slaap of diepe slaap genoemd. Tijdens deze fase dalen de lichaamstemperatuur en hartslag en verbruiken de hersenen minder energie.
De REMSLAAP, ook bekend als paradoxale slaap, vertegenwoordigt een kleiner deel van de totale slaaptijd. Het is de belangrijkste gelegenheid voor dromen (of nachtmerries) en wordt geassocieerd met gedesynchroniseerde en snelle hersengolven, oogbewegingen, verlies van spierspanning en opschorting van de homeostase.
De SLAAPCYCLUS van afwisselend NREM en REM slaap duurt gemiddeld 90 minuten en komt 4-6 keer voor tijdens een goede nachtrust.
De American Academy of Sleep Medicine (AASM) verdeelt NREM in drie stadia: N1, N2 en N3, waarvan de laatste ook wel deltaslaap of trage-golfslaap wordt genoemd.
De hele periode verloopt normaal gesproken in de volgorde N1 → N2 → N3 → N2 → REM.
De REM-slaap treedt op als een persoon terugkeert naar stadium 2 of 1 vanuit een diepe slaap. Er is een grotere hoeveelheid diepe slaap (stadium N3) vroeger in de nacht, terwijl het aandeel van de REM-slaap toeneemt in de twee cycli net voor het natuurlijk ontwaken.
WAKKER WORDEN
Wakker worden kan het einde van de slaap betekenen, of gewoon een moment om de omgeving te overzien en de lichaamshouding aan te passen voordat je weer in slaap valt. Slapers ontwaken meestal kort na het einde van een REM-fase of soms midden in een REM-fase. Interne circadiane indicatoren, samen met een succesvolle vermindering van de homeostatische slaapbehoefte, zorgen meestal voor het ontwaken en het einde van de slaapcyclus. Ontwaken gaat gepaard met een verhoogde elektrische activering in de hersenen, die begint in de thalamus en zich verspreidt door de cortex.
Tijdens een normale nachtrust wordt er niet veel tijd doorgebracht in waaktoestand. In verschillende slaapstudies die zijn uitgevoerd met behulp van elektro-encefalografie, is vastgesteld dat vrouwen 0-1% wakker zijn tijdens hun nachtelijke slaap, terwijl mannen in die periode 0-2% wakker zijn. Bij volwassenen neemt het wakker zijn toe, vooral in latere cycli. Eén studie vond 3% wakkere tijd in de eerste slaapcyclus van negentig minuten, 8% in de tweede, 10% in de derde, 12% in de vierde en 13-14% in de vijfde. Het grootste deel van deze wakkere tijd deed zich voor kort na de REM-slaap.
Tegenwoordig worden veel mensen wakker met een wekker, maar mensen kunnen zichzelf ook op een bepaalde tijd wakker maken zonder dat er een wekker nodig is. Velen slapen heel anders op werkdagen dan op vrije dagen, een patroon dat kan leiden tot chronische circadiane desynchronisatie. Veel mensen kijken regelmatig naar de televisie en andere schermen voordat ze naar bed gaan, een factor die de verstoring van de circadiane cyclus kan verergeren. Wetenschappelijke studies over slaap hebben aangetoond dat de slaapfase bij het ontwaken een belangrijke factor is in het versterken van slaapinertie.
Determinanten van alertheid na het ontwaken zijn onder andere de hoeveelheid/kwaliteit van de slaap, fysieke activiteit de dag ervoor, een koolhydraatrijk ontbijt en een lage bloedsuikerreactie daarop.
HERSENSTRUCTUREN BETROKKEN BIJ SLAAP
Tijdens de slaap zijn verschillende hersenstructuren betrokken.
DE HYPOTHALAMUS, een structuur ter grootte van een pinda diep in de hersenen, bevat groepen zenuwcellen die fungeren als controlecentra die slaap en opwinding beïnvloeden. Binnen de hypothalamus bevindt zich de suprachiasmatische kern (SCN) - clusters van duizenden cellen die informatie over lichtblootstelling rechtstreeks van de ogen ontvangen en je gedragsritme regelen. Sommige mensen met schade aan de SCN slapen de hele dag door onregelmatig omdat ze niet in staat zijn hun circadiane ritme af te stemmen op de licht-donkercyclus. De meeste blinde mensen behouden enig vermogen om licht waar te nemen en zijn in staat om hun slaap/waakcyclus aan te passen.
DE HERSenstAM, aan de basis van de hersenen, communiceert met de hypothalamus om de overgang tussen waken en slapen te regelen. De hersenstam bestaat uit structuren die de pons, medulla en middenhersenen worden genoemd. Slaapbevorderende cellen in de hypothalamus en de hersenstam produceren een chemische stof in de hersenen genaamd GABA, die de activiteit van de opwindingscentra in de hypothalamus en de hersenstam vermindert. De hersenstam, vooral de hersendelen en het merg, speelt ook een speciale rol in de REM-slaap; het stuurt signalen om spieren te ontspannen die essentieel zijn voor de lichaamshouding en bewegingen van ledematen, zodat we onze dromen niet uitvoeren.
DE THALAMUS fungeert als doorgeefluik voor informatie van de zintuigen naar de hersenschors - het hersengedeelte dat informatie van het korte- naar het langetermijngeheugen interpreteert en verwerkt. Tijdens de meeste fases van de slaap is de thalamus rustig, zodat je de buitenwereld kunt buitensluiten. Maar tijdens de REM-slaap is de thalamus actief en stuurt hij beelden, geluiden en andere sensaties die onze dromen vullen naar de cortex.
De Pijnappelklier, die zich in de twee hersenhelften bevindt, ontvangt signalen van de SCN en verhoogt de productie van het hormoon melatonine, dat helpt om in slaap te vallen zodra het licht uitgaat. Mensen die hun gezichtsvermogen hebben verloren en hun natuurlijke waak-slaapcyclus niet kunnen coördineren met behulp van natuurlijk licht, kunnen hun slaappatroon stabiliseren door elke dag op hetzelfde tijdstip kleine hoeveelheden melatonine in te nemen. Wetenschappers geloven dat pieken en dalen van melatonine in de loop van de tijd belangrijk zijn om het circadiane ritme van het lichaam af te stemmen op de externe cyclus van licht en duisternis.
De basale voorhersenen, aan de voorkant en onderkant van de hersenen, bevorderen ook slaap en waakzaamheid, terwijl een deel van de middenhersenen fungeert als een opwekkingssysteem. Het vrijkomen van adenosine (een chemisch bijproduct van cellulair energieverbruik) uit cellen in de basale voorhersenen en waarschijnlijk andere gebieden ondersteunt je slaapdrift. Cafeïne gaat slaperigheid tegen door de werking van adenosine te blokkeren.
DE AMYGDALA, een amandelvormige structuur die betrokken is bij het verwerken van emoties, wordt steeds actiever tijdens de REM-slaap.
Ik hoop dat de fysiologie van de slaap nu beter wordt begrepen. Zo niet, dan staan we open om samen met u aanvullende vragen te onderzoeken.