Om de fysiologie van de slaap te begrijpen, moeten we de fysiologie van de hersenen begrijpen, omdat de meest uitgesproken fysiologische veranderingen in de slaap in de hersenen plaatsvinden.
De hersenen gebruiken aanzienlijk minder energie tijdens de slaap dan wanneer ze wakker zijn, vooral tijdens de non-REM-slaap. In gebieden met verminderde activiteit herstelt de hersenen de voorraad ATP (adenosine trifosfaat) – de molecule die wordt gebruikt voor de opslag en het transport van energie op korte termijn. In rustige waaktoestand zijn de hersenen verantwoordelijk voor 20% van het energieverbruik van het lichaam, waardoor deze vermindering een merkbaar effect heeft op het totale energieverbruik.
Slaap verhoogt de sensorische drempel, wat betekent dat slapende personen minder prikkels waarnemen, maar over het algemeen nog steeds kunnen reageren op luide geluiden en andere opvallende sensorische gebeurtenissen.
Tijdens de trage-golfslaap scheiden mensen uitbarstingen van groeihormoon af.
Alle slaap, zelfs overdag, wordt geassocieerd met de afscheiding van prolactine.
Belangrijke fysiologische methoden voor het monitoren en meten van veranderingen tijdens de slaap omvatten:
– EEG – elektro-encefalografie van hersengolven,
– EOG electrooculografie van oogbewegingen, en
– EMG elektromyografie van skeletspieractiviteit.
Gelijktijdige verzameling van deze metingen wordt (PSG) polysomnografie genoemd, een type slaaponderzoek dat kan worden uitgevoerd in een gespecialiseerd slaaplaboratorium.
Slaaponderzoekers gebruiken ook:
– vereenvoudigd EKG – elektrocardiografie voor hartactiviteit en
– actigrafie voor motorische bewegingen.
HERSENGOLVEN TIJDENS SLAAP
De elektrische activiteit die op een EEG te zien is, vertegenwoordigt hersengolven. De amplitude van EEG-golven bij 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 slaapfasen en elke golfvorm heeft een andere frequentie en amplitude:
– ALFA GOLVEN worden gezien wanneer een persoon in een rusttoestand is, maar nog steeds volledig bewust is. Hun ogen kunnen gesloten zijn en hun hele lichaam rust en is relatief stil, waarbij het lichaam begint te vertragen.
– BÈTA GOLVEN nemen alfa golven over wanneer een persoon zijn aandacht ergens op richt, bijvoorbeeld bij het voltooien van een taak of het zich concentreren op iets. Bètagolven bestaan uit de hoogste frequenties en de laagste amplitude, en komen voor wanneer een persoon volledig alert is.
– GAMMA GOLVEN worden gezien wanneer een persoon zeer gefocust is op een taak of al zijn concentratie gebruikt.
– THETA GOLVEN komen voor tijdens de periode dat een persoon wakker is, en ze blijven overgaan in fase 1 van de slaap en in fase 2.
– DELTA GOLVEN worden gezien in de slaapfasen 3 en 4 wanneer een persoon in zijn diepste slaap is.
NON-REM- EN REM-SLAAP
Slaap is verdeeld in twee brede types: non-rapid eye movement (non-REM of NREM) slaap en rapid eye movement (REM) slaap. Non-REM en REM-slaap zijn zo verschillend dat fysiologen ze identificeren als verschillende gedragstoestanden.
NON-REM-slaap treedt eerst op en wordt na een overgangsperiode slow-wave slaap of diepe slaap genoemd. Tijdens deze fase dalen de lichaamstemperatuur en de hartslag en verbruikt de hersenen minder energie.
REM-SLAAP, 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 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 wanneer iemand vanuit een diepe slaap terugkeert naar stadium 2 of 1. Er is meer diepe slaap (stadium N3) eerder in de nacht, terwijl het aandeel REM-slaap toeneemt in de twee cycli vlak voor het natuurlijke ontwaken.
ONTWAKEN
Ontwaken kan het einde van de slaap betekenen, of gewoon een moment om de omgeving te verkennen en de lichaamspositie aan te passen voordat je weer in slaap valt. Slapers ontwaken meestal kort na het einde van een REM-fase of soms midden in REM. Interne circadiane indicatoren, samen met een succesvolle vermindering van de homeostatische slaapbehoefte, brengen doorgaans ontwaken en het einde van de slaapcyclus teweeg. Ontwaken omvat verhoogde elektrische activatie in de hersenen, beginnend met de thalamus en zich verspreidend door de cortex.
Tijdens een normale nachtrust wordt er niet veel tijd in wakkere toestand doorgebracht. Uit verschillende slaapstudies die zijn uitgevoerd met behulp van elektro-encefalografie, is gebleken dat vrouwen 0-1% van hun nachtelijke slaap wakker zijn, terwijl mannen 0-2% van die tijd wakker zijn. Bij volwassenen neemt de waakzaamheid toe, vooral in latere cycli. Een studie toonde 3% waaktijd aan in de eerste negentig minuten durende slaapcyclus, 8% in de tweede, 10% in de derde, 12% in de vierde en 13-14% in de vijfde. Het grootste deel van deze waaktijd vond plaats kort na de REM-slaap.
Tegenwoordig worden veel mensen wakker met een wekker, maar mensen kunnen er ook betrouwbaar voor zorgen dat ze op een bepaald tijdstip wakker worden zonder wekker. Velen slapen heel anders op werkdagen dan op vrije dagen, een patroon dat kan leiden tot chronische circadiane desynchronisatie. Veel mensen kijken regelmatig naar 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 het slaapstadium bij het ontwaken een belangrijke factor is bij het versterken van slaapinertie.
Factoren die de alertheid na het ontwaken bepalen, zijn onder meer de hoeveelheid/kwaliteit van de slaap, de fysieke activiteit van de dag ervoor, een koolhydraatrijk ontbijt en een lage bloedglucose respons daarop.
HERSENSTRUCTUREN BETROKKEN BIJ SLAAP
Verschillende hersenstructuren zijn betrokken tijdens de slaap.
DE HYPOTHALAMUS, een pinda-vormige structuur diep in de hersenen, bevat groepen zenuwcellen die fungeren als controlecentra die de slaap en arousal beïnvloeden. Binnen de hypothalamus bevindt zich de suprachiasmatische nucleus (SCN) – clusters van duizenden cellen die informatie over blootstelling aan licht rechtstreeks van de ogen ontvangen en je gedragsritme controleren. Sommige mensen met schade aan de SCN slapen de hele dag onregelmatig omdat ze hun circadiane ritme niet kunnen afstemmen op de licht-donkercyclus. De meeste blinde mensen behouden enig vermogen om licht waar te nemen en kunnen hun slaap-waakcyclus aanpassen.
DE HERSENSTAM, aan de basis van de hersenen, communiceert met de hypothalamus om de overgangen tussen waken en slapen te controleren. De hersenstam omvat structuren die de pons, medulla en middenhersenen worden genoemd. Slaapbevorderende cellen in de hypothalamus en de hersenstam produceren een chemische stof in de hersenen die GABA wordt genoemd, die de activiteit van arousal-centra in de hypothalamus en de hersenstam vermindert. De hersenstam, vooral de pons en medulla, speelt ook een speciale rol in de REM-slaap; het stuurt signalen om spieren te ontspannen die essentieel zijn voor lichaamshouding en ledemaatbewegingen, zodat we onze dromen niet uitleven.
DE THALAMUS fungeert als een relais voor informatie van de zintuigen naar de hersenschors – de bedekking van de hersenen die informatie interpreteert en verwerkt van korte- naar langetermijngeheugen. Tijdens de meeste stadia van de slaap wordt de thalamus rustig, waardoor je de buitenwereld kunt uitschakelen. Maar tijdens de REM-slaap is de thalamus actief en stuurt hij beelden, geluiden en andere sensaties naar de cortex die onze dromen vullen.
DE EPIFYSE, gelegen in de twee hersenhelften, ontvangt signalen van de SCN en verhoogt de productie van het hormoon melatonine, dat je helpt 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 donker.
DE BASALE VOORHERSENEN, in de buurt van de voorkant en de onderkant van de hersenen, bevorderen ook slaap en waakzaamheid, terwijl een deel van de middenhersenen fungeert als een arousal-systeem. De afgifte van adenosine (een chemisch bijproduct van cellulair energieverbruik) uit cellen in de basale voorhersenen en waarschijnlijk andere regio's ondersteunt je slaapdrang. 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 slaap nu duidelijker is geworden. Zo niet, dan staan we open voor verdere vragen die u heeft.