In tijden van (her)examens en deadlines zijn "nachtjes door" voor velen geen uitzondering. Maar wat doet dat zoals met onze hersenen, dat slaaptekort? Een nieuwe studie heeft voor het eerst meet duidelijkheid gebracht rond het precieze effect van slaapdeprivatie. Het team van Luikse en Britse onderzoekers publiceerden hun resultaten recent in het gerenommeerde tijdschrift Science.
Wat gebeurt er met onze hersenen als we gedurende 2 dagen wakker blijven? Eerdere studies hebben reeds aangetoond dat een acuut slaaptekort (zoals bijvoorbeeld na een nachtje door) kan leiden tot een vermindering in cognitie en bijgevolg op een verhoogd risico van menselijke fouten en gezondheidsgevaren. Vaak worden deze negatieve effecten van slaapdeprivatie zuiver toegeschreven aan het tekort aan slaap.
Ondanks het feit dat gedurende de dag er een progressieve opbouw is van de drang om te slapen ('sleep pressure'), blijven mensen zeer goed in staat om te functioneren tot men gaat slapen, in wetenschapsterm de 'biologische nacht' genoemd. Dit laatste wordt veroorzaakt door het feit dat er een continu signaal wordt gegeven door onze biologische klok (ons dag- en nacht ritme of 'circadiaans ritme') om ons wakker te houden en om zo ons functioneren hoog te houden.
Dit signaal neemt gedurende de dag toe en piekt in de vroege avond, een beetje voor het moment dat ons lichaam klaargemaakt wordt om in slaapmodus te gaan (wat meer specifiek gebeurt door een toename in het slaaphormoon 'melatonine'). Dit om onze toenemende slaapdrang gedurende de dag tegen te gaan4, 5, 6. Echter, wanneer de biologische nacht wordt uitgesteld, zullen bijgevolg ook de cognitieve capaciteiten snel en drastisch achteruit gaan.
Dit is gelinkt aan het feit dat er niet alleen een toename is van de slaapdrang, maar ook het afnemen van het signaal uitgestuurd door ons dag- en nacht ritme6, 7. Echter, of en hoe deze interactie tussen homeostatische slaapdrang en onze biologische klok zich afspeelt op het niveau van de hersenen is tot op heden niet gekend.
Om deze vraag te kunnen beantwoorden, hebben onderzoekers 33 proefpersonen in de MRI-scanner gelegd. Meer specifiek hebben de onderzoekers functionele MRI (fMRI) toegepast, een techniek die toelaat om het functioneren van de hersenen in rust of na een bepaalde stimulus of taak in kaart te brengen. De proefpersonen begonnen fris en monter (en hopelijk uitgeslapen) aan het experiment, maar dienden vervolgens gedurende 42 uur (1 dag, 1 nacht en nog 1 dag) wakker te blijven vooraleer ze terug naar bed konden gaan voor een "herstelslaap" van 12u. In totaal kreeg elke proefpersoon 13 scans: 12 scans tijdens de periode van slaaptekort (overeengestemd met de 'melatonine'-cyclus) en 1 scan na hun herstelslaap.
De onderzoekers vonden dat de activiteit van voornamelijk de 'subcorticale' regio's (=regio's gelegen dieper in de hersenen, onder de hersenschors), een circadiaans patroon volgden (dus het 24u ritme wat dag en nacht voorstelt) en waarvan de precieze timing verschillend was voor elke hersenregio. Bovendien kwam deze ritmische modulatie van de hersenactiviteit ook overeen met het 'melatonine' profiel (Figuur 3).
Andere hersenregio's, voornamelijk in de frontale delen van het brein, toonden dan weer een afname in activiteit, die overeenkwam met de tijd die iemand reeds wakker was (dus hoe langer een persoon wakker was, hoe minder hersenactiviteit hier gezien kon worden). Na de herstelslaap ging de hersenactiviteit in deze regio's -gelukkig- terug naar het niveau van voor het slaaptekort. Een derde groep hersenregio's vertoonden dan weer een patroon wat overeenkwam met een combinatie van het ritmische circadiaanse ritme en een afname in activiteit gerelateerd aan de tijd die iemand reeds wakker was.
Figuur 3 (onder): Het effect van slaaptekort op hersenactiviteit weergegeven. De verschillende kleuren tonen de hersenactiviteit tijdens een bepaalde fase van het melatonine-profiel (DLMO). (Bron figuur: Muto et al, Science, 2016.)
Bovendien, en redelijk onverwacht, vonden de onderzoekers ook dat het effect van slaaptekort op hersenactiviteit veel meer verspreid was over verschillende hersenregio's wanneer de proefpersonen een gemakkelijke cognitieve taak deden (bijvoorbeeld een test waarbij de reactietijd opgemeten wordt bij een bepaalde taak) dan wanneer er meer complexere geheugentaken uitgevoerd werden.
Deze fascinerende resultaten tonen voor het eerst de interactie aan tussen de tijd die we reeds wakker zijn (en dus onze "drang tot slapen") en onze biologische klok. Bovendien tonen ze aan dat het functioneren van onze hersenen voortdurend beïnvloed wordt door deze twee factoren, en dit afhankelijk van de specifieke hersenregio's die bekeken worden. Bovendien kunnen deze resultaten implicaties hebben voor mensen die vaak met slaaptekort te maken krijgen, zoals het geval bij shiftwerkers, jet lag, slaapstoornissen en ouderdom.
