Het belang van slaap voor onze hersenen

Slaap is voor veel mensen iets waar ze niet over na hoeven te denken, het gaat vanzelf. Soms lijkt het haast een verspilling van tijd. Als je met minder slaap zou kunnen, zou je meer kunnen doen op een dag is soms de gedachte. Voor anderen is slaap een gevoelig thema. Alles draait om slaap, of beter gezegd om de angst weer niet te kunnen slapen.

Goede slaap is een van de grondpijlers van goede gezondheid. Zonder goede slaap kan ons lichaam niet herstellen, opruimen, vernieuwen, verwerken, of leren. Ook voor herstel van ziekte is slaap van uitermate groot belang en staat slechte slaap herstel duidelijk in de weg.

Opbouw van slaap

Slaap is een complex proces, dat normaliter volgens een vast patroon verloopt. Zo is slaap opgebouwd uit verschillende fases (cycli).

Slaap cycli zijn regelmatige sequenties van hersengolven. Een slaapcyclus duurt gemiddeld 90 tot 120 minuten. Per nacht (van 7-9 uur slaap) doorlopen wij 4 tot 6 slaapcycli. De eerste cyclus van de nacht is vaak de kortste 70-100min, daarna worden de cycli langer 90-120.

Een slaapcyclus bestaat uit 4 verschillende stadia. De duur van deze stadia per slaapcyclus verandert in de loop van de nacht.

Stadia per slaapcyclus

1. Fase N1: inslaapfase/lichte slaap, duur ca. 5-10 minuten, je gedachten komen tot rust, je lichaam begint te ontspannen, maar je bent snel weer wakker, als je iets hoort, of vergeten bent. Ook deze eerste fase herhaal je meerdere keren per nacht. Je bent dan makkelijk wakker te krijgen door geluidjes of verstoringen.
2. Fase N2: lichte slaap, duur 10-60 minuten, de hersengolven worden langzamer, maar er ontstaan ook plotselinge pieken van hersengolven, je spieren beginnen te ontspannen, oogbewegingen stoppen. Men denkt dat deze pieken een rol spelen bij de geheugenconsolidatie waar herinneringen vastgelegd worden. De fase 2 wordt in de loop van de nacht langer. Wij brengen ongeveer de helft van onze slaap door in fase 2.

“Power naps” bevatten met name lichte slaap, als je te lang blijft liggen val je in diepere slaap en is het moeilijk om weer wakker te worden.

3. Fase N3 bevat de overgangsfase naar diepe slaap en diepe slaap zelf. De duur bedraagt tussen de 20-40 minuten. Deze fase wordt ook slow wave slaap (minder dan 1 Hz), of deltagolven slaap genoemd. Het is moeilijk om wakker te worden in deze fase, het lichaam is compleet ontspannen, de ademhaling is rustig, hartslag en lichaamstemperatuur gaan omlaag. Tijdens deze fase worden groeihormonen aangemaakt, het immuunsysteem gaat aan. Je lichaam heeft nu tijd en energie om op te ruimen (ook amyloid beta plaque), reparatie van weefsel en spieren uit te voeren. Deze fase is essentieel voor gezondheid en herstel.
4. REM slaap. REM slaap duurt tussen de 10 en 60 minuten. Dit is de belangrijkste droom fase, waarbij de hersenactiviteit nog het meest lijkt op die als we wakker zijn. De hartslag gaat omhoog, ademhaling kan onregelmatig worden. REM slaap wordt als heel belangrijk gezien voor onze cognitieve functies, zoals leren, creativiteit en geheugen/ herinneringen verwerken, en opslaan. Wij kunnen ook in andere stadia dromen, maar tijdens de REM slaap dromen wij het meest intensief. Aan het begin van de nacht hebben we meer diepslaap, aan het eind van de nacht meer REM slaap. Een aansturings-factor hierbij is de lichaamstemperatuur. Is de lichaamstemperatuur laag en dat is meestal in de vroege ochtend rond 5 uur, dan hebben wij lange en intensieve REM-slaap periodes. Tijdens REM slaap zelf heeft het lichaam geen mogelijkheid om de temperatuur te reguleren (wat hij normaal wel kan door te rillen, of te zweten) en is de thermosensitiviteit (het voelen van de temperatuur) verstoord. Omgekeerd als het kouder dan normaal, of warmer dan normaal is en dus thermoregulatie nodig is, komen we ook minder in REM slaap.

Als je je lichaam opwarmt, door middel van een bad 1-8 uur voordat je naar bed gaat, bevordert dat de Niet-REMslaap fases (diepslaap) en vermindert de REM slaap. Waarschijnlijk boots je hiermee het effect na wat normaliter ook op natuurlijke wijze gebeurt. Twee uur voordat we moe worden en zin hebben om naar bed te gaan verwijden onze vaten zich namelijk, om zo meer lichaamswarmte kwijt te kunnen, waardoor we moe worden en zin krijgen om slapen te gaan. Het temperatuur ritme verschilt tussen ochtend en avondmensen. Als je niet op tijd gaat slapen dan raakt het temperatuurritme van je lichaam verstoord.

De eerste 3 slaapcycli dat zijn de eerste 4 tot 6 uur – van de slaap – worden “kernslaap” genoemd. Het grootste gedeelte van de diepslaap en de REM slaap gebeuren in deze periode. De kernslaap is de belangrijkste slaap voor gegevensverwerking en lichaamsherstel. De laatste 1-3 fases naar ochtend toe bevatten vooral lichte slaap en REM slaap. Deze fase wordt nu als minder belangrijk gezien en daarom “restslaap” genoemd.

Na het doorlopen van een slaapcyclus slapen we even heel licht, of worden zelfs wakker. Hoe fit en uitgeslapen wij ons ochtends voelen kan ook samenhangen met in welke fase we wakker worden.

Slaapcycli verschillen per persoon, per nacht, per leeftijd en worden beïnvloed door alcohol of koffieconsumptie, het stressniveau, ziekte, slaapapneu en restless leg syndroom. Als we ouder worden veranderen de duur en de timing van onze slaapcycli de slaapcycli worden langer, maar de tijd dat wij in REM slaap en diepe slaap zijn worden korter.

Maar wanneer moet je dan naar bed om voldoende diepe slaap te hebben en maakt het uit hoe laat je naar bed gaat?

Circadiaans ritme wat is dat?

Om te weten wanneer we naar bed moeten hebben wij een klok ingebouwd in ons lichaam. Onze intern klok reguleert de timing van het circadiaans rimte. Een proces samengesteld uit hersengolven, en hormonen (met name melatonine en cortisol) en lichaamstemperatuur dat mede aan wordt gestuurd door licht, donker en temperatuur. Alles komt samen in de commandocentrale de suprachiasmatic nucleus  in de hersenen. Deze hersenkern ontvangt input van onze optische zenuw over licht en donker en zet dat om in hormoon boodschappers, die de rest van de cellen in het lichaam informeren over hoe laat het is. Externe factoren zoals de oranje kleur van de ondergaande zon, zetten de melatonine productie aan en maken ons (onder ander door het verlagen van onze lichaamstemperatuur zoals boven beschreven) slaperig. Iedereen heeft een andere tijdklok (chronotype) (1). Je hebt de ochtendmensen, waar de tijd sneller loopt en de dag vroeger begint en je hebt avondmensen, waar de dag later begint. Bij ochtendmensen is de lichaamstemperatuur het laagst rond half vier ‘s morgens, bij avondmensen is dat iets later, zo rond half zes. Het ritme tussen de twee groepen verschilt ca. 2-3 uur. Maar wat interessant is het subjectieve gevoel (het gevoel dat je slaperig bent en het gevoel dat je hoog alert bent) verschilt 9 uur tussen ochtend en avondmensen! Waar de meeste ochtendmensen aangaven dat ze zich rond 14:00 het meest alert voelen en rond 22:00 uur het meest slaperig. Gaven avondmensen aan om zich juist rond 22:00 uur het meest wakkere te voelen (2). Terwijl de slaapneiging (de bereidheid om slaap toe te laten) bij de ochtendmensen op zijn hoogst was rond half tien ‘s avonds en bij de avondmensen rond half twaalf.

Voor ochtendmensen is het dus belangrijk dat ze op tijd naar bed gaan, anders raakt hun normale slaapritme verstoord (ze komen te snel in een fase met lange REM-slaap). Avondmensen hebben iets meer speling.

De hoeveelheid slaap die iemand precies nodig heeft, verschilt per persoon en is deels genetisch bepaald.

Het lichaam begint melatonine uit te schutten rond 9 uur ‘s avonds en stopt ermee rond 7:30 ‘s ochtends. Afhankelijk of je een dag-, of nachtmens bent kun je dan het best tussen 6:30 en 7:00 wakker worden en tussen 21 uur en 22:45 beginnen met “winding downtime” de uitschakelfase (geen blauw licht meer, niet meer eten, niet meer sporten) en tussen 22:00 en 23:00 naar bed gaan en dat 7 dagen per week. Je lichaam heeft geen weekeind instellingen.

Interessant om te weten; onze innerlijke klok werkt ook als het niet donker wordt en een cyclus bedraagt eigenlijk 24.3 uur. Dus als er geen verschil in licht of temperatuur is houdt ons lichaam ook een slaap en waakritme aan de timing verschuift dan elke keer een klein beetje omdat 1 cyclus niet precies 24 uur bedraagt (3) (4).

Ziekte, stress, blauw licht (‘s avonds naar een beeldscherm staren) en nachtwerk kunnen je circadiaans ritme compleet verstoren, waardoor je niet op de juiste tijd in slaap kunt vallen en ‘s ochtends, als je uit bed moet, niet meer goed wakker kunt worden. De lengte van je slaapfases verandert dan en je slaapcycli raken verstoord. Verstoorde slaap verhoogd de afgifte van cytokines waardoor ontsteking in je lichaam verergert en symptomen van chronische ontstekings- ziektes zoals reumatische artritis, fibromyalgie en chronisch vermoeidheidssyndroom verergeren.

Getouwtrek om energie

Overdag gebruiken onze hersenen en spieren de meest energie en hoort het immuunsysteem rustig te zijn. Ook is cortisol overdag hoger dan ‘s nachts en cortisol zorgt, naast dat wij actief zijn, ook voor een onderdrukking van het immuunsysteem. ‘s Nachts als onze hersenen (denkactiviteit), spieren en onze darm tot rust mogen komen is er genoeg energie voor het immuunsysteem om aan te gaan. Dan wordt het lichaam opgeruimd, kunnen reparatiewerkzaamheden worden uitgevoerd en fouten hersteld.

Als er ziekte is gaat het immuunsysteem aan en zorgt voor ontsteking, of de aanmaak van antilichamen om de vijand te verdrijven (bijvoorbeeld griepvirus). Vooral het adaptieve immuunsysteem (het gerichte immuunsysteem dat onthoud hoe de vijand eruit ziet en deze gericht uitschakelt) wordt verbeterd door robuuste slaap. De kans op infectie vergroot bij slaaptekort. Met name diepslaap geeft het immuunsysteem meer ruimte en energie om infecties tegen te gaan. Bij gezonde mensen neemt de ontsteking naar de ochtend toe weer af, bij slaap tekort kan het immuunsysteem zijn taak niet af maken en blijft het op een laag pitje actief (5).

Schoonmaak van de hersenen het glymfatisch systeem.

In onze lichaam hebben we het lymfesysteem, dat voor afvoer van afvalstoffen zorgt. Onze hersenen hebben echter geen lymfevaten (dachten we lange tijd), maar zijn wel heel actief en produceren hierdoor ook veel afvalstoffen. Pas sinds kort weten wij hoe onze hersenen deze afvalstoffen kwijtraken. Een ingenieus systeem zorgt ervoor dat onze hersenen ‘s nachts schoon worden gespoeld (6). Tijdens de diepslaap verandert de doorbloeding van de hersenen. De doorbloeding wordt minder (25%) waardoor meer ruimte vrijkomt rond om de bloedvaten voor het hersenvocht (7). Vanuit de 4 holle ruimtes in de hersenen (ventrikels) die gevuld zijn met hersenvloeistof wordt de vloeistof in pulserende bewegingen naar ruimte tussen de hersenvliezen (die buiten om de hersenen liggen) gestuurd. Van daaruit gaat het vloeistof verder langs de aderen en via een poortje (aquaporin kanalen) de hersenen in. Tegelijkertijd veranderen “ondersteunende hersencellen” de gliacellen van omvang. Ze krimpen waardoor de hersenen 60% kleiner worden en meer ruimte vrijkomt tussen de hersencellen. Het interstitiële vloeistof (vloeistof dat tussen de cellen zit) krijgt zo meer ruimte en kan afval uit de cellen en synapsen opnemen en afvoeren via ruimte rond om de venen en de hersenzenuwen (8).

Slaap en Alzheimer

Ook de eiwitplaque, die geassocieerd wordt met Alzheimer (amyloid beta plaque) en zich opstapelt tussen de hersencellen en de informatieoverdracht van een cel naar de volgende verstoord, wordt dan opgeruimd. Slaap heeft hiermee enorme invloed op hoe gezond onze hersenen ouder worden. Bij mensen met chronisch slaap tekort is dan ook een veel grotere hoeveelheid amyloid beta aangetroffen, dan in mensen die wel goed slapen. Men denkt ook dat een ophoping van amyloid beta en tau eiwitten eerder komt door verminderde afvoer dan door vermeerderde aanmaak.

Eerst dacht men dat alle afvalstoffen via poortjes (meningual sinusses) in de hersenvliezen en transporteurs in de wand van de venen in de venen worden gesluisd en afgevoerd. Een derde weg is via de neus. Nu denkt men dat het grootste gedeelte toch via lymfevaten rond om de hersenen wordt afgevoerd.

Men dacht lang dat de hersenen een eigen systeem zijn dat niets met rest van het lichaam te maken heeft (immune-privileged organ). De ontdekking van een lymfesysteem tussen de hersenvliezen die al eind 18de eeuw plaatsvond, paste niet in dit denkmodel en werd dan ook (bijna 200 jaar) ter zijde geschoven. Pas nu, met veel geavanceerdere apparatuur, is men erachtergekomen dat er daadwerkelijk lymfevaten zitten in de hersenen, die immuuncellen en molecules van de ruimte tussen de hersenvliezen naar de cervicale lymfeklieren aan de zijkant van onze hals afvoeren (9).

Hier een kort video over het glymfatisch systeem

Voor het gezond houden van onze hersenen is goede werking van de lymfeklieren in de hals en de afvoer van afvalstoffen uit de hersenen belangrijk. Een verstoring van de afvoer zou een rol kunnen spelen bij het ontstaan van bepaalde aandoeningen, bijvoorbeeld autisme. Dit onderzoek van Ruggiero (10) suggereert dat problemen in de hersenen van kinderen met autisme mogelijk veroorzaak worden door de verstoorde afvoer van lymfevocht/ afvalstoffen uit de hersenen. Andere symptomen die vaak gepaard gaan met autisme zoals oorontsteking, keelontsteking, opgezette keel/neusamandelen de lymfeklieren zouden dit afvoersysteem nog verder kunnen belasten. Ook voor ziektes als MS, infecties van de hersenen, en ontsteking in de hersenen zou kunnen worden beïnvloed door de werking van het lymfesysteem in de hersenen.

Wat doet chronisch slaaptekort met ons lichaam en onze hersenen?

Als iemand zijn eigen circadiaans ritme niet volgt, of relatief gezien (afhankelijk van zijn natuurlijke behoefde) te weinig slaapt, heeft dat een negatieve invloed op zijn gezondheid.

Het beïnvloed onze lichaam zelfs op cel-niveau. Elke cel heeft meerdere energiecentrales (mitochondriën) slapen we minder dan we nodig hebben worden bevatten de mitochondriën minder gezonde DNA. De hoeveelheid gezonde DNA in de mitochondriën wordt als maatstaf voor cel veroudering gezien. In een studie met eeneiige tweelingen, waar een korter sliep dan de ander, zag men dat de cellen van degenen met kortere slaap evenveel/weinig gezonde DNA bevatten dan cellen van mensen 10 jaar ouder zijn. Dus slaaptekort bevordert de veroudering van onze cellen (11).

Ook pijn en slaap zijn nauw met elkaar verbonden (12). Pijn zorgt voor slaapproblemen en slaapproblemen zorgen voor het ontstaan, voortduren, verergeren van pijnklachten. Slechte slaap heeft een groter invloed op chronische pijnklachten dan anders om (13).

Verstoring van slaap kan ontsteking in de hersenen veroorzaken met name in de Hippocampus die waar ons langetermijngeheugen ligt (14). Ook kan slaaptekort de bloedhersen-barrière verstoren waardoor stoffen in de hersenen terecht kunnen komen die daar niet horen en auto-immuun reacties tegen cellen in de hersenen kunnen ontstaan (15).

Bijna alle ziektes vragen om een aanpak van slaapproblemen. Voor sommige aandoeningen is het extra belangrijk zoals auto-immuunziekte, diabetes, hart en vaat ziektes, ontsteking in de hersenen, infecties, obesitas, depressie

Voor andere aandoeningen zijn slaapproblemen een van de vroegste symptomen van de ziekte, bijvoorbeeld Parkinson (16).

Wil je gezond blijven en gezond ouder worden? Maak slapen dan een prioriteit!

Bronnen:

1. The Temperature Dependence of Sleep (2019) E.C. Harding, N.P. Franks, W. Wisden https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6491889/

2. Homeostatic versus circadian effects of melatonin on core body temperature in humans (1997) Cagnacci A, Kräuchi K, Wirz-Justice A, Volpe A. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9406024/

3. Genetics of the human circadian clock and sleep homeostat (2020) L. H. Ashbrook et al. https://www.nature.com/articles/s41386-019-0476-7

4. Chronotype differences in circadian rhythms of temperature, melatonin, and sleepiness as measured in a modied constant routine protocol (2009) L. Lack, M. Bailey, N. Lovato, H. Wright https://www.researchgate.net/publication/222105882_Endogenous_circadian_rhythms_of_evening_and_morning_types

5. Sleep and immune function (2019) Besedovsky L, Lange T, Haack M. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3256323/

6. Deep sleep gives your brain a deep clean scientificamerican.com/article/deep-sleep-gives-your-brain-a-deep-clean1/

7. Cleaning the sleeping brain – the potential restorative function of the glymphatic system (2020) Natalie L. Hauglund et al. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468867319301609

8. Deep sleep drives brain fluid oscillations (2019) S. Grubb, M. Lauritzen https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaz5191

9. The Meningeal Lymphatic System: A New Player in Neurophysiology (2018) S. Da Mesquita et al. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627318308249#!

10. Manual Lymphatic Drainage in Autism Treatment (2018) N. Antonucci, S. Pacini, M. Ruggiero https://www.researchgate.net/publication/332114595_Manual_Lymphatic_Drainage_in_Autism_Treatment

11. Mitochondrial DNA Copy Number in Sleep Duration Discordant Monozygotic Twins (2015) J.E. Wrede et al. https://academic.oup.com/sleep/article/38/10/1655/2468608?searchresult=1

12. Total sleep deprivation increases pain sensitivity, impairs conditioned pain modulation and facilitates temporal summation of pain in healthy participants (2019) taffe AT, Bech MW, Clemmensen SLK, Nielsen HT, Larsen DB, Petersen KK. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31800612/

13. Pain and Sleep: Understanding the Interrelationship (2015) Kern A. Olson, https://www.practicalpainmanagement.com/pain/other/co-morbidities/pain-sleep-understanding-interrelationship?page=0,1

14. Sleep disturbance induces neuroinflammation and impairmentof learning and memory (2012) Biao Zhu et al. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22776332/

15. Blood-Brain Barrier Disruption Induced by Chronic Sleep Loss: Low-Grade Inflammation May Be the Link (2016) Hurtado-Alvarado G, Domínguez-Salazar E, Pavon L, Velázquez-Moctezuma J, Gómez-González B. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27738642/

16. 10 Early Signs of Parkinson’s Disease https://www.parkinson.org/understanding-parkinsons/10-early-warning-signs