Sheetnotes 18/19

Hoorcollege 8

Wat zijn de veranderingen in de hoorcolleges?

• Hoorcollege 8 en 9 zijn een beetje in elkaar verloren gegaan. Het loopt niet meer hetzelfde als de sheetnotes uit 2015, verschillende punten zijn in de colleges verwisselt.
• Wat is slaap? Slaap is een periodieke (reversibele) toestand van verminderde reactiviteit ten opzichte van externe stimuli. Dit verschilt per soort, individu of stimuli. 
• Er bestaan twee processen die invloed hebben op slaap: 
• Proces C: circadiane druk om wakker te blijven (melatonine en cortisol component)
• Proces S: homeostatische druk om te gaan slapen (zie afbeelding in slides)
• Hoe langer we wakker zijn, hoe dieper de daaropvolgende slaap is.

Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?

• Melatonine is geen slaapmiddel zoals vaak gesteld wordt, maar een circadiaan ritme-middel wat bij draagt aan de vermindering in tijd om in slaap te vallen.

Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?

• Er worden geen recente ontwikkelingen besproken. 

Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?

• Er worden geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gemaakt. 

Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?

• Er worden geen vragen behandeld.

Hoorcollege 9

Wat zijn de veranderingen in de hoorcolleges?

• Orexine-neuronen activeren waak-inducerende kernen in de hersenen. 
• Daarnaast wordt de wederzijdse inhibitie uitgelegd aan de hand van de slaap-waak switch. De waak- slaap balans wisselt door activiteit in verschillende hersengebieden. 

Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?

• Aan de slaap waak switch wordt in dit college uitgebreid aandacht aan besteed. Uitgebreider dan in de literatuur. Collegeslides bevatten informatieve afbeeldingen ter ondersteuning. 

Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?

• Er worden geen recente ontwikkelingen besproken.

Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?

• Samengevat door de hoorcollegedocent: wederzijds inhiberende kernen zorgen voor stabiele fases van waak en slaap. 
• verstoring van wederzijdse inhibitie kan van invloed zijn in verschillende neuropsychologische stoornissen. 

Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?

• Er worden geen vragen behandeld.

Hoorcollegeaantekeningen 15/16

Waarom slaap?

Hoe komt het dat we slapen? Is er iets aan te wijzen wat dit stuurt? De biologische klok is de fysiologische oorzaak. Cafeïne heeft direct effect op de biologische klok. Cafeïne blokkeert bindingsplaats van adenosine. Adenosine is normaal een rem. Maar het heeft nog meer functies, te lezen op dia 23. Het aflezen van RNA wordt geremd door cafeïne. Daardoor wordt de melatonine piek uitgesteld en kan je ’s avonds langer door.

Circadiaan ritme

Wakker versus slaap is een cyclus. Circadiaan is de naam voor een cyclus die ongeveer 24 uur duurt. De cyclus wordt gestuurd van binnenuit. Als je mensen opsluit in een bunker waardoor mensen niet weten of het licht of donker is, blijft het ritme toch gelijk. Het gaat een beetje vrijlopen, maar blijft wel even lang. De klok blijft zelfstandig lopen. Plaatje op dia 5 geldt voor een knaagdier, als hij een uur eerder gaat slapen, wordt hij een uur eerder wakker.

Zeitgebers

Het ritme kan vrijlopen, maar wordt elke dag bijgesteld door zonlicht. Zonlicht is niet goed te vergelijken met lampen. Het is een ongelofelijk sterke prikkel. Lichaamstemperatuur moet goed matchen met slaap en waak ritme, anders slaap je slecht. Op de afbeelding op dia 6 is de fluctuatie van de lichaamstemperatuur te zien. De piek wordt bereikt in de middag. Het dal van de lichaamstemperatuur is midden in de nacht. Je biologische klok gelijk zetten met de zeitgeber is niet makkelijk, omdat jouw klok een erg robuust systeem is. Stel je vliegt van Amsterdam naar NYC. Je past je aan aan de zeitgebers in NYC. Je bent al een tijdje wakker (slaapschuld), maar het is nog geen tijd om te slapen in NYC. Vervolgens ga je weer terug naar A’dam. Na een week in de nieuwe situatie is je biologische klok aangepast. Je komt 6.00 uur aan in A’dam maar je klok denkt dat het 24.00 uur is en dat je kan gaan slapen. Je zit net in de piek van je lichaamstemperatuur. Het is dus moeilijker om van west naar oost te vliegen. Mensen kunnen door het aanpassen van hun biologische klok aan de zeitgebers dagenlang niet goed door functioneren. De biologische klok bepaalt dus voor een groot deel ons functioneren en moet afgesteld zijn op eisen van de omgeving.

Superchiasmatische nucleus

De verbinding tussen neuronen onderling en zintuigen bepalen de functie van neuronen. Als neuronen actief zijn betekent dat veel actiepotentialen. Ook als je van de buitenwereld afgesloten bent werkt je biologische klok. Ook al snij je neuronen los van elkaar, blijven ze toch ‘tikken’. Een optisch chiasme is de kruising van de optic nerves. De suprachiasmatische nucleus (SCN) heeft eigen verbindingen met cellen bij de neus die vertellen hoeveel licht er op de cellen valt. Dit is dus de zeitgeberfunctie. Als er geen doorbloeding is in de SCN, is het dier/mens inactief. Als er wel doorbloeding is in de SCN zijn de neuronen actief en is het dier/mens wakker en actief. Een knaagdier gaat elke keer eerder slapen, omdat de cyclus korter is dan 24 uur. Bij dia 18 was er een filmpje over een hamster waarbij hij eerst gewoon overdag slaapt en ’s nachts actief is. Later hebben ze SCN verwijderd en is de hamster heel onregelmatig gaan slapen. De hamster functioneert nog wel normaal.

Melatonine

Melatonine wordt aangemaakt door pijnappelklier. Melatonine als slaapmiddel geeft het brein een zetje om te gaan slapen. In de hippocampus zitten de receptoren voor melatonine en het doet iets met het immuunsysteem. In alle cellen zit DNA. Een paar van die genen leiden tot aanmaak van eiwitten, vooral in SCN. Dit gaat ook in een circadiaan ritme. De vertaalslag van DNA naar RNA naar eiwitten, gaat dus in een 24 uurs cyclus. Meer melatonine versterkt de terugkoppeling. Melatonine en lichaamstemperatuur hebben met elkaar te maken. Als melatonine hoog is, is de temperatuur laag. Als melatonine laag is, hoge lichaamstemperatuur.

Slaapfasen

Hoge arousal betekent dat er veel neuronen in de cortex actief zijn. Door minder goede optelling van actiepotentialen zijn er veel kleine golven te zien op de EEG in stage 1.

In stage 2 is de persoon echt in slaap gevallen. Stage 3 en 4 samen houden de echt diepe slaap in. Dan zijn er grotere golven in de EEG te zien. De diepe slaap heet zo omdat je die persoon moeilijk wakker kan maken. Die drempel is veel hoger dan bij stage 2. De EEG lijkt bij REM slaap erg op de arousal van stage 1 en 2. De kenmerken van de REM slaap zijn veel oogbewegingen maar wel sterke remming van de motoriek. Het is onmogelijk om in dat stadium te slaapwandelen. Deze inhiberende verbinding van de spieren gaat alleen aan tijdens de REM slaap. De periodes met diepe slaap zie je vooral in het begin van de nacht. De periodes met REM slaap zijn lang aan het einde van de nacht. De andere fasen zijn de overloopfasen. REM slaap is een tijdelijke arousal van de cortex. Een sensor voor het maken van een actogram zit om de pols en registreert bewegingen. Voordat de REM slaap begint zijn er korte bewegingen van armen of benen. In de REM slaap zijn alleen bewegingen van de ogen mogelijk. Na de REM slaap zijn weer korte bewegingen mogelijk.

Geheugenverbeteringen door slaap

De hippocampus heeft meerdere functies. Het is episodisch, declaratief (dat je het kunt benoemen), expliciet en kan feitjes onthouden. Consolidatie van geheugen vindt ook plaats in andere delen van het brein. Er was een experiment waarbij mensen van twee woorden moesten leren dat die bij elkaar hoorden. De test over het leren van bepaalde combinaties woorden werd beter gedaan door de groep mensen die wakker gebleven waren na het leren van de woorden. Als ze in die periode hadden geslapen, zoals de helft van de mensen had gedaan in het experiment, was de score echter twee keer zoveel verbeterd. Er is nog een ander experiment gedaan. Een vrouw speelt een spel alsof ze aan het skiën is. Vervolgens worden in haar slaap de herinneringen herhaald waar het fout ging in het spel. Dat wordt niet als eng ervaren. Informatie die onderzoekers te weten zijn gekomen en absoluut vaststaat: REM slaap vergroot het effect van oefening in taken waarbij adequate reacties op gebeurtenissen geleerd worden. Verdere kennis bestaat vaak uit speculaties.

Hippocampus

De hippocampus is belangrijk voor het geheugen. Meneer H.M. had een volledig beschadigde hippocampus. Hij moest via een spiegel een ster tekenen. Dat was eerst heel moeilijk, maar wordt steeds beter na meer oefening. Meneer H.M kon zich de vorige trainingen niet herinneren, maar zijn vaardigheid was nog wel verbeterd. Slaap leidt tot een verbetering van de herinnering. Dat Is te zien aan de twee staafjes op dia 49. Laat in de nacht vindt er meer REM slaap plaats en dus worden de dingen die je hebt geoefend nog meer verbeterd. Voor de paired-associate list vindt de verbetering plaats vroeg in de nacht, dus tijdens de diepe slaap. De REM-slaap verbetert juist procedureel geheugen.

Waarom dromen?

Als je te lang niet slaapt ga je dood, maar het doet ook psychologisch dingen met ons. Dat geldt ook voor dromen. Door dromen en slaap kunnen we beter leren. Het antwoord op de vraag op dia 52 is D.

Functie

Iedereen vindt slaap doodnormaal. Koala’s slapen 20 uur per dag. Giraffes slapen 4,6 uur. Dolfijnen slapen nooit helemaal. Eerst slaapt de ene helft van de hersenen dan de andere helft. Slaap kan ook per individu verschillen onder mensen. Sommige mensen zijn in staat de vliegtuigen te negeren tijdens slaap, maar als er dan een baby huilt worden sommige mensen meteen wakker. De functies van slaap zijn energiebesparing, fysiek herstel en geheugenconsolidatie. Als je slaapt, groei je harder. Slaap en waken zijn keerzijdes van medaille. Als je hele dag hard gewerkt hebt, slaap je ook dieper. Bij veel ziektebeelden is slaap aangedaan. Het meest essentiële wat er nodig is voor een ritme is een klok. Onze klok in de hersenen is de suprachiasmatische nucleus. Als je elektroden in een rat bij die nucleus inbrengt, zie je de grafiek op de dia 11: een sinusvormige beweging. Als de cellen actief zijn, is de persoon wakker. In mensen is de dag 24,2 uur. Gevolg is dat de interne klok steeds verder van de echte tijd afwijkt. Licht is de zeitgeber.

Indeling van slaap

Er zijn ook ritmes binnen slaap, zoals de afwisseling tussen REM en NREM. Op het moment dat je wakker bent hoog frequente golven. In diepe slaap slow-wave stadium (SWS), zijn er meer laag frequente golven met hoge amplitude omdat neuronen steeds meer tegelijk gaan vuren. In het begin van de nacht is er veel diepe slaap. De REM slaap is meer aan het einde van de nacht. Nog niet heel erg bekend wat de functie is van REM slaap. Hoeveelheid diepe slaap verandert als we ouder worden. Steeds minder diepe slaap als je ouder wordt. In diepe slaap verwerk je dingen die je moet onthouden. Mede daarom kunnen ouderen dingen minder goed onthouden. Ouderen slapen steeds minder uren.

Proces C & S

Als SCN de enige invloed is, konden we niet uitgaan met z’n allen. We kunnen ervoor kiezen om niet te gaan slapen. De druk om te gaan slapen wordt steeds groter. Als je maar blijft interacteren met de omgeving kun je wakker blijven. Hoe meer slaaptekort, hoe meer slowwave activiteit als je wel gaat slapen. Dit is dus diepe slaap. Meer diepe slaap is nodig om je slaaptekort weg te werken. Zie de dia’s met figuren op 24 en 25. C (SCN-activiteit) is de druk om wakker te blijven en is heel cyclisch. S is de druk om te slapen. Midden op de dag is de druk om te slapen en wakker te blijven ongeveer even groot. Daarna wordt de druk om te gaan slapen steeds groter en neemt druk om wakker te blijven af. Op dia 25 zie je wat er gebeurt na een nacht werken of uitgaan. Je slaapdruk wordt heel erg hoog, omdat je een nacht van slapen en uitrusten overslaat. Melatonine en cortisol laten ook een 24 uurs ritme zien. Van adenosine wordt je slaperiger. Maar sinds kort is aangetoond dat adenosine ook een factor binnen hormonen heeft. Je creëert een omgeving voor jezelf als je gaat slapen. Dekentje, kussen, licht uit en soms lig je helemaal opgekruld om het warmer te krijgen zodat je beter kunt slapen.

Invloeden op waak- en slaapritme

Retina bestaat uit kegeltjes en staafjes. Er zijn ook retinacellen buiten de kegeltjes en staafjes die hun reactie op licht direct doorgeven aan de SCN. Zo wordt het circadiane ritme aangepast. De hoeveelheid melatonine neemt toe als het nacht is. Het is een soort messenger die doorgeeft hoe laat het is aan andere onderdelen van het lichaam. Licht doet melatonine dalen en kan melatonine direct onderdrukken. Je hoeft daar niet voor te kunnen zien. Het hangt af van het soort licht en de felheid van het licht. Vooral bij 100 lux of meer wordt melatonine onderdrukt. Cellen bij het oog zijn gevoeliger voor een kortere golflengte (blauw licht). Cellen bij oog zijn de ipRGC. Als je lichtimpuls bij de dag geeft verandert er niks aan je cyclus. Door in het begin van de nacht een lichtimpuls aan te bieden, wordt je ritme opgeschoven omdat de SCN denkt dat het nog dag is. Als je aan het einde van de nacht een lichtimpuls krijgt word je eerder wakker. Licht dat uit een tablet of smartphone komt, geeft je een kunstmatige jetlag. Je SCN denkt dat het nog dag is. Blinde mensen die ook geen lichtgevoelige cellen meer hebben, worden freerunners. Melatonine is een manier om die mensen toch een circadiaan ritme te geven. Op het goede moment een melatonine piek aanbieden kan zorgen voor een juist dag en nacht ritme. Daarmee kun je echt blinde mensen helpen. Kijk naar de afbeelding op dia 40. De grijze stukken zijn als mensen niet bewegen en dus slapen. Bij freerunners schuift melatonine en cortisol steeds op. In de eerste twee blokken in de rechter kolom zie je dat mensen in de loop van de dag steeds dutjes gaan doen. Derde blok zie je dat bij geven van melatonine geen dutjes overdag meer zijn. Vierde en vijfde blok wordt een placebo aangeboden en zie je dat er overdag weer dutjes gedaan worden. Blinde mensen zonder lichtgevoelige cellen helpt dit dus echt om een normaal ritme, 24uurs ritme, te krijgen.

BREAK: ratten zijn nachtdieren en hebben dus een precies omgekeerd ritme dan mensen. Houdt daar rekening mee bij het bekijken van de slides.

Fysiologie: slaap-waak switches

De overgang tussen waken en slapen is best plotseling. Hoe kan dat? Op dia 49 staan allemaal exciterende stoffen. De kernen hoef je niet allemaal te kennen. De essentie is dat deze stoffen door de hersenen heen gaan en de hersenen dus wakker laten blijven. GABA remmen de hersenen. Je hebt dus waak en slaap kernen. Als waakkernen minder worden geremd, worden ze dus actiever. Vandaar dat hele systeem in een keer om kan klappen. Omdat ze op elkaar ook een wisselwerking hebben. Ze kunnen elkaar inhiberen. Er zijn hersenkernen die betrokken zijn bij waak en slaap, en die kunnen beide elkaar remmen, zodat er een plotseling omslag plaats kan vinden. Er zijn meerdere aspecten die orexine kunnen beïnvloeden. De SCN zelf, maar ook stoffen die je binnenkrijgt bij het eten. Bijv. glucose in je eten. Na het eten wordt je vaak slaperig omdat je orexineniveau beïnvloed wordt.

Pathologie: Narcolepsie & Insomnie

Mensen met narcolepsie kunnen zomaar in slaap vallen. Ze wisselen heel snel tussen waken en slapen. Ze slapen niet meer dan mensen die de ziekte niet hebben. Cataplexie heeft een paar kenmerken: meisje op filmpje in het college moest heel hard lachen, kon haar spieren niet beheersen en zakte beetje in. Ze zijn wel bij volledig bij bewustzijn. Hypnagoge hallucinaties is als iemand wel wakker is maar hallucinaties heeft. Slaapverlamming is als je wakker wordt en je niet kunt bewegen. Vaak hebben mensen met narcolepsie obesitas. Mensen met narcolepsie hebben weinig of geen orexine of hypocretine. Orexine dient als gewicht aan de waak kant. Als je dat gewicht weghaalt is het systeem veel instabieler.

Het is mogelijk een auto-immuunziekte, en valt je eigen immuunsysteem die orexine cellen aan. Maar kan niet het enige zijn. Er zijn een paar behandelingen voor mensen met narcolepsie. De humane behandeling: dutjes plannen, GHB ’s nachts zodat ze kunnen doorslapen en stimulantia om overdag wat actiever te zijn. Hogere arousal tijdens slaap leidt tot insomnie. Het is een vicieuze cirkel. ’s Nachts niet kunnen slapen en overdag moe zijn. Er zijn veel soorten insomnie. Slaaphygiëne is als je voor hoge arousal zorgt vlak voor het slapen gaan, dus heftig bellen, smartphone kijken of koffie drinken. Odiopathisch betekent dat de oorzaak onbekend is. De EEG zegt dat ze slapen, maar zelf zeggen de mensen dat ze wakker zijn = sleep-state misperceptie. Dit zou een mogelijke oorzaak kunnen zijn van insomnie. Er zijn ook een paar behandelingen voor mensen met insomnie.

Slaaprestrictie: zorg nadat je kort hebt geslapen meteen uit bed stapt en begint met je dag. Mensen met insomnie liggen dan alleen in bed als ze slapen. Later in de behandeling wordt de slaapperiode steeds verlengd, en kan de behandelde persoon langer slapen.

Cognitieve gedragstherapie: dit is een therapie die het piekeren wil verhelpen. Er wordt dan bijvoorbeeld gezegd: iedereen slaapt wel eens slecht, dit is niet erg.

Lichttherapie: dit kan helpen voor mensen met een verkeerd circadiaanritme. Overdag wordt gezorgd voor felle lampen en ’s nachts is het juist erg donker.

Lichaamsbeweging: door veel te bewegen wordt je moe en kan je dus goed slapen.

Slaaphygiëne: zorgen voor geen koffie voor het slapen gaan enz.

Huidtemperatuurmanipulaties: is niet echt aan de orde. Voor slaaponderzoek is nog veel te onderzoeken.