Informatie

Is eenmaal per dag het optimale slaappatroon voor alle zoogdieren?


Als een typische menselijke lichaamsklok 8 uur slaap, 16 uur wakker is, geïnteresseerd om te weten of zoogdieren:

  • een 12-uurs biologische klok (4 uur slaap, 8 uur wakker)
  • een lichaamsklok van 6 uur (2 uur slaap, 4 uur wakker)

En heel geïnteresseerd om te weten of de slaappatronen van zoogdieren "naar behoefte" zijn - d.w.z. gewoon slapen wanneer ze moe zijn, zonder ooit een bepaald patroon vast te stellen gedurende de dagen/weken


Omdat we weten dat elk zoogdier op zijn minst enige hoeveelheid slaap of een rustperiode nodig heeft om de hele dag cognitieve functies uit te voeren, kan dit echter drastisch variëren op basis van de gewoonten van het zoogdier, zoals of het herbivoren of carnivoren zijn, hun plaats in de voedselketen (als ze een roofdier of prooi zijn), hun leefgebied, hun lichaamsgrootte enz.

Beginnend met mensen (om een ​​referentiepunt te bepalen), hebben we idealiter 7-8 uur slaap per dag nodig. Minder of meer slapen dan dit ideaal kan veel verschillende gevolgen hebben (variërend van zich moe en mistig voelen tot hartaandoeningen en zelfs de dood). Een studie uitgevoerd door een groep onderzoekers om de ideale slaapduur bij mensen te achterhalen, toonde aan dat net na 14 dagen de mensen die 8 uur slaap kregen een gemiddelde cognitie en een gezonde geest vertoonden, terwijl degenen die 6 uur slaap per dag kregen gedurende 14 dagen toonden een vergelijkbare reactietijd als een persoon met een alcoholgehalte in het bloed van 0,1% (wat op de meeste plaatsen als legaal dronken wordt beschouwd), en de groep die gedurende 14 dagen 4 uur per dag slaapt, had de neiging om in slaap te vallen tijdens het uitvoeren van elementaire cognitieve taken. Dit laat precies zien hoe belangrijk slaap eigenlijk is.

Nu verder met wat andere zoogdieren.

Een veel besproken voorbeeld is dat van giraffen. Giraffen hebben over het algemeen een cyclus van slechts 2 uur slaap per dag, en op sommige dagen hebben ze de neiging om helemaal niet te slapen. Veel factoren dragen bij aan hun slaapgewoonten. Ten eerste omdat ze herbivoren zijn en zich voornamelijk met bladeren voeden, moeten ze veel bladeren eten om voldoende energie voor hun lichaam te krijgen, een groot lichaam draagt ​​​​hier ook aan bij. Dus hebben ze de neiging om ongeveer 75% van hun dag alleen maar te eten. Afgezien daarvan, aangezien giraffen een prooi zijn en een goede voedselbron voor leeuwen, moeten ze te allen tijde wakker en alert blijven. Soms nemen ze een powernap van 10 minuten (dit is wanneer ze het meest kwetsbaar zijn, dus doen ze het niet vaak). Carnivoren (zoals leeuwen) slapen echter veel meer vanwege hun dieet (net als wij voelen ze zich slaperig na het eten) en ook omdat ze een minimaal risico lopen om aangevallen te worden omdat ze bovenaan de voedselketen staan.

Laten we het vervolgens hebben over enkele zeezoogdieren, ze hebben moeite om te dutten omdat ze onder water zijn.

Dolfijnen hebben zeer interessante slaapgewoonten omdat ze actief naar de oppervlakte moeten komen om te ademen. Dolfijnen oefenen iets dat "unihemisferische slow-wave sleep" wordt genoemd, dit betekent in feite dat ze slechts één halfrond (of kant) van hun hersenen tegelijk laten rusten (zodat ze tegelijkertijd wakker en in slaap kunnen zijn), dit is wat uni (een) hemisferische (zijde) middelen. Slow-wave-slaap verwijst naar de diepste slaapfase, wat betekent dat wanneer het ene halfrond slaapt, het uit is als een gloeilamp. Op deze manier hebben dolfijnen de neiging om veel te slapen, ze hebben een slaapcyclus van ongeveer 8 uur slaap per dag (elk halfrond rust 2 uur per keer). Dus de dolfijnen die je vorig jaar in de zeewereld zag, hadden (letterlijk) half kunnen slapen. Sommige vogels oefenen deze uni hemisferische slaap ook uit.

Ik kan geen dieren bedenken die slapen "naar behoefte", omdat activiteiten zoals slapen en waken ritmisch zijn en verschillende hormonen en metabolische reacties van het lichaam regelen. Dit is in de eerste plaats de reden waarom we slaappatronen hebben, zodat andere activiteiten in het lichaam kunnen worden op een gewone manier gedaan. Dit wordt in stand gehouden door onze "biologische klok", de term die wordt gebruikt om de natuurlijke slaap-waakcyclus bij dieren te definiëren. De biologische klok wordt gereguleerd door een hormoon dat bekend staat als "melatonine".

Dus ja, dit waren enkele voorbeelden die ik me uit mijn hoofd herinnerde. Ik heb enkele links gegeven naar waarom slaap belangrijk is, ideale slaapgewoonten bij mensen en andere zoogdieren en wat andere dingen om verder te lezen. Ik hoop dat dit antwoord je heeft geholpen om slaap beter te begrijpen.

Slapen: een goede investering in gezondheid en veiligheid - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19042703/

De transcriptionele repressor DEC2 reguleert de slaapduur bij zoogdieren - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2884988/

Hoe dieren slapen - https://www.sleepfoundation.org/animals-and-sleep#:~:text=Giraffes%20need%20less%20sleep%20than,of%2030%20minutes%20per%20day.

Melatonine: wat u moet weten - https://www.nccih.nih.gov/health/melatonin-what-you-need-to-know

Dit is een geanimeerde videoserie waarin het slapen bij verschillende dieren wordt uitgelegd (aanrader om dit te bekijken):

Deel 1 - https://www.youtube.com/watch?v=HA1EPRbMMQU

Deel 2 - https://www.youtube.com/watch?v=EJzUKsJ-uhA

Deel 3 - https://www.youtube.com/watch?v=S4uX2KeEifM

Zeldzame genetische mutatie laat sommige mensen functioneren met minder slaap (dit zou u ook kunnen interesseren) - https://www.scientificamerican.com/article/genetic-mutation-sleep-less/


Het circadiaan is al complex. Het is niet nodig om het nog ingewikkelder te maken.

Melatonine en blootstelling aan licht reguleren de dag-nachtcyclus. Omdat de nacht per definitie eenmaal per dag voorkomt, is het zo geregeld. Mensen in kunstmatige omgevingen kunnen een ander schema aanpassen, maar in natuurlijk zonlicht is dit het eenvoudigste regelpatroon.

Er zijn andere patronen die hier het tegenovergestelde van zijn en dat zijn aanpassingen tegen roofdieren.


Natuurlijke slaappatronen

Ons lichaam heeft slaap nodig om goed te kunnen functioneren en gezond te blijven. In feite zijn we geprogrammeerd om elke nacht te slapen om ons lichaam en onze geest te herstellen. Twee op elkaar inwerkende systemen - de interne biologische klok en de slaap-waak-homeostaat - bepalen grotendeels de timing van onze overgangen van wakker zijn naar slapen en vice versa. Deze twee factoren verklaren ook waarom we onder normale omstandigheden doorgaans overdag wakker blijven en 's nachts slapen. Maar wat gebeurt er precies als we in slaap vallen?

Voorafgaand aan het tijdperk van modern slaaponderzoek in de vroege jaren 1920, beschouwden wetenschappers slaap als een inactieve hersentoestand. Algemeen werd aangenomen dat naarmate de nacht viel en de sensorische input uit de omgeving afnam, ook de hersenfunctie afnam. In wezen dachten wetenschappers dat de hersenen gewoon uitschakelden tijdens de slaap, om vervolgens weer opnieuw op te starten toen de ochtend aanbrak.

EEG's worden gebruikt in slaaponderzoeken om de hersenactiviteit tijdens verschillende slaapstadia te volgen.

In 1929 daagde een uitvinding die wetenschappers in staat stelde om hersenactiviteit te registreren, deze manier van denken uit. Uit opnames die bekend staan ​​als elektro-encefalogrammen (EEG's), konden onderzoekers zien dat slaap een dynamisch gedrag was, waarbij de hersenen soms zeer actief waren en helemaal niet werden uitgeschakeld. Na verloop van tijd zouden slaaponderzoeken met EEG's en andere instrumenten die oogbewegingen en spieractiviteit meten, twee hoofdtypen slaap onthullen. Deze werden bepaald door karakteristieke elektrische patronen in de hersenen van een slapende persoon, evenals de aan- of afwezigheid van oogbewegingen.

Een EEG van typische REM-slaap.

De twee belangrijkste soorten slaap zijn de REM-slaap (rapid-eye-movement) en de NREM-slaap (non-rapid-eye-movement). Op een EEG is de REM-slaap, vaak "actieve slaap" genoemd, herkenbaar aan de karakteristieke lage amplitude (kleine), hoogfrequente (snelle) golven en alfaritme, evenals de oogbewegingen waarvoor het is genoemd. Veel slaapdeskundigen denken dat deze oogbewegingen op de een of andere manier verband houden met dromen. Typisch, wanneer mensen uit de REM-slaap worden gewekt, melden ze dat ze gedroomd hebben, vaak extreem levendige en soms bizarre dromen. Daarentegen melden mensen dat ze veel minder vaak dromen wanneer ze uit de NREM-slaap worden gewekt. Interessant is dat tijdens de REM-slaap spieren in de armen en benen tijdelijk verlamd zijn. Men denkt dat dit een neurologische barrière is die ons ervan weerhoudt onze dromen uit te voeren.

NREM-slaap kan worden onderverdeeld in drie verschillende fasen: N1, N2 en N3. In de voortgang van stadium N1 naar N3 worden hersengolven langzamer en meer gesynchroniseerd, en blijven de ogen stil. In stadium N3, het diepste stadium van NREM, onthullen EEG's hoge amplitude (groot), laagfrequente (langzame) golven en spindels. Deze fase wordt "diepe" of "slow-wave" slaap genoemd.


Medische mythen: hoeveel slaap hebben we nodig?

In deze speciale functie hacken we enkele van de mythes die de slaapduur omringen. We stellen onder andere de vraag of iemand echt rond kan komen van 5 uur slaap per nacht. We ontdekken ook of slaaptekort fataal kan zijn.

Delen op Pinterest Slaap is belangrijk, maar hoeveel is te veel?

Hoewel we allemaal weten dat slaap essentieel is om een ​​goede gezondheid te behouden, zijn er nog veel onbeantwoorde vragen. En in de loop van de millennia heeft zich een verscheidenheid aan mythen en halve waarheden ontwikkeld en vastgehouden.

Deze functie is het tweede en laatste deel van onze serie die slaapgerelateerde mythen aanpakt. Vind hier het eerste deel.

Deze keer richten we ons op mythen die de hoeveelheid slaap omringen die de gemiddelde persoon nodig heeft. Ook bespreken we dutjes, de effecten van te weinig of te lang slapen en slapen in het dierenrijk.

Hoogtepunten van het artikel:

Zoals met veel aspecten van de menselijke biologie, is er geen one-size-fits-all benadering van slaap. Over het algemeen suggereert onderzoek dat voor gezonde jonge volwassenen en volwassenen met een normale slaap, 7&ndash9 uur een geschikte hoeveelheid is.

Het verhaal wordt echter een beetje ingewikkelder. De hoeveelheid slaap die we elke dag nodig hebben, varieert gedurende ons hele leven:

  • pasgeborenen hebben 14 en 17 uur nodig
  • baby's hebben 12 en 15 uur nodig
  • peuters hebben 11 en 14 uur nodig
  • kleuters hebben 10 en 13 uur nodig
  • schoolgaande kinderen hebben 9 en 11 uur nodig
  • tieners hebben 8 en 10 uur nodig
  • volwassenen hebben 7 en 9 uur nodig
  • oudere volwassenen hebben 7 en 8 uur nodig

Je kunt je lichaam trainen om minder slaap nodig te hebben

Er is een wijdverbreid gerucht dat je je lichaam kunt trainen om minder dan 7&ndash9 uur&rsquo slaap nodig te hebben. Helaas is dit een mythe.

Volgens experts komt het zelden voor dat iemand minder dan 6 uur slaap nodig heeft om te kunnen functioneren. Hoewel sommige mensen beweren dat ze zich prima voelen met beperkte slaap, denken wetenschappers dat het waarschijnlijker is dat ze gewend zijn aan de negatieve effecten van verminderde slaap.

Mensen die elke nacht 6 uur of minder slapen, raken gewend aan de effecten van slaaptekort, maar dit betekent niet dat hun lichaam minder slaap nodig heeft. Cynthia LaJambe, een slaapexpert bij het Pennsylvania Transportation Institute in Wingate, legt uit:

&ldquoSommige mensen denken dat ze zich aanpassen om meer wakker te zijn, maar presteren eigenlijk op een lager niveau. Ze beseffen het niet omdat de functionele achteruitgang zo geleidelijk gaat

&ldquoUiteindelijk zijn de effecten van slaaptekort niet te ontkennen. En het lichaam trainen om minder te slapen is geen haalbare optie.&rdquo

&ndash Cynthia LaJambe

Het is echter vermeldenswaard dat sommige zeldzame individuen prima lijken te functioneren met minder dan 6,5 uur slaap per nacht. Er zijn aanwijzingen dat dit te wijten kan zijn aan een zeldzame genetische mutatie, dus het is waarschijnlijk niet iets dat iemand zichzelf kan trainen om dit te bereiken.

Over het algemeen raden experts mensen aan om geen dutjes te doen om een ​​betere nachtrust te garanderen. Als iemand echter de afgelopen nachten slaap heeft gemist, kan een tactisch dutje helpen om een ​​deel van de opgebouwde slaapschuld terug te betalen.

Ongeveer 20 minuten is een goede duur van een dutje. Dit geeft het lichaam voldoende tijd om op te laden. Mensen die veel langer slapen dan dit, kunnen betekenen dat ze in een diepe slaap vallen, en als ze eenmaal wakker zijn, voelen ze zich suf.

Een dutje overdag is relatief gebruikelijk in de Verenigde Staten, maar het nemen van een &ldquosiësta&rdquo is in sommige landen de norm. Natuurlijk heeft ons lichaam de neiging om in de vroege namiddag in energie te dompelen, dus misschien is een dutje rond die tijd natuurlijker dan het vermijden van slaap tot de nacht.

De overgrote meerderheid van de zoogdieren zijn immers polyfasische slapers, wat betekent dat ze gedurende de dag korte perioden slapen.

In een groot overzicht van de effecten van dutjes leggen de auteurs uit dat middagdutjes bij mensen die geen slaaptekort hebben kunnen leiden tot "subjectieve en gedragsverbeteringen" en verbeteringen in "de stemming en subjectieve niveaus van slaperigheid en vermoeidheid". in taken, zoals "optellen, logisch redeneren, reactietijd en symboolherkenning".

Niet alle dutjes zijn echter gelijk. Er is veel variatie, zoals het tijdstip van de dag, de duur en de frequentie van dutjes. Een auteur legt uit:

&ldquoEpidemiologische studies suggereren een afname van het risico op cardiovasculaire en cognitieve disfunctie door de praktijk om meerdere keren per week korte dutjes te doen.&rdquo

De auteur erkent ook dat er veel meer onderzoek nodig is om te begrijpen hoe factoren die verband houden met dutjes de gezondheidsresultaten beïnvloeden. Medisch nieuws vandaag onderzocht onlangs de relatie tussen dutjes en hart- en vaatziekten in een Special Feature.

Het is ook belangrijk op te merken dat als een persoon overdag ernstige vermoeidheid ervaart, dit een teken kan zijn van een slaapstoornis, zoals slaapapneu.

Wetenschappers zullen meer onderzoek moeten doen voordat ze eindelijk alle duttende mythen en mysteries naar bed kunnen brengen.

Omdat mensen slapen en onze gezelschapsdieren lijken te slapen, gaan veel mensen ervan uit dat alle dieren hetzelfde doen. Dit is niet waar. De auteurs van een paper getiteld &ldquoSlapen alle dieren?& rdquo; leg uit:

"Sommige dieren vertonen nooit een toestand die voldoet aan de gedragsdefinitie van slaap. Anderen onderbreken of verminderen het &lsquoslaapgedrag gedurende vele weken tijdens de postpartumperiode of tijdens seizoensmigraties zonder enige consequente &lsquoslaapschuld.&rsquo&rdquo

Ze leggen ook uit dat sommige zeedieren, reptielen, vissen en insecten de REM-slaap niet lijken in te gaan.

Omdat slaap niet alleen een gebrek aan bewustzijn is, maar een ritmische cyclus van verschillende neurale patronen, is het een uitdaging om te onderscheiden of een dier slaapt of rust.

"Er zijn meer dan 50 van de bijna 60.000 gewervelde soorten getest op alle criteria die slaap definiëren", leggen de auteurs uit. "Hiervan voldoen sommigen op geen enkel moment van hun leven aan de criteria voor slaap, en anderen lijken in staat te zijn om sterk te verminderen of lange tijd zonder slaap te gaan."

Hoewel veel mensen moeite hebben om de hoeveelheid slaap te krijgen die ze nodig hebben om zich verfrist te voelen, slapen sommigen regelmatig langer dan hun lichaam nodig heeft. Je zou kunnen denken dat dit deze individuen superkrachten zou kunnen geven.

Onderzoekers identificeren echter een verband tussen langere slaapduur en een slechtere gezondheid. Een studie, die 276 volwassenen gedurende 6 jaar volgde, concludeerde bijvoorbeeld:

&ldquoHet risico op het ontwikkelen van obesitas was verhoogd voor kort- en langslapers, vergeleken met slapers van gemiddelde duur, met respectievelijk 27% en 21% meer risico.&rdquo

Deze bevinding hield zelfs stand toen de wetenschappers de analyse voor leeftijd, geslacht en baseline body mass index controleerden. Volgens sommige onderzoekers kan de slaapduur ook van invloed zijn op de mortaliteit.

Een meta-analyse, die in het tijdschrift verschijnt Slaap, concludeert "Zowel korte als lange slaapduur zijn significante voorspellers van overlijden in prospectieve populatiestudies."

Er is geen verslag van iemand die sterft aan slaapgebrek. In theorie is het misschien mogelijk, maar voor zover wetenschappers kunnen nagaan, is het onwaarschijnlijk.

Het is echter begrijpelijk waarom deze mythe wortel heeft geschoten. Slaaptekort, zoals veel mensen kunnen bevestigen, kan verschrikkelijk voelen. Het geval van Randy Gardner toont echter aan dat extreem slaaptekort niet dodelijk is.

In 1965, toen Gardner net 16 was, deed hij mee aan een experiment met slaaptekort. In totaal bleef hij 11 dagen en 24 minuten wakker, wat neerkomt op 264,4 uur.

Gedurende deze tijd werd hij nauwlettend gevolgd door medestudenten en slaapwetenschappers. Naarmate de dagen vorderden, verslechterden de symptomen van slaapgebrek, maar hij overleefde. Dus waarom is deze mythe blijven bestaan?

De overtuiging dat slaapgebrek dodelijk kan zijn, zou zijn oorsprong kunnen vinden in een onderzoek uit de jaren tachtig. Rechtschaffen en collega's ontdekten dat als ze ratten van slaap zouden houden met een bepaalde experimentele methode, ze na 2&ndash3 weken zouden sterven.

In hun experimenten plaatsten de onderzoekers ratten op een schijf die boven water hing. Ze maten continu hun hersenactiviteit. Telkens wanneer het dier in slaap viel, zou de schijf automatisch bewegen en zou de rat moeten handelen om te voorkomen dat hij in het water valt.

Ondanks de dodelijke slachtoffers bij experimenten van Rechtschaffen, bleek uit later onderzoek dat dit niet de norm is. Ratten die op verschillende manieren geen slaap krijgen, gaan niet dood. Andere onderzoekers die de schijfmethode op duiven gebruikten, ontdekten ook dat het niet dodelijk was voor deze wezens.

Slaaptekort is echter niet pijnloos voor mensen. In 1965 maakten de ouders van Gardner zich zorgen om hun zoon. Ze vroegen luitenant-commandant John J. Ross van de US Navy Medical Neuropsychiatric Research Unit in San Diego om hem te observeren. Hij beschrijft een gestage verslechtering van de functie.

Op dag 2 vond Gardner het bijvoorbeeld moeilijker om zijn ogen te focussen. Op dag 4 had hij moeite om zich te concentreren en werd hij prikkelbaar en niet meewerkend. Op dag 4 meldde hij ook zijn eerste hallucinatie en grootheidswaanzin.

Op dag 6 werd de spraak van Gardner langzamer en op dag 7 begon hij te slurpen omdat zijn geheugen achteruitging. Paranoia begon op dag 10 en op dag 11 werden zijn gezichtsuitdrukking en stem uitdrukkingsloos. Zowel zijn aandachts- als geheugenspanne waren aanzienlijk verminderd.

Hij stierf echter niet en had blijkbaar geen gezondheidsproblemen op de lange termijn.

Een andere reden waarom de mythe dat slaapgebrek fataal kan zijn, voortduurt, kan te wijten zijn aan een aandoening die fatale familiale slapeloosheid wordt genoemd. Mensen met deze zeldzame genetische aandoening kunnen niet slapen. Wanneer personen met deze ziekte echter overlijden, is dit eerder te wijten aan de bijbehorende neurodegeneratie dan aan slaapgebrek.

Hoewel slaapgebrek u waarschijnlijk niet direct zal doden, is het de moeite waard om een ​​waarschuwing toe te voegen: oververmoeid zijn verhoogt het risico op ongelukken. Volgens de National Highway Traffic Safety Administration, &ldquo is slaperig rijden dodelijk en kostte het 795 levens in 2017.&rdquo

Evenzo concludeert een in 2013 gepubliceerde recensie: &ldquo[a]ongeveer 13% van de arbeidsongevallen kan worden toegeschreven aan slaapproblemen.&rdquo Dus, hoewel slaapgebrek niet dodelijk is in directe zin, kan het fatale gevolgen hebben.

Bovendien, als we ons lichaam maanden of jaren consequent de slaap ontnemen, verhoogt dit het risico op het ontwikkelen van verschillende aandoeningen, waaronder hart- en vaatziekten, hypertensie, obesitas, diabetes type 2 en sommige vormen van kanker.


Slapen met een half brein

Dolfijnen kunnen ondertussen alert blijven met de helft van hun hersenen, terwijl de andere helft in een diepe slaap kan vallen. Hierdoor kunnen dolfijnen slapen met één oog open, op zoek naar roofdieren.

"Dolfijnen zijn in principe hun hele leven 24 uur per dag alert", zegt Siegal.

Dit slaappatroon - dat dolfijnen delen met andere walvisachtigen, zeekoeien, oorrobben en sommige vogels - wordt unihemisferische langzame golfslaap genoemd, een diepe slaap waarin geen snelle oogbewegingen of REM-slaap voorkomen.

REM-slaap is de slaaptoestand waarin de hersenen het meest actief zijn, de ademhaling sneller gaat en de meeste spieren tijdelijk verlamd raken. Het belang van REM-slaap is een onderwerp van wetenschappelijk debat geweest over de rol die het speelt bij geheugen en leren. Dolfijnen zijn zeer intelligent, maar ervaren mogelijk nooit de REM-slaap, zegt David Raizen, een neuroloog aan de Universiteit van Pennsylvania, omdat als ze dezelfde spierverlamming zouden ervaren als landdieren, ze naar de bodem van de oceaan zouden zinken en verdrinken.

Als dolfijnen maar met één kant van dat brein tegelijk slapen, roept Siegel de vraag op: "Betekent dit dat ze slapen of wakker zijn? Daar is geen simpel antwoord op.”


Discussie

In de afgelopen jaren werden ook machtswetverdelingen van rustduur waargenomen bij zoogdiersoorten, waaronder muizen en mensen 34 . Bij mensen, de machtswet exponent β bleek verband te houden met een aantal psychische stoornissen. De exponent neemt af bij depressiepatiënten (β ≈ 0,7) en bipolaire II-patiënten (β ≈ 0,7) vergeleken met een normale waarde (β ≈ 0,9) 35,36 . In onze experimenten was de machtswet-exponent voor vliegen ongeveer 0,7-1 (in plaats van 0,37 zoals eerder gemeten 19 ), wat vrij dicht bij het bereik bij muizen en mensen ligt. Verder bleek de slaapduur van zoogdieren exponentieel verdeeld te zijn door gebruik te maken van EEG-meting 37 . Onze resultaten bij vliegen suggereren dat dit patroon van rust en slaap universeler kan zijn. Hoewel de slaaptoestand van vliegen tekortschiet aan nauwkeurige fysiologische definitie zoals bij zoogdieren, is het nog steeds mogelijk om de slaaptoestand kwantitatief te definiëren op gedragsniveau door middel van het slaappatroon dat we hebben gevonden. Met de vijf parameters (β, λ, K, N, Totaal), kan men kwantitatieve informatie verkrijgen over het rust- en slaapgedrag van elke vlieg. Gezien het gedeelde universele patroon met zoogdieren, zou de vlieg kunnen worden gebruikt als modelorganisme om rust- en slaapgedrag te bestuderen.

Het Discrete Hidden Markov Model (DHMM) is gebruikt voor slaapstadiëringsanalyse om het slaapgedrag bij mensen beter te begrijpen 38 . Het beschouwt de relatie tussen de kostbare slaaptoestand en de volgende slaaptoestand en legt de eigenschappen vast van de faseovergang van slaapgedrag. Het is ook een veelbelovend model voor de analyse van slaapgedrag bij vliegen, en zoals gerapporteerd zou de waarschijnlijkheid van het initiëren van activiteit (P(Wake)) en de waarschijnlijkheid van het stoppen van de activiteit (P(Doze)) een relatieve maatstaf voor slaap kunnen geven 39 . Maar bij het toepassen van het DHHM-model veronderstelden die studies dat de huidige staat alleen wordt beïnvloed door de vorige staat in het laatste tijdvenster (kort geheugen). Deze hypothese is nooit biologisch getest en is in tegenspraak met de waarneming dat het rustgedrag van de vliegen een machtswet verval heeft. Een verval van de machtswet houdt in dat de huidige toestand afhankelijk is van hoe lang het dier rust, d.w.z. de toestand heeft een geheugen. Uit onze analyse hebben we gevonden dat alleen het slaapgedrag een exponentieel verval heeft, wat suggereert dat het HHM-model met een constante overgangssnelheid waarschijnlijk alleen van toepassing is in de slaapfase. Het slaappatroon dat we vonden kan ook verklaren waarom P(Wake) in de loop van de dag verandert en in het vorige onderzoek vooral twee pieken rond ZT0 en ZT12 liet zien (zie Fig. 1b en c in Wiggin, T.D., et al. 39 ). Rond die tijd bewegen de vliegen veel en hebben ze voornamelijk kortere rusttijd, het gemiddelde niveau van P(Wake) zou dan groter moeten zijn volgens P(Wake) ≈ β/t. In vergelijking met de vorige probabilistische analysemethode, geeft het hier bestudeerde slaappatroon een eenvoudiger kader om het hele slaapproces van vliegen te kwantificeren.

We ontdekten dat de actieve index (β) van een vlieg was gecorreleerd met hoe vaak de vlieg in slaap viel (N) maar niet met de slaapduur (λ). Het impliceerde dat de twee fasen van het slaappatroon verband houden met twee verschillende aspecten van slaap: het begin van de slaap en het onderhoud van de slaap. Er is gevonden dat dopamine-signalering de actieve index 21 reguleert en dat verschillende genen en neuronen gerelateerd zijn aan slaapgedrag 15 . Welke circuits de slaappatroonparameters kunnen afstemmen, is nog een open vraag.

Het waargenomen slaappatroon kan worden verklaard door een wiskundig model van de overgang van de hersentoestand. Een belangrijk kenmerk van het model is dat de hersentoestanden verschillende "stilte" hebben, en het model voorspelde dat het moeilijker is om uit een stillere toestand te springen voor de vliegen. Dit komt overeen met een verhoogde opwindingsdrempel tijdens de slaaplatentiefase van de vlieg 33,40 . Maar of er inderdaad zulke verschillende hersentoestanden zijn in? Drosophila heeft in de toekomst meer experimenteel bewijs nodig.

Het toepassen van ons model om de homeostase te analyseren is mogelijk, maar kan een uitdaging zijn, aangezien na slaapgebrek de slaaparchitectuur tijdelijk verandert. Het kost veel meer moeite om de vlieg onder constante slaapdruk te houden dan de klassieke experimenten met slaaptekort. We hopen dat we in de toekomst een manier kunnen vinden om onze resultaten met succes uit te breiden naar homeostase-regulatie.

Ten slotte is het niet aan onze aandacht ontsnapt dat onze methode kan worden gebruikt om het gedrag van gemuteerde vliegen te analyseren om genen te bestuderen die betrokken zijn bij verschillende aspecten van slaap op een niveau dat voorheen niet mogelijk was.


Wakker worden om te slapen

Vannacht weer slecht geslapen. Misschien deed je dat ook. Ik was in een vreemde stad en in een vreemd bed gevuld met de overvloedige warmte van een hotelkamer. Thuis word ik vaak een uur of twee wakker in de vroege ochtend, 3.30, 4. Een draad van gedachten -- het kleinste deeltje van wakker zijn -- dient zich aan, en al snel gaat het bedlampje aan en ben ik opnieuw lezen of in het donker liggen denken. Ik stel het naar bed gaan vaak uit, zoals gisteravond, zonder goede reden. Als een kind dat om 8.30 uur naar bed gaat in de eeuwige schemering van de zomer, kan ik het niet verdragen om het bewustzijn op te geven. De jeuk van het wakker worden gaat niet weg. Dit is een oude en inmiddels niet bijzonder lastige gewoonte, hoewel de effecten soms vervelend zijn en sterker worden naarmate ik ouder word. Zoals bijna iedereen leen ik meer uit mijn slaap dan ik ooit kan hopen terug te betalen, en ik voel de schuld die wordt gevorderd wanneer mijn aandacht verslapt. Er zijn dagen dat ik me afvraag hoe het voelt om volledig wakker te zijn.

Je hebt je misschien hetzelfde afgevraagd. Bijna iedereen die ik ken klaagt over slaap, en het refrein is meestal ''Niet genoeg.'' Het is een subjectieve schatting, maar nauwkeurig voor zover het gaat. Het probleem van slaapbeperking in de laat-20e-eeuwse westerse samenleving is zo groot, vertelde een prominente slaaponderzoeker me, dat mensen het gewoon niet kunnen verteren. Als je mensen van de straat zou halen, zou de overgrote meerderheid slaaptekort hebben. Bij veel studenten van het vak heerst het gevoel dat slaaptekort crisisproporties aanneemt. Het is niet alleen een probleem voor ernstige slapelozen, die misschien wel 17 procent van de volwassen Amerikaanse bevolking uitmaken, maar ook voor de hele bevolking. Mensen geloven niet alleen dat ze minder slapen, ze slapen zelfs minder - misschien wel anderhalf uur minder per nacht dan mensen aan het begin van de eeuw deden - vaak omdat ze daarvoor kozen.

In de afgelopen tien jaar is het aantal klinieken voor slaapstoornissen in de Verenigde Staten gegroeid tot misschien wel 1.500, waarvan 325 vrijwillig geaccrediteerd door de American Sleep Disorders Association. Ondanks deze groei wordt slaapgeneeskunde nu pas op de medische school onderwezen, en pas in het afgelopen jaar heeft de American Medical Association slaapgeneeskunde erkend als een zelfbenoemde specialiteit. Aan het Universitair Medisch Centrum van Chicago begint Eve Van Cauter, een onderzoeksprofessor in de geneeskunde, een groot onderzoek naar slaapschulden dat, in haar woorden, de gevolgen van slaapbeperking voor niet alleen de stemming, niet alleen cognitie, niet alleen prestaties, maar ook metabolisme, cardiovasculaire functie en immuunfunctie.''

Net als veel slaaponderzoekers stelt Van Cauter dat mensen, naast simpelweg minder slapen, niet langer onderhevig zijn aan seizoensveranderingen in de lengte van dag en nacht. De seizoensfluctuaties in conceptiepercentages die gepaard gaan met lange winternachten, duidelijk zichtbaar vóór de Eerste Wereldoorlog, zijn in wezen verdwenen. We leven in een kunstmatige omgeving met een veranderde licht-donkercyclus, inclusief, uiteraard, minder blootstelling aan echte duisternis en, misschien niet zo duidelijk, minder blootstelling aan helder natuurlijk licht omdat zoveel mensen binnenshuis werken. Vooral ploegenarbeiders -- misschien 20 procent van de Amerikaanse beroepsbevolking -- bevinden zich voortdurend in conflict met de sociale en ecologische signalen om hen heen, als gevolg daarvan ervaren ze hogere percentages gastro-intestinale en hart- en vaatziekten, evenals depressie en onvruchtbaarheid.

'⟞ gedragsbeperking van slaap, het weglaten van rust,'', zegt Van Cauter, '' is iets dat ongelooflijk vaak voorkomt. Het heeft waarschijnlijk enorme gevolgen voor de gezondheid. Toch heeft niemand de epidemiologische langetermijnstudies gedaan die nodig zijn om de ware dimensies van chronisch, cultuurbreed slaaptekort of de effecten ervan op de menselijke gezondheid te ontdekken.

Zoals elke wetenschapper met wie ik sprak, beschouwt Van Cauter de recente Amerikaanse fascinatie voor en omarming van melatonine als een slaapdrank en een universeel medicijn als volkomen ongegrond. (Je kunt nu zelfs in de cadeauwinkels op luchthavens melatoninepillen kopen, waardoor er een enorm ongecontroleerd experiment ontstaat met een stof die in een teststudie in Nederland als anticonceptiemiddel wordt gebruikt.) Maar zoals Van Cauter zegt: ''If mensen geen slaapprobleem hadden, zou melatonine niet verkopen. Zijn populariteit is een demonstratie van het feit dat enorme hoeveelheden mensen het gevoel hebben dat ze niet slapen zoals ze zouden willen. overdag alert blijven -- we zouden waarschijnlijk niet zo'n cultus van de koffieboon hebben gemaakt of onze slaapkamers hebben opgetuigd met wekkers die bedoeld waren om ons in het bewustzijn te katapulteren.

Het lijkt erop dat de convergerende westerse culturen van werk en amusement er steeds meer naar streven om van ons allemaal machines te maken, om een ​​elektronische, gerobotiseerde atemporaliteit te creëren die in strijd is met de biologische beperkingen die inherent zijn aan het mens-zijn. (Dat het mogelijk is om onze biologie als een beperking te beschouwen, suggereert hoe ver we al in deze richting zijn gegaan.) Zichtbare vermoeidheid is een aanvaardbare belofte van ernst en ambitie, en er is een diepe terughoudendheid in de zakenwereld om zelfs maar het onderwerp slaapverlies te erkennen. Mensen horen praten over hun slaapgewoonten is een beetje als hen horen praten over hun spijsvertering. Een onverwachte noot van trots sluipt naar binnen, alsof de persoon die aan het woord is zijn eigen prijsvechter is. Sommige mensen - een kleine minderheid - maken zich zorgen dat ze te veel slapen om te gedijen in deze hectische tijden. De enige individuen die tevreden lijken, zijn degenen die vrolijk aankondigen hoe weinig slaap ze nodig hebben, en ze verzinnen het vaak. Hoe we slapen wordt algemeen, zij het impliciet, beschouwd als een index van dingen die weinig met slaap te maken hebben - emotioneel evenwicht, concurrentievermogen, gevoeligheid, taaiheid.

De dichter Sir Philip Sidney noemde slaap de rijkdom van de arme man, de vrijlating van de gevangene, de onverschillige rechter tussen hoog en laag. Maar het is gemakkelijker, heb ik ontdekt, om zeggen wat slaap is -- om het metaforisch te noemen -- dan te zeggen wat het doet of wat de wijdverbreide effecten van geleidelijk, langdurig slaapverlies in onze samenleving zouden kunnen zijn. Vragen waar slaap voor is, klinkt als het soort argeloze vraag die filosofen stellen, zoals vragen waar de tijd voor is. Het wordt nieuwsgieriger en nieuwsgieriger naarmate je er meer over nadenkt. Het is zelfs moeilijk om over slaap te praten zonder over tijd te praten.

Om te zien wat ik bedoel, stel je een wereld voor zonder kunstmatige verlichting, alleen het licht van de dag en het donker van de nacht, een planeet waar de intensiteit van het licht voorspelbaar varieert op manieren die verband houden met, maar niet worden veroorzaakt door, het verstrijken van de tijd . Stel je ook eens voor dat er in de loop van miljarden jaren organismen ontstaan ​​die in hun lichaamssystemen de relatie tussen licht en tijd in hun omgeving weerspiegelen. Ze ontwikkelen sensoren (ogen) om de aan- of afwezigheid van licht te registreren. Ze ontwikkelen interne klokken -- genen en cellen en clusters van cellen die in staat zijn een biologische nacht en een biologische dag te genereren. Ze ontwikkelen paden waarlangs deze sensoren en klokken kunnen communiceren. Zelfs als het licht weken of maanden achter elkaar zou verdwijnen, zouden de ritmes van biologische dag en nacht - wat wetenschappers circadiaanse ritmes noemen - nog steeds met precieze tussenpozen in de lichamen van deze organismen worden geproduceerd. Maar biologische tijd en extern licht zijn niet volledig onafhankelijk. Zonsopgang en vallen van de avond herkalibreren de interne klokken van deze wezens, zodat hun biologische nacht in de winter lang is en in de zomer kort. Noem dit leven op aarde 40.000 jaar geleden.

Stel je nu zo'n organisme voor met het lef om de nacht te verlichten. Het maakt lampen van pek, dierlijk vet, aardolie, inerte gassen. Het negeert wat zijn cellen zich nog herinneren, dat licht -- zelfs kunstlicht -- de kracht heeft om biologische klokken te reguleren. Het begint te doen alsof elke nacht een midzomernacht is van slechts een paar uur. Een samenleving vol wezens als deze zou opmerkelijke dingen kunnen bereiken met de extra tijd die ze had. Het zou machtige steden kunnen bouwen. Het zou vooraanstaande instanties kunnen oprichten, zoals de Sleep Research Society en de American Sleep Disorders Association en de American Board of Sleep Medicine en de Society for Research on Biological Rhythms. Het zou wetenschappers en artsen kunnen stimuleren wiens werkzame leven werd besteed aan het bestuderen van de interacties tussen licht, tijd en slaap. Het zou zelfs slapeloze schrijvers kunnen sturen om die wetenschappers en artsen te interviewen.

Maar wat het nooit, maar dan ook nooit meer zou doen, is het licht uitdoen en gaan slapen als de kippen slapen. Het enige dat deze samenleving al die tijd lijkt te hebben gewild, was tot ver na de evolutionaire bedtijd opblijven. Maar de klok die we voor de gek proberen te houden, is onze eigen klok, onze inherente circadiane ritmes. Uiteindelijk is een klok een zwakke metafoor voor de kracht van die ritmes, die onder andere de timing van variaties in lichaamstemperatuur, cardiovasculaire frequenties en de afscheiding van stoffen zoals melatonine in de pijnappelklier regelen. klier, prolactine en menselijk groeihormoon in de hypofyse en cortisol in de bijnier. Over het geheel genomen bepalen deze variaties niet alleen de interne toestand van ons lichaam, maar ook de toestand van het bewustzijn zelf. En toch, naarmate wetenschappers de mechanismen van circadiane ritmes beter begrijpen - en slaapgebrek een belangrijk probleem voor de volksgezondheid wordt - worden ze nog steeds geconfronteerd met het raadsel van het doel van de slaap zelf. Het is een puzzel die rechtstreeks naar de wortel van onze natuur gaat.

IK WERD GESLOTEN om 6.20 uur. een paar maanden geleden van William Dement, die al vele jaren een van de meest vooraanstaande slaaponderzoekers in de Verenigde Staten is. Hij maakte me wakker uit een diepe slaap, wat een van de dingen is die hij doet voor de kost, hoewel hij het het grootste deel van zijn carrière in een laboratorium aan de Stanford University heeft gedaan. In 1951, toen hij een medische student was, trad Dement toe tot het slaaplaboratorium van Nathaniel Kleitman, een professor in de fysiologie aan de University of Chicago Medical School en voor velen de vader van modern slaaponderzoek. Vlak na de aankomst van Dement ontdekte Eugene Aserinsky, een afgestudeerde student in het laboratorium van Kleitman, in zijn slapende proefpersonen snelle oogbewegingen of REM. Het was een enorme ontdekking, waarna, schreef Dement, het dus niet langer mogelijk was om slaap als één toestand te beschouwen. (REM-slaap bij volwassen mensen vormt 20 tot 25 procent van de een goede nachtrust De rest van de slaapcyclus bestaat uit vier niet-REM-fasen, waarvan sommige onderzoekers denken dat de slow-wave-slaap, ook ongeveer 20 tot 25 procent van een nacht, de belangrijkste is slaap.)

In zijn opus 'Sleep and Wakefulness', voor het eerst gepubliceerd in 1939, definieerde Kleitman slaap als 'een periodieke tijdelijke stopzetting of onderbreking van de waaktoestand, waarbij de laatste de meest voorkomende manier van bestaan ​​is voor de gezonde volwassene. Dit heeft een vreemd normatieve klank, een bevoorrechting, natuurlijk genoeg, van de wakkere toestand. Het veronderstelt dat slaap grotendeels een soort afwezigheid is, een opschorting van wat mensen menselijk maakt. Nu, 45 jaar later, belde Dement vanuit Jackson, Miss., waar hij een ontmoeting had gehad met het personeel van Trent Lott, de meerderheidsleider van de Senaat, in een poging de aandacht van het Congres te vestigen op slaapstoornissen en hun behandeling. Het karakter van Dement's werk is in de loop der jaren veranderd van het analyseren van de vorm van slaap in het laboratorium tot het vestigen van de publieke aandacht op slaap als een vitaal gezondheidsprobleem. Het traject van Dement's carrière suggereert de ingrijpende veranderingen die hebben plaatsgevonden in het begrip van slaap. Naarmate de fysiologische mechanismen van slaap beter worden begrepen, zijn artsen beter in staat om slaapstoornissen te verlichten. Artsen kunnen nu voor veel patiënten zorgen voor wat Dement een wonder van herstel noemt, inclusief degenen die lijden aan obstructieve slaapapneu, een chronische faryngeale blokkade van de normale ademhaling tijdens de slaap, die tussen 1 en 4 treft. procent van de volwassenen.

Zolang slaap werd beschouwd als niet meer dan een onderbreking van de waaktoestand, werd het behandeld als een gemakkelijk venster waardoor de dromende geest kon worden bekeken. Geïnteresseerd zijn in slaap was gewoon een andere manier om geïnteresseerd te zijn in bewustzijn.Veel van het vroege slaaponderzoek in deze eeuw was gebaseerd op de veronderstelling, zoals een bioloog het uitdrukte, dat de mens mogelijk was geëvolueerd uit de beperkingen van de omgeving. Maar wat als, zoals steeds meer lijkt te gebeuren blijkt, blijkt dat toch niet te kunnen? Wat als de omgeving onontkoombaar is? Wat als slaap een fysiologisch product is dat equivalent is aan bewustzijn en niet alleen een toestand van opschorting waarin de geest plotseling vrij is? Om te beginnen vallen de meest nuchtere opvattingen over de relatie tussen slapen en waken uit elkaar.

Na de ontdekking, in 1929, dat elektrische activiteit in het menselijk brein over het oppervlak van de schedel kon worden getraceerd, werd het gebruikelijk om de slaapstadia te karakteriseren in termen van hun hersengolfpatronen, zoals vastgelegd in een elektro-encefalogram, of EEG . De slaapliteratuur staat vol met beschrijvingen, niet van de slaap zelf, maar van de vormen die een bewegende pen op een bewegend stuk papier schrijft: slaapspoelen, K-complexgolven, alfagolven, theta-golven, deltagolven - de impulsen van een slapend hersenen waarvan de beschermende schaal is bezaaid met elektrische sensoren in overeenstemming met het International 10-20 Electrode Placement System. Met andere woorden, het werd gebruikelijk om slaap vooral te beschouwen als een artefact van de hersenen.

Dit was logisch. De overgang van bewustzijn - tenslotte een hersenfunctie - naar bewusteloosheid is het soort veelbetekenende teken dat moeilijk over het hoofd te zien is. Maar in het begin van de jaren zeventig werd ontdekt dat in de hypothalamus van knaagdieren een klein cluster van misschien 10.000 cellen, de suprachiasmatische kern of SCN genoemd, een belangrijke rol speelt bij het beheersen van de circadiane ritmen van het lichaam, de afwisseling tussen biologische dag en nacht. De SCN ontvangt lichtinvoer van retinale ganglioncellen en is dus in staat om de biologische klok aan te passen met behulp van de externe ritmes van dag en nacht. Als je de SCN bij ratten beschadigt, verander je de verdeling (maar niet de hoeveelheid) van hun slaap. Er zijn moeilijkheden bij het maken van de inferentiële sprong van de fysiologie van knaagdieren, van wie de meeste nachtdieren zijn, naar de fysiologie van mensen, die overdag actief zijn. Maar de hypothese, gebaseerd op steeds sterker bewijs, is dat ook bij mensen de SCN een van de belangrijkste centra is waar circadiaanse ritmes - hoewel niet de slaap zelf - worden geproduceerd. En toch hebben circadiaanse ritmes, ook al lijken ze hun oorsprong te vinden in de hersenen, niet alleen de hersenen aan. Ook gaan de circadiane klokken (er is bewijs van ten minste twee) niet zomaar 's nachts aan en overdag uit, of omgekeerd.

De circadiane ritmes van het lichaam werken altijd, maar ze produceren verschillende outputs op verschillende tijdstippen in een cyclus die, op zichzelf gelaten, zonder lichtinput of gedragssignalen, iets langer dan 24 uur duurt. In feite heeft het idee van circadiane ritmes het effect dat waken en slapen worden verenigd in een enkel, zorgvuldig uitgebalanceerd systeem, zodat het onmogelijk wordt om te vragen waar slaap voor is zonder te vragen waar wakker voor is. Het wordt ook onmogelijk voor te stellen dat mensen op de een of andere manier zijn ontsnapt aan de evolutionaire noodzaak van hun omgeving. Circadiane ritmen stemmen het menselijk organisme af op de externe omgeving, maar coördineren ook de interne werking van het lichaam. Om te beweren dat mensen op de een of andere manier zijn geëvolueerd van de beperkingen van hun omgeving, gaat voorbij aan het feit dat het menselijk lichaam altijd tot op zekere hoogte zijn omgeving produceert - een lichamelijke omgeving die buitengewoon stabiel is, zoals bij alle zoogdieren.

HET IS 07:57 op de Dan Ryan-snelweg. Een woensdag. ''I-94 East, staat er op de borden, hoewel de rijstrook waarin ik sta, net als de aangrenzende rijstroken, pal naar het zuiden wijst. Andere chauffeurs lijken niet op hun gemak, maar ze weten precies hoe lang het gaat duren om te komen waar ze heen gaan, en ik niet. Keer op keer splitst de I-94 zich in lokale en express rijstroken, en dat is wat de tijd lijkt te doen als de ochtend Chicago overwint. Elke minuut wordt opgesplitst in lokaal en express, en geen enkele persoon in Cook County neemt het lokale. Net als vluchtleiders roepen de radioverkeersjocks coördinaten op, die voor een bezoeker niet te ontcijferen zijn. Langs de perrons kijken wachtende Chicagoans uit over de ruige rijstroken van de I-94.

De regen slaat neer. De wind waait. De torens van het centrum van Chicago staan ​​verstrikt in een laag plafond in de kleur van houtskool en duiven. De duisternis stapelt zich op richting de winter, het seizoen van lange nachten, maar de stad is ingebed in een ander soort tijd: markttijd, telefoontijd, webtijd, rastertijd, metrotijd, treintijd, rijtijd, vliegtijd, bank tijd, laboratoriumtijd, werktijd -- allemaal gesynchroniseerd, tot op zekere hoogte, met atoomtijd, waarvan een seconde, volgens het National Institute of Standards and Technology, gelijk is aan 'ɹ.192.631.770 perioden van de straling die overeenkomt met de overgang tussen de twee hyperfijne niveaus van de grondtoestand van het cesium-133-atoom. De tijd glijdt weg met negen miljard cesiumtikken per seconde. Het slaapt nooit. Het vraagt ​​van deze pendelaars alleen dat ze ook nooit slapen. Ze proberen te gehoorzamen en kijken met bloeddoorlopen ogen uit naar remlichten die zo talrijk en beweeglijk en drassig zijn als veenbessen in een moeras. Op de Dan Ryan Expressway is het nog geen hyperfijne dag.

Ik was naar Chicago gekomen om het Sleep Research Laboratory van de Universiteit van Chicago te bezoeken. Het is aan South Drexel Avenue, vlakbij het ziekenhuis-fortcomplex van de University of Chicago Medical School, waar kleine, springerige groepjes stagiaires en bewoners, gekleed in de witte jassen die worden gegeven aan de professionele slaapgebrek, op de binnenplaats blijven hangen voordat de universiteitsboekhandel, waar ook een espressobar is gevestigd. South Drexel is een rustige, met bomen omzoomde laan met de huiselijke smaak van een zijstraat in de noordelijke Bronx, en nr. 5743 heeft een armoedige, misleidend verouderde uitstraling. In een kantoor op de tweede verdieping met uitzicht op de straat, trof ik Dr. Wallace Mendelson aan, een psychiater die mededirecteur is van het slaaplaboratorium en voorzitter is van de Sleep Research Society. Gedurende tien jaar bestudeerde Mendelson bij SUNY Stony Brook en de Cleveland Clinic de moleculaire werking van slaappillen, en momenteel doet hij onderzoek naar de hersenreceptoren waar slaappillen hun werk doen. Hij is op zoek, vertelde hij me, naar krachtigere en veiligere slaappillen.

Na het lezen van een aantal studies over de slaap van de mens was het bij me opgekomen dat mensen, naast hun andere slaapproblemen, notoir onnauwkeurige getuigen zijn van hun eigen rust. Ze hebben moeite om te beoordelen hoe lang en hoe goed ze hebben geslapen. Hoe peil je tenslotte een kwantum van je eigen bewusteloosheid? Mendelson noemde, voor mijn overweging, een verbijsterende subgroep van slapelozen, een hoogst ongebruikelijk voorbeeld van de moeite die mensen hebben bij het inschatten van hun slaap. 'ɽit zijn mensen,'', die naar de dokter komen en bitter klagen over slapeloosheid. Dus je doet een onderzoek naar deze personen. Je doet het licht uit en vijf minuten later zijn hun ogen gesloten, ademen ze langzaam en stil, bewegen ze niet en is er op hun EEG een slaappatroon te zien. Zo blijven ze acht uur, maar toch maak je ze 's ochtends wakker en zeggen ze: 'Zie je wel? Ik zei toch dat ik niet zou slapen.' ''

Mendelsons collega Allan Rechtschaffen, die op het punt staat met pensioen te gaan als hoofd van het University of Chicago Sleep Research Lab, voerde ooit een experiment uit dat van invloed was op dit probleem van slaapcognitie. Hij nodigde naar eigen zeggen goede slapers en naar eigen zeggen slechte slapers uit om de nacht door te brengen in het laboratorium. Toen een proefpersoon 10 minuten had geslapen, te oordelen naar gedrag en hersengolfpatronen, ging Rechtschaffen de kamer binnen, maakte de proefpersoon wakker en vroeg hem wat hij aan het doen was. De goede slapers zeiden: ''Ik sliep.'' De slechte slapers zeiden: ''Ik was natuurlijk wakker.''

'Ik herhaalde het experiment om te zien of het waar was', zei Mendelson. 'ɾn dat was het ook. Mijn toevoeging aan het verhaal was om een ​​slaappil te gebruiken -- oorspronkelijk Halcion, maar ik heb het later gedaan met Ambien, wat een merknaam is voor zolpidem, de meest voorgeschreven slaappil in Amerika. ''Ik gaf slechte slapers de ene nacht een placebo en de volgende nacht een slaappil. Houd er rekening mee dat ik in zwart-wit beschrijf wat een statistische bevinding was. Maar eigenlijk, toen je de slapelozen een placebo gaf en ze wakker maakte en vroeg: "Was je wakker of sliep je?" zeiden ze, zoals voorspeld, "Ik was wakker." Toen je ze een slaappil gaf en hen wakker maakte en hen dezelfde vraag stelde, zeiden ze: "Ik sliep." De theorie waar we onder beginnen te opereren is dat wat slaappillen met het EEG doen misschien minder belangrijk is dan het feit dat ze je perceptie of je al dan niet wakker bent.''

Misschien is het de taak van de volgende generatie slaappillen om de illusie te wekken dat we goed en diep hebben geslapen, terwijl dat in feite niet het geval is. Dit zou logisch zijn als de gevolgen van slaapverlies meer goedaardig waren. Maar de straffen voor wat catastrofaal slaapverlies zou kunnen worden genoemd, zijn bekend. Allan Rechtschaffen heeft een beroemde serie experimenten gedaan waarbij ratten dood werden gewekt. Ratten die geen volledige slaap kregen, stierven in twee en een halve week, nadat hun thermoregulerende systemen waren ingestort. Ratten zonder REM-slaap stierven binnen vijf weken. (Niemand weet hoe snel een rat zou sterven als hij, zoals de slapeloze subgroep Mendelson beschreef, alleen maar dacht dat hij geen slaap had gekregen.)

Het kantoor van Rechtschaffen bevindt zich op de derde verdieping van 5743 South Drexel. Hij is een sympathieke, intellectueel vrijgevige man -- gekleed in kaki en een poloshirt, hij ziet eruit alsof zijn naderende pensionering niet zozeer een terugtrekking was dan een inscheping -- maar er is iets kleins aan de benadering van zijn hol. Op deuren en lades en boekenplanken van archiefkasten en perforators met drie ringbanden verschijnen veel kleine, netjes beletterde bordjes, bordjes die bedoeld zijn om de orde in het koninkrijk van de slaap te handhaven, om ervoor te zorgen dat de eigendommen van ten minste één kantoor in dit gebouw blijven waar ze horen. Ik stelde Rechtschaffen de vraag die op mij begon te jagen: waar dient slaap voor?

Hij vertelde een aantal prominente theorieën. Sommige klinken belachelijk vanzelfsprekend (slaap is om uit te rusten), maar andere gaan over de evolutionaire oorsprong van slaap, het darwinistische doel ervan, en proberen daarbij rekening te houden met een bijna onvoorstelbaar aantal variabelen die te maken hebben met gedragsaanpassing, ecologische niches en problemen van lichaamsgrootte. Maar waar het allemaal op neerkomt, is een onherleidbare puzzel. ''Haal ademen,'' Recht schaffen zei. ''Het helpt veel dingen. De ademhaling helpt je om te praten, te lachen, te fluiten, tuba te spelen, maar dat is niet de hoofdfunctie. Slaap vergemakkelijkt het overleven. Dat is de bottom line. Waar gaat het om dat slaap essentieel is om te overleven? Dat is de kernvraag. Hij zweeg berouwvol en zei toen: Ik kan die vraag niet beantwoorden.

''We weten ontzettend veel over de fysiologie van slaap,'', voegde hij er met een flauw afscheidsgevoel aan toe. ''Slaap is nu heel goed beschreven. Maar de kwestie van de functie van slaap is niet opgelost. Het overheersende feit is dat er geen theorie is die door de meeste slaaponderzoekers wordt geaccepteerd. Nu hebben we veel aanwijzingen over wat de functie van slaap zou kunnen zijn. Maar we hebben het niet voor elkaar gekregen. Zodat een derde van ons leven nog grotendeels een mysterie blijft.''

Op de tweede verdieping van nr. 5743 had Wallace Mendelson het iets anders gezegd: ''Niemand heeft ook maar het flauwste idee wat de functie is van een bepaald slaapstadium.''

ONDER ALLE fijne kneepjes van het menselijke circadiaanse systeem en alle atemporele elementen in het moderne leven die onze natuurlijke periodiciteit beïnvloeden, is er natuurlijk de grotere periodiciteit van het menselijk organisme, de overgang van geboorte naar dood, waarmee rekening moet worden gehouden. Het kantoor van Mary Carskadon bevindt zich in het Bradley Sleep Lab van de Butler Campus van Brown University, een vredige, schaduwrijke enclave bij Blackstone Avenue in Providence, RI. Het is etenstijd en Carskadon, die er uitgeput uitziet, heeft de hele dag doorgebracht in het klaslokaal. Achter haar bureau zit echter de personificatie van alertheid, een knap chinchilla-achtig knaagdier genaamd Prins David, die lid is van de soort Octodon degu, het meest voorkomende zoogdier in Chili. Degoes hebben een aantal eigenschappen die ze interessant maken voor slaaponderzoekers en vooral voor Carskadon. Ze zijn overdag, net als mensen, en ze rijpen relatief langzaam, waardoor Carskadon de slaappatronen van hun adolescenten kan bestuderen zoals ze de slaappatronen van middelbare en middelbare scholieren bestudeert.

De onderzoeksvraag die Carskadon drijft, is maar al te bekend bij ouders: waarom moet dit slimme, gelukkige kind dat vroeger zo graag om 6 uur 's ochtends naar huis ging? veranderd in deze sombere puber die je niet uit bed kunt komen? Achter Carskadon klimt prins David, met de mooi afgestemde circadiane precisie die knaagdieren zo geliefd maakt bij slaaponderzoekers, in zijn wiel en begint aan zijn vastgestelde rondes. Carskadon zegt: "Het werd echt duidelijk toen ik naar enquêtes keek die hier bij Brown waren verzameld, dat er een duidelijke vertraging is in de timing van de slaap tijdens de vroege adolescentie. We dachten dat dit allemaal te wijten was aan psychosociale factoren. De meeste ouders houden bijvoorbeeld op om later op te blijven als beloning. Vroeg naar bed gaan is een straf. Ik raakte geïntrigeerd door de mogelijkheid dat er misschien ook een biologisch proces gaande is. Het is een grote verschuiving. Het is een zeer opvallend fenomeen.''

De hypothese van Carskadon is dat het intreden van de adolescentie en de dislocaties van stemming en gedrag die daarmee gepaard gaan, de rijping van het circadiane systeem markeren. ''We zien hetzelfde patroon, zegt ze, gedurende de rest van de volwassenheid -- wat we een middagdal noemen.'' Dat is de periode ongeveer tussen 1 en 4 P.M wanneer de slaap opdoemt, verbleekt het bestaan ​​en niet toevallig is er een significante stijging van het aantal verkeers- en bedrijfsongevallen. (Een parallelle trog, bekend bij iedereen die de wanhoop van de vroege ochtend heeft gekend, vindt plaats tussen 1 en 4 uur 's ochtends, de tijd waarop mensen het meest waarschijnlijk rouwen om creditcardschulden en te sterven.) In hun slaappatroon, zoals in bijna al het andere , maken adolescenten de overgang naar volwassenheid, en daarom lijken ze zo afschuwelijk voor volwassenen en voor elkaar.

Maar die passage is in feite al begonnen in de duisternis van de baarmoeder. Steven Reppert is een kinderarts die bijna 20 jaar geleden terugkeerde naar fundamenteel onderzoek en nu het Laboratory of Developmental Chronobiology leidt aan de Harvard Medical School. Zijn kantoor is een hokje met glazen wanden, afgescheiden langs de korte muur aan de andere kant van zijn overvolle laboratorium in het Jackson Building in het Massachusetts General Hospital. Reppert heeft een raamweergave van het apparaat van de moleculaire biologie en van zijn team van afstudeerders en postdocs. Hij deelt zijn kantoor met een computer, een horizontale map met overdrukken en een ingelijste cecropia-mot. Het was Repperts liefde voor motten -- en de vraag hoe hun metamorfosen worden getimed -- die hem naar de wetenschap brachten. Reppert heeft vroegrijp wit haar, en als je hem vraagt ​​naar de implicaties van een ontdekking, zal hij waarschijnlijk antwoorden door uit te leggen hoe het de ontdekking van toekomstige ontdekkingen zal beïnvloeden. In een wetenschapper is dit een echt beminnelijke eigenschap.

''Vele jaren geleden, zegt Reppert, waarmee hij recentelijk bedoelt, ontdekten we dat de biologische klok in de SCN daadwerkelijk werkt bij de foetus.'' Dit begint, interessant, zelfs voordat het foetale brein de verschillen tussen licht en donker kan registreren. ''We hebben een aantal experimenten gedaan waaruit blijkt dat de foetus altijd op tijd bij de moeder was. Dus kwamen we op dit idee: moeder functioneert als de transducer voor het circadiane systeem van de foetus. Ze neemt lichte informatie op in haar circadiane systeem, en dat wordt vervolgens doorgegeven aan het foetale circadiane systeem. Er zijn twee hormoonzenders. Het melatonineritme van mama is een zeer nauwkeurige markering van haar circadiane systeem. Melatonine is een klein molecuul en glijdt gemakkelijk door biologische barrières door de placenta. De tweede zender is dopamine, dat in de foetus zelf voorkomt, en de afscheiding ervan is een manier waarop de foetale SCN andere signalen van de moeder opneemt.

De slaappatronen van een adolescent zijn niet die van een baby - en die van een 65-jarige zijn niet die van een tiener. Zoals zoveel andere dingen in ons leven, wordt de slaap verstoord door het proces van oud worden. ''Naarmate we ouder worden,'', had Eve Van Cauter me uitgelegd, '' verliezen we het vermogen om diepe slaap te produceren, en de intensiteit van de diepe slaap is minder. Het initiëren van diepe slaap wordt geassocieerd met de afgifte van menselijk groeihormoon en prolactine. Vooral voor oudere volwassenen, in hun zevende decennium of zo, kan er nul minuten diepe slaap zijn en kan er nul microgram groeihormoon worden uitgescheiden. Er is niet veel bekend over de rol van prolactine, behalve bij zwangere vrouwen. Dames. Volgens de Encyclopedia of Sleep and Dreaming, onder redactie van Mary Carskadon, is het het belangrijkste hormoon voor de productie van caseïne, het essentiële eiwit in moedermelk. Menselijk groeihormoon regelt de vetverhouding. weefsel tot spiermassa, en het beïnvloedt ook het botmetabolisme, immunomodulatie en andere functies.

'ɺlle cardiovasculaire en endocriene correlaten van goede slaap verdwijnen bij het ouder worden,'', voegde Van Cauter toe. De kwaliteit van de slaap bij mensen begint al in de late jaren 30 te verslechteren, en wanneer de kwaliteit van de slaap achteruitgaat, neemt ook het herstellende effect op het endocriene en cardiovasculaire systeem af. En naarmate de slaap verslechtert, neemt ook iemands emotionele toestand af. ''Ik denk dat het geen onredelijke hypothese is,'', dat veel van de effecten van veroudering, waaronder geriatrische depressie, uiteindelijk terug te voeren zijn op een slaaptekort.& #x27'

Zoals elke wetenschapper met wie ik sprak, is Van Cauter zich scherp bewust van de spanning tussen het tijdloze bestaan ​​dat onze cultuur in deze eeuw verzint en het diep temporele, cyclische ritme van het leven dat onze hele evolutie als organismen kenmerkt. ''Ik zie slapen en wakker worden als een oscillatie,'', zei ze.''In plaats van overdag klaarwakker te zijn en volledig buiten bewustzijn te zijn als we slapen, waarom blijven we dan niet op een gemiddeld niveau en houden we dat ons hele leven vol? Waarom oscilleren we? Maar alles schommelt in de biologie. Het is blijkbaar een efficiëntere manier. De paradox is dat naarmate we steeds minder slapen, we steeds dichter bij dat tussenliggende niveau komen -- half wakker, half slapend en de hele tijd totaal nutteloos. Wat we echt nodig hebben, is een sterkere oscillatie.

ALLE WAKKERHEID IS SLAAPgebrek, zei William Dement half september tegen me. Dit was een zin die ik wekenlang in mijn hoofd zou horen, en het kwam weer in me op toen ik in een kantoor zat dat toebehoorde aan Joseph Takahashi, een professor in neurobiologie en fysiologie aan de Northwestern University en een lid van het National Science Foundation Centre for Biological Tijdschema. Takahashi heeft de zoektocht naar de fysieke bron van circadiaanse ritmes naar het genetische niveau gebracht, de elementaire ondergrond van organisch leven. Zijn experimenten hebben aangetoond dat er zowel een genetische als een omgevingslimiet is voor de circadiane ritmes die aan het werk zijn in de fysiologie van zoogdieren. Het weer buiten zijn kantoor was ongelooflijk slecht. De wind was opgekomen en de golven van Lake Michigan beukten tegen het bolwerk van de noordwestelijke campus, net ten noorden van Chicago, op een manier die maar al te kenmerkend was voor de botsing tussen de periodieke ritmes van de menselijke fysiologie en de onverzettelijke eisen van een 24-uurs uur samenleving.

Ik keek naar het activiteitenverslag van een muis. Als je veel tijd doorbrengt met slaapwetenschappers, leer je snel hoe je dergelijke grafieken moet lezen. 'Muizen hebben een prachtig gedrag', zei Takahashi, terwijl hij een doorzichtige plastic muizenkooi met een wiel erin omhoog hield. ''Ze lopen op een wiel. Er is een schakelaar en als ze lopen, gaat er een signaal naar de computer. Simpel. Als een muis wordt blootgesteld aan regelmatige perioden van 12 uur van licht en duisternis, ziet zijn activiteitsrecord er meestal uit als perfect verticale afwisselende banden van wit (rust) en zwart (rennen) over een periode van 48 uur. (De uren zijn uitgezet op de horizontale as, de dagen op de verticale as.) Maar als de muis vele dagen in het donker wordt gelaten, wordt de interne klok niet opnieuw ingesteld door licht en volgt hij zijn natuurlijke cyclus -- ' x27ɿree-running ritme, zoals de slaapmensen zeggen. De gemiddelde vrijlopende circadiane periode voor de muizenstam in het laboratorium van Takahashi is 23,7 uur. Omdat elke activiteitsepisode en elke slaapepisode iets eerder begint dan de dag ervoor, zullen de verticale balken op de activiteitsregistratie van een normale muis die constant in het donker wordt gehouden, naar links verschuiven naarmate de dagen verstrijken. Voor mensen is de vrijlopende circadiane periode ongeveer 25 uur, wat betekent dat in een soortgelijk experiment de verticale balken op een menselijke slaapactiviteitrecord naar rechts zouden afdrijven.

Ik neem de moeite om dit allemaal uit te leggen, want in Takahashi's kantoor keek ik naar een activiteitenverslag dat schokkend was. Het leek de eerste 20 dagen bijna gewoon, terwijl de muis die het produceerde een vast licht-donkerschema had. Maar toen de lichten voorgoed werden uitgedaan, werd de cyclus verlengd tot 28 uur, en toen explodeerde hij. Plotseling leek het activiteitenverslag op ruis, een onsamenhangend flikkeren van afgekorte lichte en donkere streepjes verspreid over de pagina voor alle volgende dagen van het experiment. Deze muis had duidelijk geen circadiaanse begeleiding bij afwezigheid van omgevingssignalen. Het was er niet in geslaagd zijn eigen tijdelijke omgeving te creëren. Je kunt een soortgelijk effect bij een rat produceren door zijn hersenen te veranderen en de SCN te verwijderen. Maar deze muis, wiens SCN intact was, had twee kopieën van een gemuteerd allel van het gen 'ɼlock''. Als het maar één exemplaar had, zou het een verlengde circadiane periode van 24,8 uur vertonen, duidelijk buiten de verdeling van normale muizen, zei Takahashi, maar nog steeds volkomen regelmatig. Toen dit buitengewone activiteitsrecord werd geproduceerd, had het laboratorium van Takahashi alleen het fenotype van dit gemuteerde gen gezien, met andere woorden, de muis zelf. Nu hebben ze het gen gevonden. Het is zeer waarschijnlijk dat ook bij de mens een klokgen aanwezig is, waarschijnlijk op chromosoom 4.

Een paar ongebruikelijke muizen van Takahashi zullen naar het oosten gaan naar het lab van Steven Reppert, waar ze zullen broeden, slapen en rennen en, in de taal van de wetenschap, worden geofferd. Daar herhaalt Reppert een experiment dat hij al op normale muizen heeft uitgevoerd. Hij zal cellen nemen van de SCN van pasgeboren muizen die deze mutatie waarschijnlijk vertonen en ze kweken op een objectglaasje dat is geïmplanteerd met kleine elektroden. De elektroden registreren de vuursnelheden - de chemische ontladingen - van de individuele SCN-neuronen die er direct bovenop liggen. ''We zijn in staat geweest om deze cellen te nemen,'', Reppert, sprekend over gewone muiscellen, en ze te monitoren zoals je het hele dier zou volgen, gedurende 42 dagen. Dat alomtegenwoordige circadiane aspect van gedrag - bijvoorbeeld de precieze ritmes van wielrennen - kunnen we nu volgen in het schietritme van een enkele cel. We denken dat de circadiane klok celautonoom is. Met andere woorden, alles wat nodig is om de moleculaire, biochemische, cellulaire oscillatie te maken, is te vinden in één cel. De vraag die Reppert met de gemuteerde muizen van Takahashi hoopt te beantwoorden, is deze: doen cellen uit hun SCN vuur in een ander patroon dan SCN-cellen van gewone muizen?

Er is ander bewijs over hoe het circadiane ritme wordt geproduceerd op cellulair en genetisch niveau. Een eiwit gecreëerd door een gen genaamd per (voor periode) in Drosophila melanogaster, de fruitvlieg, veroorzaakt wat Takahashi een prachtige oscillatie in de RNA-cyclus noemt. De eiwitten gecreëerd door per en een andere klok- verwant gen in de fruitvlieg, tim genoemd (voor tijdloos), vormen ook een paar om wat Reppert twee onderling afhankelijke autoregulerende transcriptie-feedbacklussen noemt, die direct worden beïnvloed door licht dat op tim inwerkt. Wat dat betekent, legt Reppert uit, is dat het eiwit dat door deze genen in de cel wordt gemaakt, lijkt terug te komen op zijn eigen productie. Wanneer het een bepaald niveau bereikt, wordt het uitgeschakeld. Als je de juiste tijdkinetiek krijgt, dan zou dit zichzelf in stand houden. Dit is een versie -- er zijn er meerdere -- van hoe de circadiane klok eruitziet op het meest fundamentele niveau. De relevante genen coderen voor de aanmaak van eiwitten, en die eiwitten interageren met licht en met elkaar om het uurwerk te produceren in Drosophila en misschien, analoog, in ons.

''Waarom oscilleren we?'', vraagt ​​Eve Van Cauter. Deze genen en hun eiwitfeedbacklussen zijn enkele van de redenen. Ze illustreren de discontinue logica van slaap, een logica waarin het antwoord op de vraag ''Waar is slaap voor?'' is ''Omdat we oscilleren.''

Ik merkte dat ik in Takahashi's kantoor naar de witte ruimte op het activiteitenoverzicht van een normale muis staarde, die ik ter vergelijking had gebruikt. De witte ruimte staat voor licht, en licht, op een record van menselijke activiteiten, betekent wakker worden. De witte ruimte leek een eigen vraag te stellen: waar wordt wakker voor? Hetzelfde antwoord: omdat we oscilleren. Stop met oscilleren en je bent dood. Het was me duidelijk geworden dat het circadiane systeem - waarvan slaap, zoals de volle maan die aan de nachtelijke hemel voorbijgaat, slechts de meest zichtbare markering is - een enorm subtiel middel is om omgevingsinput te integreren met een complexe reeks fysiologische outputs .

Ik was net gewend geraakt aan het idee dat slaap een fysiologisch artefact is van het circadiane systeem, toen ik me realiseerde dat wakker - bewustzijn - niet alleen de transparante staat van zijn is die het lijkt te zijn. Het wordt ook gegenereerd door de circadiane ritmes van het lichaam. Het heeft een geheel eigen vorm en een hormonaal substraat. Dit was niet per se nieuws, maar het deed me een beetje denken aan het moment waarop je voor het eerst beseft dat het oog geen venster is, zelfs niet in de ziel, maar een orgaan met zijn eigen ondoorzichtigheid. Het doet je afvragen.

ZULLEN ER OP EEN DAG MENSEN ZIJN DIE worden geboren met een opzettelijk veranderd klokgen? Gaan we zo ver om een ​​slapeloze samenleving tegemoet te komen? Misschien. Maar misschien is er een eenvoudigere, al aangeboren oplossing voor het probleem van slaapbeperking, een die afhangt van onze oscillerende aard. Moderne slaap - ernstig begrensde slaap - is grotendeels een cultureel product. Het is hoogstens een paar eeuwen oud, het resultaat van onze diepe overtuiging dat we de details van ons biologische lot kunnen beheersen. Maar hoe zag slaap in het tijdperk van onze evolutionaire opkomst eruit? Hoe was de slaap vóór de televisie, vóór elektrische verlichting, vóór de industriële revolutie, vóór de landbouw?

Een soortgelijk antwoord is gegeven door Thomas Wehr, hoofd van de afdeling klinische psychobiologie van de National Institutes of Mental Health in Bethesda, Maryland. Terwijl Wehr de melatonine-afscheiding bestudeerde, wat, zoals hij zegt, chemische transducer van nacht en seizoen, vroeg hij zich af: hebben mensen een mechanisme behouden om seizoensveranderingen waar te nemen, zoals dieren dat hebben gedaan? Om deze vraag te beantwoorden bedacht hij een experiment waarbij vrijwilligers zichzelf in het laboratorium onderwerpen aan een slaapschema gebaseerd op de duur van een midwinternacht op de breedtegraad van Washington - ongeveer 14 uur. Met andere woorden, ze brachten 14 uur door in het donker, vanaf 18.00 uur. tot 8 uur 's ochtends, elke nacht gedurende minstens een maand, net zoals de inheemse bewoners van Lafayette Park elke winter zouden hebben gedaan totdat ze stierven aan malaria.

''We besloten, vertelde Wehr me, om een ​​meer algemene blik te werpen op hoe de menselijke biologie eruit zou kunnen zien in een langere nacht -- om een ​​prehistorische modus te reanimeren. We hebben alle gebruikelijke dingen gemeten: temperatuur, hormonen, melatonine-uitscheiding, de EEG-patronen in de slaap.''

Wat Wehr vond was opmerkelijk. De eerste nacht sliepen de vrijwilligers 11 uur, en in de eerste weken van het experiment betaalden ze 17 uur aan opgebouwde slaapschuld terug -- d.w.z. ze sliepen 17 uur langer dan ze normaal zouden hebben genoemd voor dezelfde periode. Het duurde drie weken voordat een slaappatroon zich stabiliseerde, en toen dat gebeurde, duurde het ongeveer acht en een kwartier per nacht. Maar het was geen geconsolideerde slaap, en het was niet alleen maar slaap. Na verloop van tijd, legde Wehr uit, ontstond er een andere toestand, geen slaap, geen actieve waakzaamheid, maar rustige rust met een geheel eigen endocrinologie.

Elke nacht lagen de vrijwilligers twee uur in een staat van stille rust voordat ze abrupt in slaap vielen. Ze sliepen in een avondgevecht dat vier uur duurde. Daarna ontwaakten ze uit de REM-slaap in nog eens twee uur rustige rust, gevolgd door nog eens vier uur slaap en nog eens twee uur rustige rust voordat ze om 8 uur ’s ochtends opstonden. Dit patroon van verdeelde slaap, gescheiden door rust, wordt een bimodale slaapverdeling genoemd, en het is typerend voor de slaap van veel zoogdieren die in het wild leven, dat wil zeggen dat het atypisch is voor mensen die in de moderne westerse samenleving leven. Maar in een volgend artikel, dat zal verschijnen in een boekdeel genaamd ''Progress in Brain Research, concludeert Wehr dat ''in lange nachten . . . de slaap van de mens lijkt veel meer op die van andere zoogdieren dan werd aangenomen. Bimodale slaap, onderbroken door stille rust, was een patroon waarnaar moderne Amerikanen terugkeerden bijna zodra ze de kans kregen.

'ɻij gezonde mensen, merkte Wehr op, zou dit bimodale slaappatroon een slaapstoornis worden genoemd, hoewel de gelijkenis met de slaap van dieren de natuurlijkheid ervan bevestigt. En naarmate mensen ouder worden, vallen ze terug in dit patroon van verdeelde slaap. Misschien wordt het moeilijker om het te negeren.''

Ik vroeg Wehr of een van zijn proefpersonen gek was geworden tijdens die lange nachten in het donker.

Geen had. ''Iedereen kan het,'', zei hij.

En nadat ze het hadden gedaan, merkten de proefpersonen van Wehr op dat ze zich nog nooit eerder wakker hadden gevoeld. Wehr mat hun slaperigheid overdag met behulp van een variant van een conventionele methode genaamd de Multiple Sleep Latency Test, die is bedacht door Mary Carskadon en William Dement. In wezen is de M.S.L.T. meet de snelheid waarmee je in slaap valt terwijl je stil in een donkere kamer ligt. De proefpersonen van Wehr voelden zich niet alleen wakkerder, ze waren ook wakkerder.

Wat de Amerikanen van de late 20e eeuw lijken te verwachten van slaap, is gewoon slaap - een enkele, ononderbroken dosis slaap, geleverd in een strak pakket dat een druk schema niet in de weg staat. En, zei Eve Van Cauter, ''Misschien voor de mens, die in staat is geweest de slaap te consolideren en lange tijd wakker te blijven en dingen te bereiken die een lange tijd nodig hebben om te bereiken, dat kan deel uitmaken van onze succes als soort.''

Maar wat is opgeofferd als menselijke slaap is meer en meer gecondenseerd geworden en steeds minder seizoensgebonden is een open vraag. Het hele jaar door midden in de zomer leven, met lange dagen en korte nachten, heeft zoveel generaties verkregen, schrijft Wehr, dat de moderne mens niet meer beseft dat hij in staat is te ervaren een reeks alternatieve modi die in de prehistorie misschien op seizoensbasis voorkwamen, maar die nu in hun fysiologie sluimeren. Terwijl mensen zich zorgen maken over hoeveel verder we onze werkelijke slaaptijd kunnen comprimeren, hebben we al overboord gegooid zes nachtelijke uren stille winterrust. In de meest betekenisvolle zin zijn dat overgangsuren. Een keer in de nacht en een keer in de vroege ochtend ontwaakten de vrijwilligers van Wehrés uit de REM-slaap, die sterk geassocieerd wordt met dromen, in een periode van rustig wakker zijn die heel anders is dan wakker zijn overdag. Misschien hebben we, zoals we in de loop van de tijd hebben geleerd om een ​​minder karakteristieke zoogdierslaap te slapen, ook geleerd om een ​​minder menselijke slaap te slapen.

''Het is verleidelijk om te speculeren, schrijft Wehr, '⟚t deze regeling in de prehistorie een communicatiekanaal vormde tussen dromen en waakzaam leven dat geleidelijk werd afgesloten naarmate de mens zich heeft samengeperst en geconsolideerd hun slaap. Als dat zo is, dan zou deze wijziging een fysiologische verklaring kunnen bieden voor de observatie dat de moderne mens het contact met de bron van mythen en fantasieën lijkt te hebben verloren.''

''HET IS AAN DE ARTSEN OM TE BESLISSEN OF slaap zo'n noodzaak is dat ons leven ervan afhangt,'', schreef Montaigne. Maar dit is het soort wetenschap dat je thuis kunt doen. Vanavond gaat in New York de zon onder om 4:50. Het stijgt morgenochtend om 7.19 uur. Dat is 14 uur en 29 minuten duisternis. Het enige wat u hoeft te doen is het licht uitdoen, de kat uitdoen en de telefoon loskoppelen. Word niet rusteloos.


Abstract

De kern van het menselijk denken, althans voor de meerderheid van de individuen in de ontwikkelde landen, is de stilzwijgende veronderstelling dat we als soort niet worden gehinderd door de eisen die door onze biologie worden opgelegd en dat we kunnen doen wat we willen, op elk moment we kiezen, terwijl in werkelijkheid elk aspect van onze fysiologie en ons gedrag wordt beperkt door een 24-uurs hartslag die diep uit onze evolutie voortkomt. Onze dagelijkse circadiane ritmes en slaap/waakcyclus stellen ons in staat om optimaal te functioneren in een dynamische wereld en onze biologie aan te passen aan de eisen die de dag/nachtcyclus stelt. De thema's die in deze review zijn ontwikkeld, richten zich op het groeiende besef dat we de circadiane en slaapsystemen op ons eigen risico negeren, en dit artikel gaat in op de mechanismen die circadiane en slaapsystemen genereren en reguleren wat er mechanisch gebeurt wanneer deze systemen instorten als gevolg van maatschappelijke druk en ziekte hoe slaapverstoring en stress met elkaar verbonden zijn waarom slaapverstoring en geestesziekte altijd samen voorkomen en hoe individuen en werkgevers kunnen proberen om enkele van de problemen te verminderen die gepaard gaan met het werken tegen onze interne temporele biologie. Hoewel sommige gezondheidskosten van slaapverstoring kunnen worden verminderd, zullen er op zijn minst op de korte termijn altijd significante negatieve gevolgen zijn in verband met ploegenarbeid en slaapverlies. Met dit in gedachten moet de samenleving dit probleem aanpakken en beslissen wanneer de gevolgen van slaapverstoring op de werkplek gerechtvaardigd zijn.

Zo verstrijkt de dag voor de deugdzame man. En als het nacht wordt, zorg ik ervoor dat ik niet slaap! Hij, de heer van de deugden, wil niet geroepen worden!

-Friedrich Nietzsche, Zo sprak Zarathoestra

1. Inleiding en circadiane ritmes van zoogdieren

Bijna al het leven op aarde gebruikt een interne biologische klok om te anticiperen op de ingrijpende veranderingen die het gevolg zijn van de rotatie van de aarde om haar as. In organismen die zo gevarieerd zijn als fotosynthetische bacteriën en mensen, zijn fysiologie en gedrag 'afgestemd' op de gevarieerde, maar voorspelbare eisen van de dag/nacht-cyclus. Wezens 'weten' effectief de tijd van de dag, en deze intern gegenereerde dagelijkse cycli worden 'circadiane ritmes' genoemd, wat afkomstig is van het Latijn. ongeveer (over) en overlijdt (dag 1]. Naast de afstemming van de interne en externe dag, zorgt een circadiane klok er ook voor dat biologische processen in de juiste tijdsvolgorde plaatsvinden. Om cellen goed te laten functioneren, hebben ze de juiste materialen op het juiste moment op de juiste plaats nodig. Duizenden genen moeten in een bepaalde volgorde worden aan- en uitgeschakeld. Eiwitten, enzymen, vetten, koolhydraten, hormonen, nucleïnezuren en andere verbindingen moeten binnen een nauwkeurig tijdvenster worden opgenomen, afgebroken, gemetaboliseerd en geproduceerd. Energie moet worden verkregen en vervolgens verdeeld over de cellulaire economie en worden toegewezen aan groei, reproductie, metabolisme, voortbeweging en cellulair herstel. Zonder deze interne temporele compartimentering zou onze biologie diep in het gedrang komen [1].

Circadiane ritmes moeten ook worden gesynchroniseerd of meegevoerd naar de externe omgeving met behulp van signalen die informatie over de tijd van de dag (zeitgebers) geven, en de lichtpatronen die worden geproduceerd door de 24-uurs rotatie van de aarde vormen de dominante meesleepcue. Bij veel soorten kunnen echter andere milieu- zeitgebers, zoals temperatuur, voedselbeschikbaarheid, regenval en zelfs predatie, bijdragen aan meesleuren. Het belangrijkste punt is dat circadiane ritmes niet worden aangedreven door een externe cyclus, maar intern worden gegenereerd en vervolgens worden gesynchroniseerd met de externe 24-uurswereld [2].

Als we dit relateren aan onze eigen soort, is de menselijke fysiologie georganiseerd rond de dagelijkse cyclus van activiteit en slaap. In de actieve fase, wanneer het energieverbruik hoger is en voedsel en water worden geconsumeerd, moeten organen worden voorbereid op de inname, verwerking en opname van voedingsstoffen.De activiteit van organen zoals de maag, lever, dunne darm, pancreas en de bloedtoevoer naar deze organen hebben interne synchronisatie nodig, die een klok kan bieden. Tijdens de slaap, hoewel het energieverbruik en de spijsverteringsprocessen afnemen, vinden er veel essentiële activiteiten plaats, waaronder cellulair herstel, toxineopruiming en geheugenconsolidatie en informatieverwerking door de hersenen. Het doorbreken van dit patroon, zoals gebeurt bij jetlag of ploegendienst (zie hieronder), leidt tot interne desynchronie en het niet doen van het juiste op het juiste moment [3].

In het hart van het circadiane systeem van zoogdieren bevindt zich een structuur diep in de hypothalamus van de hersenen, de 'suprachiasmatische kernen' of SCN (figuur 1). De ontdekking van deze structuur heeft een fascinerende geschiedenis. Experimenten in de jaren vijftig en zestig beschadigden/vernietigden kleine delen van het rattenbrein in de jacht op ‘de klok’, en vernauwden het tot ergens diep in de hersenen, waarschijnlijk de hypothalamus. Vervolgens werden in een reeks experimenten in het begin van de jaren zeventig, en gebaseerd op de logica dat circadiane ritmes worden meegevoerd door de licht/donkercyclus, structuren in de hypothalamus geïdentificeerd die een directe projectie van het oog ontvingen. De SCN ontvangt een grote projectie van het netvlies, en wanneer de SCN werd beschadigd, werden circadiane ritmes afgeschaft [4,5]. Bijna 20 jaar later werd de cruciale rol van de SCN bevestigd door het transplanteren van kleine neurale transplantaten uit het SCN-gebied van een gemuteerde hamster met een korte circadiane periode van 20 uur in niet-mutante hamsters wiens eigen SCN was vernietigd en 24-uurs ritmes waren afgeschaft . De transplantatie herstelde niet alleen de circadiane ritmes, maar kritisch, de herstelde ritmes waren 20 uur, wat aantoont dat een essentieel onderdeel van de klok - zijn periode, was getransplanteerd met de SCN [6].

Figuur 1. De suprachiasmatische kernen van zoogdieren (SCN) en het netvlies. (i) Het muizenbrein vanaf de zijkant met de suprachiasmatische kernen (SCN) die de hoofd-circadiaanse pacemaker van zoogdieren bevatten. De SCN ontvangt een speciale projectie van het netvlies, het retino-hypothalamische kanaal (RHT) genoemd (ii) het vooraanzicht van de hersenen toont de SCN met kleine paren die zich aan weerszijden van de derde ventrikel bevinden en bovenop het optische chiasma zitten (waar de oogzenuwen samenkomen). Bij muizen omvat de SCN ongeveer 20.000 neuronen en bij mensen 50.000 neuronen. Zie tekst voor details. (iii) Retinale staafjes en kegeltjes brengen visuele informatie over naar de retinale ganglioncellen (RGC's) via de tweede orde neuronen van het binnenste netvlies - de bipolaire (B), horizontale (H) en amacrine (A) neuronen. De oogzenuw wordt gevormd uit de axonen van alle ganglioncellen en deze grote zenuw brengt lichte informatie naar de hersenen. Een subset van lichtgevoelige retinale ganglioncellen (pRGC - weergegeven in donkergrijs) kan licht ook rechtstreeks detecteren. De pRGC's gebruiken het blauwe lichtgevoelige fotopigment, melanopsine of OPN4. Zo vindt fotodetectie in het netvlies plaats in drie soorten cellen: de staafjes, kegeltjes en pRGC's. De pRGC's ontvangen ook signalen van de staafjes en kegeltjes, en hoewel ze niet vereist zijn, kunnen ze helpen bij het aansturen van lichtreacties door de pRGC's.

De SCN van mensen omvat ongeveer 50.000 cellulaire circadiane oscillatoren die voldoende stabiel zijn om gedurende ten minste zes weken circadiane ritmes van neuronale vuren te genereren in vitro. Dit werd voor het eerst aangetoond in verspreide SCN-neuronen van neonatale ratten, in de kweek geplaatst op een raster van micro-elektroden. Individuele neuronen vertoonden robuuste circadiane ritmes bij elektrisch vuren, maar de fasen van deze individuele ritmes waren allemaal verschillend, wat aantoont dat SCN-neuronen fungeren als individuele klokken en dat de basisoscillatie in individuele cellen lag en niet de opkomende eigenschap was van een netwerk van individuele neuronen. neuronen [7].

De subcellulaire moleculaire generatie van een circadiane oscillatie komt voort uit een complexe interactie tussen belangrijke klokgenen en hun eiwitproducten. In de kern omvat het moleculaire uurwerk een transcriptionele/translationele feedbacklus (TTFL), waarbij genen en hun eiwitproducten op elkaar inwerken en feedback geven om hun eigen transcriptie te remmen, waardoor een 24-uurs cyclus van eiwitproductie en -afbraak wordt gegenereerd. De belangrijkste elementen van dit moleculaire uurwerk worden geïllustreerd in figuur 2. Voor meer details, zie [10].

Figuur 2. De moleculaire klok van zoogdieren. De drijvende kracht achter het moleculaire uurwerk van zoogdieren is de transcriptionele/translationele feedbackloop (TTFL). zoals 1' of BMAL1. Het CLK-BMAL1-complex bindt aan E-box-promoters die de transcriptie van vijf kernklokgenen aansturen, drie Punt uit genen (Per) die aanleiding geven tot de eiwitten PER1, PER2 en PER3, en twee Cryptochrome-genen (Schreeuw) die coderen voor de CRY1- en CRY2-eiwitten. De PER-eiwitten combineren met het kinase CK1 (Caseïnekinase 1) en worden gefosforyleerd. Het PER-CK1-complex bindt vervolgens aan de CRY's om een ​​CRY-PER-CK1-complex te vormen. Binnen het complex van CRY-PER-CK1 worden CRY en PER gefosforyleerd door andere kinasen, waardoor het CRY-PER-CK1-complex de kern kan binnendringen en de CLK-BMAL1-transcriptie van de Per en Schreeuw genen die de negatieve tak van de TTFL vormen. De niveaus van het CRY-PER-CK1-eiwitcomplex stijgen gedurende de dag, pieken in de schemering, worden dan afgebroken en dalen tot hun laagste niveau de volgende dageraad. Het netto resultaat is een TTFL, waarbij de Per en Schreeuw genen en hun eiwitproducten interageren en geven feedback om hun eigen transcriptie te remmen, waardoor een 24-uurs cyclus van eiwitproductie en -afbraak ontstaat. Merk op dat meerdere andere genen en hun eiwitten extra feedbackloops genereren om verdere stabiliteit te bieden aan de circadiane oscillatie [8]. Veelbetekenend is dat polymorfismen in verschillende van deze klokgenen in verband zijn gebracht met menselijke 'ochtendtypes' (leeuweriken) en 'avondtypes' (uilen) [9].

De SCN projecteert rechtstreeks naar ongeveer 35 hersengebieden, meestal in de hypothalamus, en in het bijzonder die gebieden van de hypothalamus die de hormoonafgifte reguleren. Inderdaad, veel hormonen die onder controle van de hypofyse staan, zoals cortisol, staan ​​onder strakke circadiane regulatie [11,12]. Bovendien reguleert de SCN de activiteit van het autonome zenuwstelsel, dat veel aspecten van de fysiologie in een tijdstempel zet, waaronder de gevoeligheid van doelweefsels voor hormonale signalen [13]. Naast deze directe neuronale verbindingen communiceert de SCN met de rest van het lichaam met behulp van diffuse chemische signalen [14]. Dit werd voor het eerst aangetoond door SCN in kleine semi-permeabele capsules te transplanteren in dieren met SCN-laesie. De capsule verhinderde dat neurale verbindingen opnieuw tot stand werden gebracht, maar liet chemische communicatie van de getransplanteerde SCN toe om naar buiten te diffunderen. Zelfs zonder een neurale verbinding werden sommige circadiaanse ritmes hersteld [15]. In recentere jaren is de identiteit van deze chemische signalen naar voren gekomen [16].

Hoewel de SCN de ‘hoofdklok’ bij zoogdieren is, is het niet de enige klok [17]. Er zijn cellulaire klokken, die in wezen dezelfde subcellulaire mechanismen gebruiken (figuur 2), in de lever, spieren, pancreas, vetweefsel en waarschijnlijk in elk orgaan en weefsel van het lichaam [18]. Vernietiging van de SCN maakt een einde aan meerdere ritmes, zoals locomotorische activiteit, en dit was de reden dat de SCN werd beschouwd als de 24-uurs ritmiek. Het wordt nu echter erkend dat het verlies van openlijke ritmiek optreedt omdat (i) sommige van de individuele perifere klokcellen dempen en ritmiek verliezen na verschillende cycli, maar vaker omdat (ii) de individuele cellulaire klokken van elkaar worden losgekoppeld. De cellen blijven tikken, maar in verschillende fasen, zodat een duidelijk 24-uurs ritme in het weefsel of orgaan verloren gaat [19]. Deze ontdekking leidde tot de waardering dat de SCN fungeert als een pacemaker om de circadiane activiteit van miljarden individuele perifere circadiane oscillatoren door de weefsels en organen van het lichaam te coördineren, maar niet aan te sturen. De signaalroutes die door de SCN worden gebruikt om deze perifere klokken mee te nemen, zijn nog steeds onzeker, maar we weten dat de SCN niet talloze afzonderlijke signalen rond het lichaam uitzendt die gericht zijn op specifieke individuele klokken. Er lijkt eerder een beperkt aantal neuronale en humorale signalen te zijn. De SCN ontvangt ook feedbacksignalen van de periferie waardoor het hele lichaam synchroon kan functioneren met de wisselende eisen van de 24-uurs licht/donker-cyclus [19]. Het resultaat is een complex circadiaans netwerk dat ritmische fysiologie en gedrag coördineert.

2. Licht werpen op de klok

Oogverlies in alle groepen zoogdieren maakt een einde aan het vermogen om circadiane ritmes mee te voeren naar de licht/donker-cyclus [20]. Verbazingwekkend genoeg zijn de visuele cellen van het netvlies, de staafjes en kegeltjes (figuur 1), echter niet nodig voor de detectie van het dageraad/schemeringsignaal. Er bestaat een derde klasse van fotoreceptoren in het oog [21,22]. Onze studies in de jaren negentig toonden aan dat muizen zonder alle staaf- en kegelfotoreceptoren (rdta/cl en rd/rd cl) konden hun circadiaanse ritmes nog steeds perfect normaal regelen. Maar toen de ogen werden verwijderd, ging het vermogen om mee te slepen verloren [21,22]. Deze experimenten toonden aan dat er een andere fotoreceptor in het oog moest zijn. De staafloze/kegelloze muismodellen boden een krachtige benadering om deze derde fotoreceptor [23] te karakteriseren, en samen met studies bij de rat [24] en de aap [25] bleek het netvlies een kleine populatie te bevatten (ongeveer 1-2% ) van lichtgevoelige retinale ganglioncellen (pRGC's) die een blauw lichtgevoelig fotopigment gebruiken dat 'melanopsine' of OPN4 wordt genoemd. Het OPN4-gen werd oorspronkelijk geïsoleerd uit de lichtgevoelige pigmentcellen of 'melanoforen' die worden aangetroffen in de huid van amfibieën, waaronder kikkers en padden [26]. De naam 'melanopsine' is blijven hangen en wordt vaak verward met 'melatonine', maar de twee moleculen hebben niets met elkaar te maken. Genetische ablatie van de staafjes, kegeltjes en melanopsine-pRGC's elimineert circadiane reacties op licht, wat aantoont dat er geen extra fotoreceptoren zijn die bijdragen aan circadiane entrainment in het oog of elders. Hoewel de staafjes en kegeltjes niet nodig zijn voor circadiane entrainment, is het nu bekend dat ze onder bepaalde omstandigheden bijdragen aan de lichtreacties van de melanopsine-pRGC's. Genetische silencing van melanopsine in de pRGC's blokkeert foto-entrainment bij muizen niet. Muizen kunnen nog steeds meesleuren, maar met verminderde gevoeligheden [27-30]. Staafjes en kegeltjes sturen indirecte projecties naar de pRGC's, en het lijkt erop dat bij afwezigheid van endogeen OPN4, de staafjes en kegeltjes het verlies van OPN4 gedeeltelijk kunnen compenseren. Er ontstaat een complex patroon van hoe de verschillende fotoreceptorpopulaties op elkaar inwerken om meesleuren tot stand te brengen [31-33].

In samenwerking met collega's van Harvard University hebben we mensen bestudeerd die al hun staafjes en kegeltjes hadden verloren als gevolg van een genetische ziekte. Net als de staaf-/kegelloze muizen, bleek de menselijke circadiane entrainment intact te zijn, gemedieerd door pRGC's met behulp van het fotopigment melanopsine dat maximaal gevoelig is voor blauw licht rond 480 nm [34]. Deze bevinding heeft een significante impact in de kliniek [35,36]. Genetische ziekten die bijvoorbeeld leiden tot het verlies van de staafjes en kegeltjes en blindheid veroorzaken, sparen vaak de pRGC's. Onder deze omstandigheden moeten personen die hun ogen hebben maar visueel blind zijn, maar toch pRGCS bezitten, geadviseerd worden hun ogen bloot te stellen aan voldoende ochtend- en avondlicht om hun circadiane systeem mee te nemen. Het besef dat het oog ons zowel ons gevoel voor ruimte als ons gevoel voor tijd geeft, via meevoering van de SCN, herdefinieert de definitie en behandeling van menselijke blindheid.

3. Biologie van slaap

De regelmatige cyclus van slapen en waken is het meest voor de hand liggende 24-uurspatroon in ons gedrag, en de slaap/waakcyclus omvat een zeer complexe reeks interacties waarbij meerdere neurale circuits, neurotransmitters en hormonen betrokken zijn, die geen van alle exclusief zijn voor het genereren van slaap [37,38]. De belangrijkste hersenstructuren en neurotransmittersystemen die betrokken zijn bij de slaap/waakcyclus zijn samengevat in figuur 3.

Figuur 3. Slaap/waaktoestanden ontstaan ​​uit wederzijds prikkelende en remmende circuits die resulteren in twee verschillende gedragstoestanden van waken (bewustzijn) en slapen. Het diagram dat hier wordt geïllustreerd, vertegenwoordigt een sterk vereenvoudigde versie van de interacties die zijn gekoppeld aan de waak-/slaapschakelaar. Tijdens het kielzog orexine (ook bekend als hypocretine) projecteren neuronen in de laterale hypothalamus naar en prikkelen (+) verschillende populaties van wake-bevorderende neuronen in de achter- en middenhersenen, waaronder monoaminerge neuronen die histamine, dopamine, noradrenaline en serotonine cholinerge neuronen afgeven in de achterhersenen die acetylcholine afgeven en een belangrijke groep van breed verspreide neuronen die glutamaat afgeven. Deze neurotransmitters zorgen voor waakzaamheid en bewustzijn in de cortex. Bovendien zal acute activering van de stress-as (figuur 5) ook bijdragen aan de slaap/waak-regulatie, waardoor het wakker wordt bevorderd en de slaap wordt geremd. Tijdens het kielzog projecteren de monoaminerge neuronen naar (stippellijn) en remmen (−) de ventrolaterale preoptische kernen (VLPO). Tijdens de slaap activeren circadiane en homeostatische slaap-drivers (figuur 4) de VLPO die de neurotransmitters gamma-aminoboterzuur (GABA) en galanine vrijgeeft om de orexine-neuronen in de laterale hypothalamus en de mono-amninerge, cholinerge en glutamaterge neuronale populaties te remmen (−) direct. Verder projecteert een subpopulatie van interneuronen in de cortex lange afstanden naar de hersenschors en geeft de remmende neurotransmitter GABA af tijdens de slaap. Deze neuronen worden tijdens de slaap geactiveerd op een manier die evenredig is aan de homeostatische slaapdrift voor slaap (figuur 4). De primaire metingen die worden gebruikt om slaap bij zoogdieren te definiëren, is het elektro-encefalogram (EEG), dat slaap kenmerkt als snelle oogbeweging (REM) of niet-snelle oogbeweging (NREM). De NREM-REM-schakelaar vindt elke ongeveer 60-90 minuten plaats en wordt aangedreven door een netwerk van neuronen in de midden- en achterhersenen. Tijdens de REM-slaap blijven monoaminerge neuronen geremd, maar worden cholinerge neuronen geactiveerd (+). REM-on neuronen projecteren naar het ruggenmerg en veroorzaken spierverlamming (atonia) [38]. Als de atonia-route niet wordt geactiveerd, kunnen zich aandoeningen voordoen die REM-slaapgedragsstoornis (RBD) worden genoemd. Verder kan het niveau van verlies van atonia de ontwikkeling van de ziekte van Parkinson voorspellen [39]. Het is de moeite waard om te benadrukken dat we slechts een rudimentair begrip hebben van de echte functie van REM- versus NREM-slaap [40].

De complexe interacties die samenhangen met het genereren van slaap / waak worden onder normale omstandigheden gereguleerd door twee endogene factoren, het homeostatische proces (proces S) genoemd, dat toeneemt als een functie van waakzaamheid en een circadiaans proces (proces C). Dit wordt het 'Two-Process'-model van slaap genoemd, dat in grote lijnen verklaart hoe de slaap/waakcyclus is afgestemd op de nacht/dagcyclus [41] (figuur 4).

Figuur 4. Een afbeelding van het twee-procesmodel van slaapregulatie [41]. Een 24-uurs circadiane timer (proces C) en een homeostatische driver (proces S, stippellijn) werken samen om de timing, duur en structuur van de slaap te bepalen. Een circadiaans gedreven ritme van slaapbevordering tijdens de nacht en wakker worden gedurende de dag wordt tegengewerkt door een homeostatische driver die de slaap (S) gedurende de dag steeds meer bevordert, en tijdens de slaap wordt de homeostatische slaapdruk tegen het einde van de slaapepisode weggenomen. Het tijdstip van de dag dat het meest geschikt is om te slapen - het 'slaapvenster' treedt op als gevolg van de gecombineerde effecten van de circadiane en homeostatische drivers. De slaapdruk binnen het slaapvenster zal tijdens het eerste deel van de nacht het hoogst zijn, maar in toenemende mate afnemen naarmate de homeostatische drang naar slaap tegen het einde van de nacht verdwijnt. Tijdens de slaap ervaren de meeste mensen 4-5 cycli van NREM/REM-slaap en zonder de invloed van een wekker worden we op natuurlijke wijze wakker uit de REM-slaap [42].

Bij mensen zijn verschillende middelen betrokken bij het aansturen van slaaphomeostase, en adenosine is naar voren gekomen als een sterke kandidaat [43]. Adenosine neemt toe in de hersenen tijdens het ontwaken en na gedwongen slaapgebrek. Bovendien vermindert perfusie van adenosine in de hersenen van vrij bewegende knaagdieren de waakzaamheid en activeert het neuronen die verband houden met slaapbevordering. Cafeïne is een krachtig stimulerend en alarmerend middel en lijkt te werken door adenosinereceptoren te blokkeren. Andere slaapbevorderende factoren zijn prostaglandine [44]. Het circadiane proces lijkt zowel waak- als slaapbevorderend gedrag aan te sturen, waardoor de waakzaamheid gedurende de dag wordt bevorderd en de toenemende homeostatische slaapdrang wordt tegengegaan, terwijl 's nachts proces C slaap bevordert (figuur 4). Het model afgebeeld in figuur 4 is zeer krachtig geweest in het begrijpen van de basisinteracties tussen het circadiane systeem en homeostatische drivers die de slaap reguleren, maar in werkelijkheid is de regulatie van slaap waarschijnlijk veel gecompliceerder. Niet in de laatste plaats, dat slaap bij mensen en andere dieren vaak geen enkel geconsolideerd slaapblok is, maar 'bifasisch' of zelfs 'polyfasisch' kan zijn met twee of meer slaapperioden gescheiden door korte perioden van waken [45,46]. Hoe een dergelijke fragmentarische slaap wordt gegenereerd, is onzeker en vereist aanvullende invoer voor het model dat wordt weergegeven in figuur 4.

Melatonine wordt vaak verwarrend genoemd de ‘slaaphormoon’, en dit is misleidend. Melatonine wordt voornamelijk in de pijnappelklier gesynthetiseerd, hoewel het netvlies en andere delen van het lichaam ook kleine hoeveelheden kunnen produceren. De pijnappelklier wordt gereguleerd door de SCN om een ​​circadiaans patroon van melatonineafgifte te produceren, met niveaus die stijgen in de schemering, pieken in het bloed rond 02:00-03:00 en dan afnemen voor zonsopgang. Licht, gedetecteerd door de pRGC's, werkt ook om de melatonineproductie acuut te remmen [47]. Als gevolg hiervan fungeert melatonine als een biologische marker van het donker. Met betrekking tot slaap wordt aangenomen dat melatoninereceptoren op SCN-neuronen nachtelijke melatonine detecteren om een ​​extra zeitgeber te bieden voor het meesleuren van de klok, waardoor de lichtmeesleepsignalen van het oog worden versterkt [48,49]. Hoewel sommige onderzoeken suggereren dat het nemen van melatonine de slaaplatentie (de tijd die nodig is om in slaap te vallen) kan verkorten en de totale slaaptijd kan verlengen, zijn de effecten van melatonine [50] en agonisten van melatonine op de slaap echter bescheiden [51]. Terwijl de melatonineproductie 's nachts plaatsvindt tijdens de slaap bij dagdieren zoals mensen, produceren nachtdieren zoals muizen en ratten ook melatonine 's nachts wanneer ze actief zijn. Zeker, de neiging tot slapen bij mensen hangt nauw samen met het melatonineprofiel, maar dit kan een correlatie zijn en geen oorzakelijk verband. Inderdaad, personen die geen melatonine aanmaken (bijv.tetraplegische individuen, mensen die bètablokkers gebruiken of patiënten met een pinealectomie) vertonen nog steeds circadiane slaap/waakritmes met slechts zeer kleine veranderingen in slaap [52].

4. Slaapverlies en schadelijke stress

Schadelijke stress, hier gedefinieerd als ‘een fysieke, mentale of emotionele stimulus die resulteert in een verminderde gezondheid of prestatie', kan het gevolg zijn van een verstoorde of verkorte slaap, en is een veelvoorkomend kenmerk in veel sectoren van de samenleving, van tieners [53], het bedrijfsleven en de publieke sector, zoals nachtploegen [54], tot ouderen [55]. Onvoldoende slaap betekent gewoonlijk een slaapduur korter dan 7-8 uur per 24 uur. Er is echter een aanzienlijke individuele variatie en zelfinschatting van de slaapbehoefte is erg belangrijk. Het belangrijkste symptoom van slaapverlies is overmatige slaperigheid overdag, maar een combinatie van de criteria in tabel 1 is ook nuttig voor zelfbeoordelingen. Zie voor meer achtergrond [56].

Tabel 1. Zelfbeoordelingen van slaapbehoefte. Er is een aanzienlijke individuele variatie in slaapduur en timing. Als gevolg hiervan is het belangrijk dat individuen hun eigen slaapbehoeften definiëren aan de hand van enkele of alle criteria die hier worden vermeld. Zodra de slaapbehoefte is vastgesteld, moeten de timing en duur van de slaap worden verdedigd door veranderd gedrag.

Het slaapverlies dat nachtploegmedewerkers ervaren, kan ernstig zijn. Werknemers in ploegendienst proberen overdag te slapen en ervaren steevast kortere (minder dan 5-6 uur per 24 uur) en meer verstoorde slaap. In feite zijn ploegenarbeiders aan het werk wanneer hun biologie in de slaapstand is en proberen ze dan te slapen wanneer hun biologie klaar is om wakker te worden. Ongeacht het aantal jaren dat in een vaste nachtploeg wordt doorgebracht, passen bijna alle (ongeveer 97%) nachtploegwerkers zich niet aan het nachtregime aan, maar blijven ze gesynchroniseerd met de dag [57]. Dit houdt direct verband met blootstelling aan licht. Kunstlicht op kantoor of fabriek is zwak in vergelijking met omgevingslicht. Kort na zonsopgang is natuurlijk licht zo'n 50-100 keer helderder dan de 300-400 lux die op de werkplek wordt ervaren, en tegen de middag is natuurlijk licht 500-1000 keer helderder [58]. Na het verlaten van de nachtploeg, zal een persoon gewoonlijk overdag helder natuurlijk licht ervaren en het circadiane systeem zal altijd op het helderdere lichtsignaal als overdag vergrendelen en de interne biologie afstemmen op de dagelijkse toestand. In één onderzoek werden nachtploegarbeiders op de werkplek blootgesteld aan 2000 lux en vervolgens overdag volledig afgeschermd van natuurlijk licht. Onder deze omstandigheden werden ze nachtdieren. Voor de meeste nachtploegen is dit echter geen praktische oplossing [59].

Veel mensen, en vooral nachtwerkers, ervaren chronisch slaaptekort en verstoring van het circadiane ritme [60], en er zijn steeds meer aanwijzingen dat dergelijke problemen samenwerken om de afgifte van corticosteroïden (cortisol) te veranderen die worden gereguleerd door de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) as. De afgifte van cortisol begint met de stimulatie van de hypofyse om adrenocorticotropine (ACTH) in het bloed af te geven. ACTH bereikt de bijnier en stimuleert de bijnierschors om glucocorticoïden (corticosteroïden) af te geven. De afgifte van ACTH vindt plaats onder circadiane controle, wat resulteert in een hoge afgifte van cortisol net voor en tijdens het actieve deel van de dag, met een lagere afgifte tegen de avond en de slaap. Naast deze variatie van 24 uur is er een ultradiaans ritme van ACTH-afgifte dat pulsen van cortisolsecretie uit de bijnierschors aandrijft. Onder normale omstandigheden helpt de circadiane en pulserende afgifte van cortisol bij het reguleren en 'finetunen' van metabole en immuunresponsen op de gevarieerde eisen van activiteit en slaap [61]. Onder omstandigheden van slaapverstoring (en andere stressoren), wordt de HPA acuut geactiveerd, wat resulteert in verhoogde ACTH-spiegels die vervolgens hoge cortisolspiegels aandrijven.

Naast de verhoging van cortisol activeert slaapgebrek de sympatho-adreno-medullary (SAM) drive, die via het sympathische zenuwstelsel de afgifte van catecholamines (voornamelijk epinefrine/adrenaline) uit het bijniermerg stimuleert. Chronisch verhoogde cortisol en adrenaline zorgen samen voor een wijdverbreide stressrespons die, indien aanhoudend, glucose in de bloedbaan zal mobiliseren en afgeven, terwijl de insulineafgifte wordt verminderd, de hartslag en bloeddruk verhogen, de immuunrespons onderdrukken trage spijsvertering weefselherstel beperken en geheugenconsolidatie en geheugenverlies verminderen. cognitieve functie [62]. Als dergelijke fysiologische veranderingen aanhouden, bevorderen ze een slechte gezondheid en een grotere moeilijkheid om met het leven om te gaan (figuur 5). De abnormale HPA-secretoire activiteit die wordt gezien bij ploegenarbeiders en chronische slapelozen kan worden gerepliceerd in laboratoriumonderzoeken. In één onderzoek mochten gezonde jonge mannen bijvoorbeeld slechts 4 uur slapen gedurende zes opeenvolgende nachten. Dit resulteerde in verhoogde cortisolspiegels in de middag en vroege avond en de snelheid van afname van vrij cortisol in speeksel was ongeveer zes keer langzamer bij slaapbeperkte personen in vergelijking met rustende controles [63,64]. Bovendien hebben chronische korte slapers hogere niveaus van cortisol in vergelijking met normale slapers [65].

Figuur 5. De impact van chronische slaapverstoring en verminderde slaap op de bevordering en interactie van fysiologische stress via de hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) en sympatho-adreno-medullaire (SAM) assen en psychosociale stress waarbij slaapverlies en vermoeidheid resulteren in een disbalans tussen de eisen die aan een individu worden gesteld en een onvermogen van het individu om aan deze eisen te voldoen. Uiteindelijk leiden de gecombineerde en in elkaar grijpende effecten van fysiologische en psychosociale stress tot emotionele, cognitieve en fysiologische pathologieën (tabel 2).

Tabel 2. De impact van chronische slaap en verstoring van het circadiane ritme (SCRD) op menselijke emotionele reacties, cognitie, fysiologie en gezondheid. Dergelijke verenigingen zijn al lang een punt van zorg voor ploegenarbeiders, die lijden aan extreme vormen van SCRD. Citaten: stemmingswisselingen [72-75], depressie en psychose [76-79], angst, prikkelbaarheid, verlies van empathie, frustratie [80-82], het nemen van risico's en impulsiviteit [83-86], negatieve opvallendheid [87] ], misbruik van stimulerende middelen, kalmerende middelen en alcohol [88–92], illegaal drugsgebruik [93] verminderde cognitieve prestaties en het vermogen om te multitasken [94–96], geheugen, aandacht en concentratie [97–100], communicatie en besluitvorming -maken [90,101-104], creativiteit en productiviteit [105-108], motorische prestaties [96,109], dissociatie/onthechting [110,111] slaperigheid overdag, microslaapjes, onbedoelde slaap [112-115], veranderde stressrespons [116,117 ], veranderde sensorische drempels [118-120], verminderde immuniteit en infectie [121,122], kanker [123-125], metabole afwijkingen en diabetes II [63,126-129], hart- en vaatziekten [129-131].

Naast de activering van de HPA- en SAM-armen van de stressrespons, leidt chronische slaapverstoring tot slaperigheid en vermoeidheid die psychosociale stress kunnen veroorzaken [66]. Onder deze omstandigheden zal een individu een onbalans ervaren tussen de eisen die aan hem worden gesteld en zijn waargenomen onvermogen om aan deze eisen te voldoen. Dit verminderde vermogen om met de eisen van het leven om te gaan, fungeert als een extra stressfactor om de activering van de HPA- en SAM-stressreacties te vergroten, en kan direct leiden tot gedragsveranderingen, waaronder frustratie en een laag zelfbeeld, toegenomen zorgen, angst en depressie. Dergelijk gedrag bevordert verder slaapverlies en vermoeidheid [67]. De relaties en gevolgen die samenhangen met slaapverstoring, de chronische afgifte van cortisol en adrenaline en psychosociale stress zijn samengevat in figuur 5.

5. De verschillende effecten en gevolgen van slaapverstoring

De complexiteit van het genereren en reguleren van slaap (figuren 3 en 4) maakt deze gedragstoestand zeer kwetsbaar voor slaap en circadiane ritmeverstoring (SCRD) door meerdere oorzaken. Ter verduidelijking: de term 'SCRD' wordt in deze review gebruikt als een 'parapluterm' om te verwijzen naar elke vorm van slaap of circadiane verstoring, en maakt geen onderscheid tussen oorzaak en gevolg. Dus onvoldoende slaap als gevolg van gebrek aan kansen en slaapverlies als gevolg van ziekte zouden beide voorbeelden zijn van SCRD. De term SCRD omvat problemen met de kwaliteit, timing en hoeveelheid slaap en omvat de 83 soorten stoornissen die in de Internationale classificatie van slaapstoornissen (ICSD) 3e editie [68]. De ICSD verdeelt slaapstoornissen in zeven hoofdcategorieën: (i) Insomnia (moeite met inslapen of doorslapen) (ii) Slaapgerelateerde ademhalingsstoornissen (bijv. obstructieve slaapapneu) (iii) Centrale aandoeningen van hypersomnolentie (bijv. Narcolepsie) (iv) Circadiane ritme slaap-waakstoornissen, geïllustreerd in figuur 6) (v) Parasomnieën (bijv. slaapwandelen en nachtmerries) (vi) Slaapgerelateerde bewegingsstoornissen (bijv. rustelozebenensyndroom) (vii) Andere slaapstoornissen, die niet voldoen aan de criteria van de andere zes classificaties. Enkele van de gevolgen van deze zeven categorieën worden geïllustreerd in figuur 6.

Figuur 6. Illustratie van veranderde slaappatronen als gevolg van meerdere oorzaken. Gevulde horizontale balken vertegenwoordigen slaapperioden op opeenvolgende werkdagen en in het weekend. Gevorderde slaapfasestoornis (ASPD) wordt gekenmerkt door moeite om 's avonds wakker te blijven en moeite om in de vroege ochtend in slaap te blijven. Doorgaans gaan individuen naar bed en staan ​​ze ongeveer 3 of meer uur eerder op dan de maatschappelijke norm. De vertraagde slaapfasestoornis (DSPD) wordt gekenmerkt door een vertraging van 3 uur of meer bij het in- en uitschakelen van de slaap. Dit leidt vaak tot sterk verminderde slaapduur tijdens de werkweek en langere slaap op vrije dagen. ASP en DSPD kunnen worden beschouwd als pathologische uitersten van ochtend- (leeuwerik) of avond- (uil) voorkeuren. Het is belangrijk om te benadrukken dat ASP en DSPD niet alleen verschoven slaap-/waakpatronen zijn, maar omstandigheden die angst of beperkingen veroorzaken omdat ze in strijd zijn met de schema's die worden vereist door maatschappelijke druk of persoonlijke voorkeuren Free-running of niet-24-uurs slaap/waak stoornis beschrijft een aandoening waarbij de slaap van een persoon elke dag later en later plaatsvindt. Dit is waargenomen bij personen met volledig oogverlies of andere aandoeningen zoals schizofrenie. Een onregelmatige of volledig gefragmenteerde slaap wordt meestal waargenomen bij personen die geen circadiane klok hebben. Let op: ASP, DSPS, free-running en onregelmatige slaap/waakpatronen zijn meestal, maar niet uitsluitend, gelinkt aan circadiane ritmeafwijkingen. Slapeloosheid kan worden gebruikt om zowel een symptoom als een aandoening te beschrijven, en als een aandoening een aandoening beschrijft die leidt tot moeite met inslapen of doorslapen, zelfs als iemand de kans heeft om dat te doen. Slapeloosheid wordt vaak geassocieerd met verminderde slaap (hyposomnie) en kan meerdere oorzaken hebben [68].

Zoals geïllustreerd in figuur 5, komt een belangrijke oorzaak van SCRD voort uit chronische stress als gevolg van fysiologische en/of psychosociale factoren. Er zijn echter meerdere aanvullende en onderling verbonden stuurprogramma's van SCRD. Deze relaties worden geïllustreerd in figuur 7. Kortom, meerdere ziekten en ziekten die leiden tot pijn of ander ongemak zijn een belangrijke oorzaak van SCRD [69]. Bovendien maken de uiteenlopende problemen die voortkomen uit de 24/7-samenleving (langere werktijden, minder slaap, ploegenarbeid, jetlag - in wezen werken tegen de biologische oorzaken van slaap) individuen ook vatbaar voor SCRD. Zoals geïllustreerd in figuur 7, is het netto resultaat een verstoring van het circadiane ritme, slapeloosheid en slaapgebrek en verstoord sociaal gedrag. Deze eerste effecten kunnen vervolgens leiden tot vermoeidheid (een gevoel van gebrek aan energie en motivatie dat fysiek, mentaal of beide kan zijn), slaperigheid overdag (aanhoudende en overweldigende slaperigheid gedurende de dag) en psychosociale angst (onevenwicht tussen de eisen die aan een individu worden gesteld en hun vermeende falen om aan deze eisen te voldoen) [70,71]. Vermoeidheid, slaperigheid overdag en psychosociale verstoringen kunnen leiden tot een wereldwijde verstoring van de fysiologie, belangrijke gedragsveranderingen en de chronische activering van de fysiologische stress-as. De gevolgen op korte en lange termijn voor de emotionele, cognitieve en fysiologische gezondheid zijn samengevat in tabel 2. Het is belangrijk op te merken dat veel van deze interacties bidirectioneel zijn, wat resulteert in een matrix van positieve feedbacklussen die elkaar kunnen versterken en versnellen. een grote verstoring van de gezondheid en het algemeen welzijn.

Figuur 7. De oorzaken van een emotionele, cognitieve en fysiologische slechte gezondheid. Factoren als ziekte, ziekte met pijn, stressvolle situaties en/of de impact van ploegenarbeid en de 24/7 samenleving kunnen allemaal leiden tot verstoorde circadiane ritmes, slapeloosheid, slaapgebrek en abnormale patronen in sociaal gedrag. Gezamenlijk kunnen deze problemen aanleiding geven tot vermoeidheid, slaperigheid overdag en psychosociale angst als gevolg van veranderde patronen van sociale interactie. Deze veranderde gedragingen zullen op hun beurt de fysiologie verstoren (bijv. metabole afwijkingen), abnormale gedragspatronen aansturen (het gebruik van stimulerende en kalmerende middelen bevorderen) en fysiologische stress stimuleren (chronische afgifte van cortisol en adrenaline). Gezamenlijk vormt deze cascade van gebeurtenissen de basis voor somatische en psychische aandoeningen op korte en lange termijn (tabel 2). Bovendien is het belangrijk om te beseffen dat veel van deze interacties bidirectioneel zijn en elkaar versterken via meerdere positieve feedbacklussen.

Zoals samengevat in tabel 2, kan chronische SCRD, van het soort dat wordt ervaren door werknemers in ploegendienst of andere groepen die SCRD ervaren, leiden tot een verhoogd risico bij ernstige gezondheidsproblemen. Verpleegkundigen zijn bijvoorbeeld een van de best bestudeerde groepen nachtploegarbeiders en vele jaren van ploegenarbeid is in verband gebracht met een breed scala aan gezondheidsproblemen, waaronder diabetes type II, gastro-intestinale stoornissen en zelfs borst- en colorectale kankers. Het risico op kanker neemt toe met het aantal jaren ploegendienst, de frequentie van roterende werkschema's en het aantal uren per week dat 's nachts wordt gewerkt [132]. De correlaties zijn zo sterk dat ploegenarbeid nu officieel wordt geclassificeerd als ‘waarschijnlijk kankerverwekkend [Groep 2A]’ door de Wereldgezondheidsorganisatie. Andere onderzoeken onder ploegenarbeiders laten meer hart- en beroerteproblemen, obesitas en depressie zien (tabel 2). Uit een onderzoek onder meer dan 3000 mensen in Zuid-Frankrijk bleek dat degenen die gedurende 10 jaar of langer een soort van verlengde nachtploeg hadden gewerkt, veel lagere algemene cognitieve en geheugenscores hadden dan degenen die nooit in de nachtploeg hadden gewerkt [133]. Vergelijkbare bevindingen zijn aangetoond bij piloten en bemanningsleden van langeafstandsvluchten [134,135].

SCRD schaadt ook de glucoseregulatie en het metabolisme. Onder laboratoriumomstandigheden leidde slaapbeperking bij gezonde jonge mannen tot tekenen van insulineresistentie, wat uiteindelijk kan leiden tot diabetes type II. Twee darmhormonen, leptine en ghreline, lijken een sleutelrol te spelen in dit proces. Leptine wordt geproduceerd door vetcellen en is een signaal van verzadiging ghreline wordt geproduceerd door de maag en signaleert honger, met name voor suikers. Samen reguleren deze hormonen honger en eetlust. Door de slaaptijd van gezonde jonge mannen onder laboratoriumomstandigheden gedurende 7 dagen te beperken, daalde hun leptinegehalte (ongeveer 17%) en steeg hun ghrelinegehalte (ongeveer 28%) en verhoogde hun eetlust, vooral voor vet en suikerhoudend voedsel (verhoogd met 35-40%) [63]. Een dergelijke SCRD-geïnduceerde verstoring van de eetlust kan de verklaring zijn waarom ploegenarbeiders een hoger risico hebben op gewichtstoename, obesitas en type II diabetes. Veelbetekenend is dat nachtploegwerkers verhoogde niveaus van het stresshormoon cortisol hebben, waarvan ook is aangetoond dat het de werking van insuline onderdrukt en de bloedglucose verhoogt [64]. Op een ander niveau is er ook een opvallende associatie tussen SCRD en roken. Zo neemt het aantal rokers in de bevolking, onafhankelijk van sociale achtergrond en regio, toe met hogere niveaus van SCRD [136]. Verder neemt de consumptie van alcohol en cafeïne toe met SCRD [136]. Ten slotte, en gebaseerd op de scores van de Beck Depression Inventory [137], neemt de neiging tot depressie toe wanneer werktijden niet compatibel zijn met circadiane slaaptijden [138], wat leidt tot het volgende onderwerp.

6. Het speciale geval van slaapverstoring bij psychische aandoeningen

SCRD is een veel voorkomende comorbiditeit bij tal van psychiatrische stoornissen [139]. De meeste onderzoeken hebben zich gericht op stemmingsstoornissen, met name unipolaire depressie en seizoensgebonden affectieve stoornis, maar SCRD is ook prominent aanwezig bij de meer ernstige, psychotische stoornissen zoals schizofrenie [140,141]. Interessant is dat dergelijke verbanden tussen schizofrenie en abnormale slaap dateren van vóór observaties bij stemmingsstoornissen, en voor het eerst werden beschreven in de late negentiende eeuw door de Duitse psychiater Emil Kraepelin [142]. Tegenwoordig worden klinische niveaus van slapeloosheid gemeld bij meer dan 80% van de patiënten met schizofrenie, en SCRD wordt steeds meer erkend als een van de meest voorkomende kenmerken van de aandoening [143]. SCRD bij schizofrenie is zeer variabel, en de abnormale slaap/waakpatronen geïllustreerd in figuur 6 zijn allemaal opgemerkt [142-147]. Belangrijk is dat schizofreniepatiënten met SCRD slecht scoren op veel klinische subschalen van kwaliteit van leven, wat de menselijke kosten van SCRD benadrukt [143,148,149], en, significant, schizofreniepatiënten merken vaak op dat een verbetering van de slaap een van hun hoogste prioriteiten is tijdens de behandeling [ 150]. Het wordt ook duidelijk dat SCRD invloed heeft op het begin, de uitkomst en de terugval van psychische aandoeningen [151-153]. Deze bevindingen suggereerden dat er causale verbanden zijn tussen SCRD en psychosen, misschien gemedieerd via gemeenschappelijke (of overlappende) mechanismen [154].

Tot voor kort werd aangenomen dat de associatie van psychische aandoeningen in het algemeen en SCRD voortkomt uit exogene factoren, waaronder sociaal isolement, antipsychotica en/of activering van de stress-as [139]. Een dergelijke lineaire verklaring tussen psychose en SCRD lijkt nu te simplistisch. Onze studies hebben deze associatie bijvoorbeeld aangepakt door SCRD te onderzoeken bij patiënten met schizofrenie en deze personen te vergelijken met werkloze controlepersonen [141]. De resultaten toonden aan dat ernstige SCRD bestaat bij schizofrenie en aanhoudt onafhankelijk van antipsychotica. Verder kan slaapverstoring niet worden verklaard op basis van een gebrek aan werk, aangezien werklozen opmerkelijk stabiele slaap-/waakpatronen laten zien [141]. Deze resultaten zijn consistent met een alternatieve hypothese, die suggereert dat psychosen en SCRD gemeenschappelijke en overlappende mechanistische paden kunnen delen [154]. Zoals hierboven besproken, is het slaap- en circadiane timingsysteem het product van een complexe interactie tussen meerdere genen, hersengebieden, neurotransmitters en modulerende hormonen (figuren 2 en 3).Dientengevolge zouden afwijkingen in een van de onderliggende neurotransmittersystemen die individuen vatbaar maken voor psychische aandoeningen vrijwel zeker op een bepaald niveau van invloed zijn op de slaap / circadiane timingsystemen. Evenzo omvat psychose verschillende gedistribueerde hersencircuits, die een reeks neurotransmittersystemen beïnvloeden, waarvan er vele overlappen met de onderliggende slaap- en circadiane ritmegeneratie [154]. In deze context bezien, is het geen verrassing dat SCRD veel voorkomt bij psychosen, of dat SCRD op zijn beurt wijdverbreide effecten zal hebben, die zich uitstrekken over vele aspecten van de neurale en neuro-endocriene functie, zoals uiteengezet in tabel 2. Het is significant dat veel van de pathologieën veroorzaakt door SCRD (tabel 2) worden routinematig gerapporteerd als comorbide met neuropsychiatrische aandoeningen, maar zijn zelden gekoppeld aan de verstoring van de slaap. Bovendien resulteren de gevolgen van SCRD in abnormale (verminderde) blootstelling aan licht en atypische patronen van sociaal gedrag (figuur 7), waardoor een vicieuze cirkel wordt gesloten om de slaap/circadiane fysiologie verder te destabiliseren [155,156]. De gemeenschappelijke en overlappende mechanismen van psychose en SCRD worden geïllustreerd in figuur 8. Deze relaties verklaren kritisch hoe relatief kleine veranderingen in de impact van SCRD of geestesziekte zullen worden versterkt door fysiologische feedback om de kwetsbaarheid van een individu voor neuropsychiatrische ziekten en co- ziekelijke gezondheidsproblemen.

Figuur 8. Schematische weergave van de mogelijke relatie tussen psychische aandoeningen en slaap en circadiane ritmeverstoring (SCRD). Het diagram illustreert de hypothese dat geestesziekten en SCRD gemeenschappelijke en overlappende paden in de hersenen delen. Dientengevolge zal een veranderd patroon van neurotransmitterafgifte (weergegeven als Δ Delta) dat een persoon vatbaar maakt voor psychische aandoeningen, resulteren in een parallelle impact op de slaap / circadiane systemen. Verstoring van de slaap (weergegeven als α) zal eveneens van invloed zijn op meerdere aspecten van de hersenfunctie met gevolgen op zowel korte als lange termijn voor de emotionele, cognitieve en fysiologische gezondheid (figuren 5 en 7 en tabel 2), en bij jongeren kan dit zelfs gevolgen hebben voor de ontwikkeling. De gevolgen van psychische aandoeningen (weergegeven als β), die aanleiding geven tot psychosociale (bijv. sociaal isolement) en fysiologische stress (figuren 5 en 7), samen met de impact van medicatie, zullen van invloed zijn op het slaap- en circadiane systeem. Er zou snel een positieve feedbacklus tot stand kunnen worden gebracht waarbij een kleine verandering in de afgifte van neurotransmitters via positieve feedbacklussen kan worden versterkt tot meer uitgesproken SCRD en een slechtere geestelijke gezondheid.

Het conceptuele kader dat in figuur 8 is geschetst, maakt vier expliciete voorspellingen mogelijk, die allemaal sterk kunnen worden ondersteund door recente bevindingen. Specifiek, (i) genen die verband houden met psychische aandoeningen zullen een rol spelen bij het genereren en reguleren van slaap en circadiane ritmes [154,157] (ii) genen die slaap en circadiane ritmes genereren en reguleren, zullen een rol spelen bij geestelijke gezondheid en ziekte [154] ( iii) dat SCRD onder bepaalde omstandigheden aan geestesziekte voorafgaat [157] (iv) dat verbetering van SCRD een positief effect zal hebben op geestesziekten. Voor deze voorspelling is het de moeite waard om één recente publicatie te noemen. In deze studie was het doel om te bepalen of de behandeling van slapeloosheid het niveau van paranoia en hallucinaties bij universiteitsstudenten met slapeloosheid zou verminderen. De studie omvatte een gerandomiseerde, gecontroleerde studie aan 26 Britse universiteiten, en studenten met slapeloosheid werden willekeurig toegewezen aan digitale cognitieve gedragstherapie voor slapeloosheid (CBTi) (N = 1891) of geen interventie (N = 1864). De primaire uitkomstmaten waren voor slapeloosheid, paranoia en hallucinatoire ervaringen. De resultaten toonden aan dat een vermindering van slapeloosheid, door het gebruik van CBTi, gecorreleerd was met een zeer significante vermindering van paranoia en hallucinaties gedurende de onderzoeksperiode. De studie concludeerde dat slapeloosheid een oorzakelijke factor is in het optreden van psychotische ervaringen en andere psychische problemen [158]. Deze bevindingen zijn zeer belangrijk omdat ze aantonen dat behandelingen voor SCRD een potentieel nieuw en krachtig therapeutisch doelwit vormen voor de vermindering van symptomen bij psychische aandoeningen (figuur 8).

7. Mogelijke acties als individu en als werkgever

Op basis van de bevindingen die hierboven zijn samengevat, kunnen we terecht de vraag stellen: 'welke evidence-based benaderingen kunnen worden gebruikt om de oorzaken en gevolgen van SCRD te verminderen, zowel als individuen als als werkgevers?' Enkele mogelijke acties zijn samengevat in tabellen 3 en 4 , en hieronder besproken.

Tabel 3. Individuele acties om beter te slapen. Handelingen die overdag, voor het naar bed gaan, in de slaapkamer (slaapruimte) en in bed kunnen worden ondernomen om de slaap te helpen verbeteren. Dergelijke benaderingen, alleen of parallel met klinisch gerichte cognitieve gedragstherapie voor slapeloosheid (CBTi), kunnen leiden tot een duidelijke verbetering van de slaap.

Tabel 4. SCRD-geïnduceerd werknemersprobleem en mogelijke reacties van werkgevers. Op basis van bestaande informatie moeten werkgevers 'best practice'-benaderingen vaststellen om enkele van de onvermijdelijke gevolgen van SRCD op de werkplek te verzachten (tabel 2). Er moet echter worden benadrukt dat we als samenleving moeten erkennen dat ploegenarbeid en arbeidspatronen die de slaap verstoren schadelijk zijn voor de gezondheid, en dat er momenteel geen manier is om de gezondheidsproblemen die in tabel 2 worden genoemd volledig uit te bannen.

7.1. Acties als individu

Zoals uiteengezet in tabel 3, is er een reeks relatief eenvoudige acties die individuen kunnen ondernemen om slapeloosheid te helpen verbeteren. Dergelijke interventies vallen onder de algemene term 'cognitieve gedragstherapie voor slapeloosheid' of CBTi, die tot doel heeft de omgeving en het gedrag dat aan de slaap voorafgaat, te beheersen. De belangrijkste aspecten van CBTi worden hieronder besproken en zijn gericht op vier verschillende tijdstippen:

(l) Tijdens de Dag. Individuen zouden zoveel mogelijk natuurlijk licht in de ochtend moeten krijgen, omdat is aangetoond dat dit de circadiane klok vooruit helpt [159]. Een eerdere bedtijd resulteert in een langere slaap. Merk op dat een minderheid van individuen die zeer vroege chronotypes zijn, die heel vroeg naar bed gaan en opstaan, baat kunnen hebben bij blootstelling aan licht in de late namiddag/avond, waardoor de klok zou worden vertraagd en ze bij afwezigheid beter zouden aansluiten bij de rest van de bevolking. van natuurlijk licht, getimede lichtblootstelling met behulp van een lichtbak is ook nuttig gebleken voor sommige slaap- / waaktimingproblemen [160] als er een dutje moet worden gedaan, moet het dutje ongeveer 20 minuten duren, omdat herstel van langere dutjes kan leiden slaapinertie (verminderde cognitieve en sensomotorische prestaties) [161]. Bovendien zullen dutjes vlak voor het slapengaan (binnen ongeveer 6 uur) de homeostatische drang naar slaap verminderen (figuur 4), en dit zal het begin van de slaap vertragen [161]. Oefening vlak voor het slapengaan zal de kerntemperatuur van het lichaam verhogen en dit kan vertragen slaapbegin bij sommige mensen, vooral als de oefening erg krachtig is [162]. De vertraagde slaap kan verband houden met het feit dat het initiëren van de slaap een kleine verlaging van de kerntemperatuur met zich meebrengt/vereist [163], en het is aangetoond dat lichaamsbeweging deze circadiane gestuurde verandering in de lichaamstemperatuur tijdens het laatste deel van de dag teniet doet. individuen vatbaar maken voor gewichtstoename en verhoogde vatbaarheid voor metabole afwijkingen zoals diabetes II [164]. Gewichtstoename kan predisponeren voor obstructieve slaapapneu, waarbij de wanden van de keel ontspannen en vernauwen tijdens de slaap, waardoor de normale ademhaling wordt onderbroken [165]. Indien onbehandeld kan dit leiden tot meerdere gezondheidsproblemen. Bijvoorbeeld obesitas, diabetes en andere slaapproblemen, zoals het rustelozebenensyndroom [166]. Bovendien worden de spijsverteringsprocessen (bijv. darmmobiliteit, afgifte van spijsverteringsenzymen) tegen de avond verminderd. Als de hoofdmaaltijd van de dag voor het slapengaan is, kan dit mensen vatbaar maken voor spijsverteringsproblemen, zoals overmatige maagzuurproductie en een groter risico op maagzweren [167] cafeïne kan een groot alarmerend effect hebben op de hersenen omdat het de receptoren in de hersenen die reageren op adenosine, dat een van de homeostatische drivers voor slaap is (figuur 4). Er is een aanzienlijke individuele variabiliteit in reacties op cafeïne, afhankelijk van lichaamsgewicht, zwangerschapsstatus, medicatie, levergezondheid en blootstelling aan cafeïne, maar bij gezonde volwassenen is de halfwaardetijd ongeveer 5-6 uur (de tijd die nodig is om cafeïne tot de helft te verminderen). van de oorspronkelijke waarde). Als gevolg hiervan kan een sterke koffie of thee in de middag het begin van de slaap vertragen [168] emotionele stress op korte termijn is ook een zeer krachtig middel voor de verstoring van de slaap (figuur 7) [169]. Probeer daarom gedurende de dag stressvolle situaties op te lossen.

(ii) Voor het slapengaan. Licht kan een alarmerend effect hebben op het bewustzijn en leiden tot vertraagde slaap [170]. Dientengevolge kan het verminderen van blootstelling aan licht 30 minuten voor het slapengaan fysiologisch nuttig zijn (het verminderen van de alertheid) en misschien psychologisch als onderdeel van een routine van 'slaapvoorbereiding'. Er is ook een uitgebreide en enigszins verwarrende discussie geweest over de invloed van lichtintensiteit en golflengte voor het slapengaan op het verschuiven van het circadiane systeem. Het licht rond de schemering en 's avonds zal het circadiane systeem vertragen, terwijl licht in de ochtend het circadiane systeem zal bevorderen. Dit feit is gebruikt om het argument te ondersteunen dat computer- of smartphonegebruik voor het slapengaan de slaap-/waaktiming zal verstoren, waardoor later slapen wordt bevorderd. Verder is de software ontwikkeld om het kleurenspectrum van computerschermen te verschuiven, het gehalte aan blauw licht te verlagen en zo de activering van de ‘blauwlichtgevoelige’ pRGC’s te verminderen (figuur 1). Hoewel dit logisch is, is de impact van verschillende kleuren licht op alertheid complex [171], en de mate waarin het licht van schermen voor het slapengaan een aanzienlijk probleem vormt, blijft onopgelost. Een recent onderzoek vergeleek bijvoorbeeld de impact van het lezen van een light-emitting ebook (LE-eBook) versus het lezen van een gedrukt boek gedurende 4 uur voor het slapengaan. De lichtintensiteit van het LE-eBook stond op de maximale stand (ca. 31 lux), terwijl het licht dat door de pagina van het gedrukte boek werd weerkaatst ongeveer 0,9 lux was. De resultaten toonden aan dat het gebruik van LE-eBooks het begin van de slaap met minder dan 10 minuten vertraagde in vergelijking met het lezen van het gedrukte boek. Hoewel de resultaten statistisch significant waren, is een vertraging van 10 minuten niet bijzonder opmerkelijk [172]. Samenvattend: hoewel het waarschijnlijk verstandig is om blootstelling aan licht voor het slapengaan tot een minimum te beperken om de alertheid te verminderen en om psychologisch voor te bereiden op het naar bed gaan, moet de impact van licht van digitale apparaten nader worden onderzocht. Hoewel de fysiologische impact van blootstelling aan licht door schermgebruik onopgelost blijft, heeft technologiegerelateerd gedrag (games, computer- of telefoongebruik) een negatieve invloed op de slaap en het overdag functioneren, en is dit een bijzonder probleem voor tieners [173]. Het gebruik van voorgeschreven sedativa om de slaap te bevorderen kan op korte termijn nuttig zijn om de slaap aan te passen, maar langdurig gebruik, met name bij nachtploegarbeiders, kan vanwege bijwerkingen problemen veroorzaken. Het chronische gebruik van benzodiazepines (bijv. Xanax, Valium, Ativan en Librium), die angstmedicatie zijn en slaperigheid verhogen, is potentieel verslavend en kan leiden tot verminderde geheugenconsolidatie en verminderde aandacht gedurende de dag [174]. Niet-voorgeschreven sedativa zoals alcohol en antihistaminica (bijv. difenhydramine en doxylamine) moeten worden vermeden, omdat de bijwerkingen ernstige gevolgen kunnen hebben voor de gezondheid en het functioneren overdag [175]. Het is belangrijk om de discussie of overweging van stressvolle onderwerpen vlak voor het slapengaan te vermijden. De acute verhoging van cortisol en adrenaline zal de alertheid verhogen en de slaap vertragen (figuur 5) een ontspannend gedrag, zoals een bad of douche, of het opwarmen van de handen en voeten [176], kan nuttig zijn omdat het perifere vaatverwijding kan bevorderen, en de verlaging van de kerntemperatuur van het lichaam, wat kan helpen bij het in slaap vallen. Bovendien kan een bad deel uitmaken van een bedtijdroutine die je psychologisch voorbereidt op het slapen.

(iii) De slaapkamer. De slaapkamer of slaapruimte geschikt maken om te slapen is een veel over het hoofd gezien maar cruciaal onderdeel van een goede nachtrust. Als de slaapkamer te warm is, heeft dit invloed op het vermogen om de kerntemperatuur van het lichaam te verlagen en daardoor het in slaap vallen uit te stellen. Idealiter zou de slaapkamer de slaap moeten bevorderen door afleiding en prikkels die het individu waarschuwen tot een minimum te beperken. De slaapruimte moet stil en donker zijn en apparaten zoals televisies, computers, smartphones moeten worden verwijderd. Smartphones worden nu routinematig gebruikt als wekker, en daarom kan het problematisch zijn om ze uit de slaapruimte te verwijderen. Als de telefoon echter een afleiding is, moet deze worden vervangen door een wekker, maar dit is ook niet eenvoudig. Veel mensen 'klokken' en maken zich zorgen over de hoeveelheid tijd die nog beschikbaar is om te slapen en controleren voortdurend de wekker en zorgen voor meer angst [177]. Onder deze omstandigheden kan de alarminstelling worden gebruikt, maar de wijzerplaat van de klok moet bedekt zijn. Slaap-apps kunnen nuttig zijn bij het leveren van een kwantitatieve maatstaf voor de slaapduur, en in dit opzicht zijn de meeste redelijk nauwkeurig. Daarentegen zijn metingen van REM versus niet-REM of zelfs 'diepe slaap' moeilijker te beoordelen met de momenteel beschikbare apparaten en kunnen zelfs diep misleidend zijn. In theorie zouden dergelijke monitoringsystemen nuttig kunnen zijn om vast te stellen dat een gedragsverandering (tabel 3) zich heeft vertaald in een betere slaap. Maar omdat de meeste van de beschikbare commerciële apps geen nauwkeurige meting van de algehele slaap bieden, kunnen individuen angstig worden als hun apparaat onnauwkeurig 'onvoldoende rustgevende slaap' of 'lage niveaus van REM-slaap' meldt. Het gebrek aan validatie of FDA-goedkeuring van de momenteel beschikbare apparaten is een extra punt van zorg, en het is vermeldenswaard dat zeer weinig slaap-apps zijn goedgekeurd door de slaapacademies of slaapspecialisten [178]. Daarom is het verstandig om slaap-apps niet al te serieus te nemen.

(NS) In bed. Het is aangetoond dat het belangrijk is om een ​​goede nachtrust te behouden [179] om een ​​goede bedtijdroutine aan te houden van tegelijkertijd opstaan ​​en naar bed gaan, en belangrijker nog, op een tijdstip dat optimaal is voor de slaapbehoefte. Een dergelijk schema versterkt de blootstelling aan zeitgebers uit de omgeving, met name licht en voedsel, die werken om het circadiane systeem mee te voeren en de slaap-waakcyclus te stabiliseren. Personen die van nature lang slapers zijn, die elke nacht 9 uur of meer slaap nodig hebben, kunnen tijdens de werkweek mogelijk niet voldoende slapen, en het blijft onduidelijk of deze personen baat kunnen hebben bij verslapen op vrije dagen. Een goede matras, kussens en beddengoed zijn intuïtief zinvol voor een goede nachtrust, maar verrassend genoeg ontbreekt sterk empirisch bewijs voor matraskwaliteit [180]. Bedlampjes moeten helder genoeg zijn om te lezen, maar zo laag mogelijk gehouden worden om de alertheid te verminderen. Ontspannende oliën worden vaak voorgesteld om de slaap te helpen verbeteren. De evidence-base is echter grotendeels afwezig [181], en eventuele effecten zouden wel eens placebo kunnen zijn. Verder onderzoek is nodig, maar voor sommige mensen verbeteren ontspannende oliën anekdotisch de slaap. Misschien omdat de associatie van een kenmerkende 'conditionerende' geur, zoals lavendel, deel kan uitmaken van een bedtijdroutine die individuen psychologisch voorbereidt op het slapen. Oordopjes kunnen helpen als een slapende partner snurkt of als er geluid van buitenaf is [182]. Als het snurken van een partner te storend wordt, moet een alternatieve slaapruimte worden gevonden [183]. 's Nachts wakker worden kan om meerdere redenen voorkomen en hoeft niet het einde van de slaap te betekenen. Onder dergelijke omstandigheden is het belangrijk om stressreacties niet te activeren door in bed te blijven en steeds meer gefrustreerd te raken door het niet slapen. Sommige mensen vinden het nuttig om het bed te verlaten, de lichten laag te houden en een ontspannende activiteit te ondernemen, zoals lezen of naar muziek luisteren. Het is veelbetekenend, en zoals hierboven vermeld, dat een enkele periode van geconsolideerde slaap (monofasische slaap) misschien niet de 'universele slaaptoestand' is en een artefact zou kunnen zijn van een verkorte nacht en sterk gecomprimeerde slaap. Bifasische slaap (slapen gedurende twee perioden onderbroken door waken) of polyfasische slaap (meerdere slaap/waak-episodes) is de normale situatie voor de meeste dieren, en was mogelijk voor de mens vóór de industriële revolutie [184-186]. Hoewel er geen universele overeenstemming is [187], is het oorspronkelijke concept dat de natuurlijke staat van de menselijke slaap polyfasisch is, gedeeltelijk ontwikkeld op basis van menselijk historisch onderzoek [188,189], en biedt daarom een ​​goed voorbeeld van hoe historische studies de hedendaagse wetenschap kunnen informeren. Inderdaad, laboratoriumgebaseerde studies ondersteunden vervolgens het idee dat de menselijke slaap polyfasisch is [45,190]. Dit brengt het belangrijke punt naar voren, dat als de natuurlijke staat van de menselijke slaap inderdaad polyfasisch is, we onze interpretatie van 'verstoorde slaap' 's nachts moeten heroverwegen. Gezamenlijk suggereren de opkomende gegevens dat als een persoon 's nachts wakker wordt, de slaap waarschijnlijk zal terugkeren, als de slaap niet wordt opgeofferd aan sociale media en / of ander waarschuwingsgedrag.

In tabel 3 staan ​​verschillende vormen van CBTi vermeld die zijn gebruikt om de slaap te verbeteren. Desalniettemin is het belangrijk om te benadrukken dat er een opmerkelijke variatie is in slaapduur, timing en structuur, niet alleen tussen individuen, maar ook binnen hetzelfde individu gedurende het hele leven. Dit betekent dat het individu moet identificeren wat het beste voor hem of haar werkt en vervolgens dat gedrag moet verdedigen dat een optimale slaap bevordert.

7.2. Acties als werkgever

Naast individuele acties en CBTi zouden werkgevers maatregelen op de werkplek kunnen nemen om een ​​aantal problemen die voortkomen uit SCRD aan te pakken. Mogelijke reacties van werkgevers zijn samengevat in tabel 4.

In tabel 4 worden enkele acties geschetst die werkgevers zouden kunnen ondernemen om de veiligheid, gezondheid en het welzijn van werknemers als gevolg van werkgerelateerde SCRD te verbeteren. Nachtploegen en langdurig werken gaan bijvoorbeeld gepaard met verlies van waakzaamheid en een hoge frequentie van microslaapjes, en dit kan zowel in de werkomgeving als op het woon-werkverkeer gevaarlijk zijn (tabel 2). Vermoeidheid bij chauffeurs wordt al lang erkend als een belangrijke oorzaak van verkeersongevallen [191]. Een recente studie toonde aan dat 57% van de artsen in opleiding een auto-ongeluk of bijna-ongeval had gehad na het werken in de nachtploeg [192]. Om deze reden stellen sommige ziekenhuizen taxi's ter beschikking voor het personeel om ze na de nachtploeg naar huis te brengen. Gedurende vele jaren heeft de spoorwegindustrie een of andere vorm van 'Dead Man's Switch' of Driver Safety Device gebruikt om de chauffeur te waarschuwen dat ze hun waakzaamheid hebben verloren of in slaap zijn gevallen, maar dergelijke preventieve maatregelen zijn niet op grote schaal toegepast in zowel huishoudelijke als commerciële motorvoertuigen tot voor kort. Een deel van het probleem is het gebrek aan beschikbaarheid van niet-invasieve Driver Drowsiness Detection-technologie.In de afgelopen jaren is echter een reeks apparaten ontwikkeld en gecommercialiseerd, waaronder stuurpatroonbewaking, voertuigpositie in rijstrookbewaking en oog-/gezichtbewaking van de bestuurder om slaperigheid te detecteren [193]. Werkgevers zouden dergelijke apparaten ter beschikking kunnen stellen aan werknemers die het risico lopen vermoeid te raken of die ploegenarbeid verrichten en vervolgens met hun eigen voertuig naar huis pendelen. Misschien is de reden waarom sommige werkgevers dergelijke apparaten niet hebben geleverd, dat dit kan worden gezien als een erkenning van aansprakelijkheid. Het niet doen hiervan kan echter ook een verzuim van de ‘zorgplicht’ door een werkgever opleveren, met ernstige juridische gevolgen.

Verlies van waakzaamheid op de werkplek kan worden verbeterd door de werkomgeving te verlichten met licht dat voldoende helder is om de alertheid te bevorderen. Hoewel het nuttig lijkt om de lichtniveaus te verhogen tot het bereik van 1000 lux, zijn er meer studies nodig om precies te bepalen wanneer en hoeveel licht nodig is in verschillende omgevingen [194], aangezien langdurig slaapverlies en nachtdiensten in verband worden gebracht met een reeks van lichamelijke en geestelijke gezondheidsproblemen (tabel 2), zouden werkgevers gezondheidschecks met een hogere frequentie kunnen aanbieden aan personen die risico lopen om problemen vroegtijdig op te sporen, zodat de juiste interventies kunnen worden geïmplementeerd om het ontstaan ​​van chronische gezondheidsproblemen te voorkomen. Op dezelfde manier, wetende dat metabole afwijkingen en hart- en vaatziekten een veel hogere prevalentie hebben bij werknemers in ploegendienst en chronisch vermoeiden (tabel 2), zou geschikte voeding beschikbaar kunnen worden gesteld om de ontwikkeling van deze aandoeningen op de werkplek te helpen verminderen, in combinatie met educatieve advies over voeding als u niet aan het werk bent. De ontwikkeling van educatief materiaal door een onafhankelijke instantie, zoals het ministerie van Volksgezondheid in het VK of gelijkwaardige instanties in andere landen, voor werknemers, werknemerspartners en familie, waarin de impact en gevolgen van slaapverlies worden uitgelegd, zou van enorme waarde kunnen zijn in om copingstrategieën te ontwikkelen. Meerdere studies hebben aangetoond dat het aantal echtscheidingen hoger is en dat sociale interacties negatiever zijn wanneer één partner bij ploegendienst betrokken is [194]. Een deel van het probleem kan zijn dat de partner sommige van de negatieve effecten op het gedrag als gevolg van ploegenarbeid of slaapverlies niet begrijpt. Nogmaals, de staat zou, in samenwerking met werkgevers, educatief materiaal kunnen verstrekken om werknemers en degenen met wie zij hun leven delen, te ondersteunen. Ten slotte is er een aanzienlijke variatie binnen de bevolking in termen van chronotype. Studies hebben aangetoond dat hoe groter de discrepantie tussen de endogene slaap-/waaktiming van een persoon versus de tijd dat een persoon moet werken (vaak sociale jetlag genoemd), hoe groter het risico op het ontwikkelen van gezondheidsproblemen (tabel 2) [195]. Werkgevers zouden kunnen proberen het chronotype van een persoon af te stemmen op specifieke werkschema's. Simpel gezegd, de 'leeuweriken' zouden beter geschikt zijn voor de ochtenddiensten en de 'uilen' voor de nachtdiensten. Het is duidelijk dat dit niet de volledige oplossing is voor ploegenarbeid, maar het zou enkele van de belangrijke problemen van het werken tegen de interne tijd kunnen verminderen.

8. Conclusie

Deze review heeft de biologie van slaap en circadiane ritmes overwogen, enkele gevolgen van het verstoren van deze ritmes als gevolg van ziekte of maatschappelijke druk, en heeft benaderingen geschetst om enkele van de problemen in verband met SCRD te helpen verlichten. Het is verontrustend dat hoewel ons begrip van het belang van slaap en de gevolgen van slaapverstoring sterk is toegenomen, en het besef dat SCRD het leven van miljoenen individuen in zowel de ontwikkelde als de ontwikkelingslanden domineert, er geen passende maatregelen zijn genomen om de problemen aan te pakken. Op organisatorisch niveau trainen we onze beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg niet op dit kritieke gebied van biowetenschap. Regeringen zijn er niet in geslaagd het brede probleem van slaapgezondheid aan te pakken met de juiste wetgeving of de ontwikkeling van duidelijke, op feiten gebaseerde richtlijnen en er blijft een gebrek aan onderzoeksinformatie om overheid en werkgevers in staat stellen om op feiten gebaseerd en specifiek advies te geven aan de beroepsbevolking over hoe om te gaan met werkgerelateerde SCRD. Op een breder niveau, en in ieder geval op korte termijn, is er geen 'magic bullet' voor de impact van ploegenarbeid of werkgerelateerd slaapverlies. Werkgevers en werknemers moeten accepteren dat slaapverlies altijd aanzienlijke gevolgen voor de gezondheid zal hebben, en dat we op dit moment het beste kunnen hopen te bereiken dat de ernst van de symptomen die gepaard gaan met SCRD, wordt verminderd. Als gevolg hiervan moet de samenleving zeer serieus nadenken over de omstandigheden waarin de gevolgen van SCRD op de werkplek gerechtvaardigd zijn. Dergelijke beslissingen moeten voortkomen uit een op feiten gebaseerde discussie waarbij de academische wereld, de overheid, de industrie en vooral de beroepsbevolking betrokken zijn, en hopelijk zullen deze discussies plaatsvinden voordat rechtszaken het debat verstoren en doen ontsporen.


De evolutie van slaap

We hebben onlangs een heel speciale dag meegemaakt - 12 februari, de 100e verjaardag van de oprichting van de NAACP en de tweehonderdste verjaardag van zowel de verjaardag van Abraham Lincoln als Charles Darwin. De NAACP is een van de belangrijkste organisaties in de strijd voor burgerrechten. En uit de vele artikelen en televisiespecials die onlangs zijn verschenen, weten we dat Lincoln natuurlijk aan de top staat van onze belangrijkste presidenten. Lincoln leidt de lijst van presidentiële beroemdheden, waaronder Washington, Jefferson, Jackson, TR, Wilson, FRD, Truman, JFK en LBJ. En Charles Darwin staat zeker als een van de grootste wetenschappers van de moderne wereldranglijst onder Copernicus, Bruno, Kepler, Galileo, Bacon, Newton, Maxwell, Boltzmann, Plank, Tsiolkovsky, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Gödel, Goddard, Turing, Shannon, von Neumann, Feynman, Sperry, Prigogine en Berners-Lee.

Op het eerste gezicht lijkt slapen een slecht idee. In de meeste omgevingen worden dieren geconfronteerd met het vooruitzicht door andere wezens te worden geconsumeerd als ze niet constant alert zijn op het gevaar om hen heen. Langdurig bewusteloos zijn lijkt geen selectief voordeel te bieden. En toch lijken de meeste dieren in een of andere vorm te slapen. Het kan zijn dat slaap het voordeel biedt om energie te besparen terwijl het zich richt op het herstel van het lichaam, zodat een dier tijdens het wakker zijn maximale energie kan gebruiken om te overleven. Bovendien ontwikkelen roofdieren en prooidieren over het algemeen een symbiotische relatie. Dit is nodig omdat een roofdier dat het vermogen ontwikkelde om 24 uur per dag te jagen, snel alle prooien zou uitputten die als voedsel dienen. Niet alleen het prooidier zou met uitsterven worden bedreigd, maar ook het roofdier. Slaap helpt zelfs dingen uit.

Het was Darwins grote inzicht dat natuurlijke selectie de belangrijkste factor was die de evolutie van organismen aanstuurde. Zijn gedetailleerde onderzoek leidde uiteindelijk tot de aanvaarding door de wetenschappelijke gemeenschap van evolutie als verklaring voor de diversiteit van het leven. Het beste huidige bewijs geeft aan dat al het leven op aarde afkomstig is van een gemeenschappelijke voorouder of voorouderlijke genenpool. Men denkt dat de aarde ongeveer 4,6 miljard jaar geleden is gevormd. Binnen de eerste miljard jaar of zo van de geschiedenis van de aarde begonnen zichzelf replicerende chemische processen. Ongeveer 3,8 miljard jaar geleden ontwikkelden zich eenvoudige cellen en 3 miljard jaar geleden was fotosynthese ontstaan. Twee miljard jaar geleden ontwikkelden zich meer complexe cellen met het verschijnen van meercellig leven dat ongeveer een miljard jaar geleden plaatsvond. Ongeveer 600 miljoen jaar geleden (MYA) verschenen voor het eerst zeer eenvoudige dieren en de vroege voorouders van insecten maakten het toneel rond 570 MYA. Echt complexe dieren, zoals trilobieten, ontstonden rond 550 MYA. Vissen evolueerden met 500 MYA, landplanten met 475 MYA, insecten met 400 MYA en reptielen met 300 MYA. Zoogdieren bestonden op aarde met 200 MYA en vogels met 150 MYA. Bij een grote uitstervingsgebeurtenis, mogelijk veroorzaakt, althans gedeeltelijk, door een asteroïde-impact, werden de dinosaurussen (behalve de voorouders van vogels) 65 MYA uitgeroeid. Ten slotte verscheen 2,5 MYA het geslacht homo, dat moderne mensen omvat, met volledig moderne mensen die uiteindelijk 200.000 jaar geleden de geschiedenis in gingen.

Dus hoe zit het met de rol die slaap speelde in de evolutie? Onderzoekers geloven over het algemeen dat slaap is geëvolueerd als een manier om energie te besparen en te herstellen. Ongewervelde dieren zoals insecten vertonen rustperiodes die vergelijkbaar zijn met slapen in complexere organismen. Fruitvliegen zijn uitgebreid bestudeerd in het slaapveld vanwege hun goed gedefinieerde circadiane ritmes. Ze vertonen een patroon dat erg op slaap lijkt, omdat ze perioden van ongeveer 10 uur per dag hebben waarin ze in rust zijn. Als deze rust wordt verhinderd, laten ze later langere rustperiodes zien in een schijnbare poging om de verloren rust in te halen. Dit doet denken aan de behoefte aan herstelslaap die optreedt wanneer een persoon een nachtrust mist. Bovendien is de neurale activiteit van de fruitvlieg tijdens rustperiodes vergelijkbaar met die van langzame golfslaap bij gewervelde dieren. Aangezien zowel gewervelde dieren als ongewervelde dieren tekenen van slaap vertonen, lijkt het erop dat slaap heel lang geleden, meer dan een half miljard jaar geleden, als een evolutionair mechanisme is ontstaan. Reptielen worden beschouwd als de gemeenschappelijke voorouders van zowel vogels als zoogdieren. Vogels en zoogdieren kunnen een vorm van slaap hebben geërfd die al aanwezig is in de gemeenschappelijke voorouder - of ze kunnen de slaap onafhankelijk hebben geëvolueerd.

Onderzoekers van de Universiteit van Pennslyvania hebben onlangs een slaapachtige toestand gedocumenteerd bij rondwormen. Deze toestand lijkt de rondworm te helpen bij veranderingen in zenuwcelsynapsen en suggereert dat slaap belangrijk kan zijn voor de plasticiteit van de hersenen. Evenzo, wanneer zoogdieren geen slaap krijgen, vertonen ze verstoring van synaptische veranderingen die nodig zijn om de hersenen te laten groeien en veranderen. Reptielen vertonen veranderingen in hersenactiviteit die correleren met gedragsveranderingen die wijzen op slaap, hoewel REM-slaap niet definitief is aangetoond. Amfibieën en vissen lijken slaapachtige perioden van verminderde activiteit te hebben. Vogels en zoogdieren vertonen zowel diepe slaap als REM-slaap. Slaap heeft gedeeltelijk een circadiaanse functie doordat het wordt afgestemd op de dag/nacht-cyclus van de planeet. Het heeft ook een homeostatische functie in die zin dat hoe langer een dier zonder slaap is geweest of hoe meer stress het heeft ervaren, hoe dieper de rusttoestand wordt. Dit is zelfs waargenomen bij sommige insecten (zoals de hierboven beschreven fruitvlieg) en wordt gemakkelijk waargenomen bij mensen met behulp van polysomnografie. Hoewel er in alle planten en dieren circadiane ritmes bestaan, is het niet duidelijk dat slaap bestaat in zeer primitieve dieren zoals de inktvis en de octopus. Tot nu toe is er geen herstellende functie bekend van een toestand die als slaap kan worden beschouwd in eencellige organismen.

Recente theorieën geven aan dat diepe slaap kan helpen de synaptische kracht te verminderen, die gedurende de dag toeneemt naarmate een organisme leert van interactie met de omgeving. Slaap kan dan herinneringen bewaren terwijl het de hersenen voorbereidt om een ​​andere dag goed te functioneren. REM-slaap, die voornamelijk in de zeer vroege ochtenduren plaatsvindt, kan ervoor zorgen dat de hersenen metabolisch zo wakker mogelijk worden terwijl ze toch in slaap blijven, om het wakker worden in de ochtend te vergemakkelijken. (Denk maar eens aan hoe anders je je voelt wanneer je midden in de nacht uit een diepe slaap wordt gewekt in vergelijking met het ontwaken uit een droom in de ochtend.) Als slaap helpt om energie te besparen en te herstellen en de hersenen helpt te verfrissen, blijft de vraag: waarom evolueerde de strategie om lange tijd slapend door te brengen? Een brein kan korte tijd slapen in plaats van voor een langere tijd stil te staan. Het antwoord is waarschijnlijk dat, gezien de kwetsbaarheid van de hele dag wakker zijn, dieren eigenlijk veiliger zijn als ze allemaal tegelijk slapen, in plaats van als ze de slaap over een periode van 24 uur opbreken. Natuurlijk kunnen dieren en mensen kort slapen en indien nodig langdurig wakker blijven, maar dit leidt niet tot optimaal functioneren. Het lijkt echter een effectieve aanpassing te zijn in tijden van ernstige stress. Interessant is dat vogels strategieën hebben ontwikkeld waarbij de ene hersenhelft kan slapen terwijl de andere alert blijft. Walvissen en zeehonden laten ook een uni-hemisferische slaap zien. Omdat ze een andere evolutionaire afstamming hebben dan vogels, lijkt het erop dat ze dit vermogen dus afzonderlijk hebben ontwikkeld. Uni-hemisferische slaap kan zich hebben ontwikkeld als een manier om het hoofd te bieden aan het gevaar van roofdieren die plotseling vanuit elke richting in de lucht of in de zee kunnen naderen. Bij mensen en muizen kan het verminderen van diepe slaap een coping-mechanisme zijn om het gevaar en de stress van het hebben van roofdieren in de buurt het hoofd te bieden. Dit past zeker bij de beleving van slapeloosheid, waarbij mensen door stress en overmatige opwinding lichter slapen.

Het lijkt erop dat slaap zich vroeg in de ontwikkeling van meercellige dieren heeft ontwikkeld en sindsdien is bewaard gebleven. Verschillende dieren hebben verschillende manieren ontwikkeld om van slaap te profiteren, gezien hun ecologische niche. We kunnen alleen maar concluderen dat slaap zeer gunstig is voor fruitvliegen, orka's, kolibries en mensen, zelfs als we de betekenis ervan nog niet volledig begrijpen.

Darwin was niet de eerste die evolutie in overweging nam of de enige die natuurlijke selectie als het mechanisme ervan beschouwde. Maar hij deed wel verreweg het meest uitgebreide onderzoek op dit gebied, en organiseerde en publiceerde zijn bevindingen op een manier die de interesse wekte. Of individuen nu vol verwondering waren of hem de stad uit wilden jagen, ze gingen Darwins naam in overeenstemming zien met de evolutietheorie door natuurlijke selectie. Terwijl we de evolutie en functie van slaap bestuderen en meer leren over de evolutie en functie van slaap van andere, misschien verre verwante neven, kunnen we groeien in het begrip over het nut en de aandoeningen van slaap, en gaandeweg nieuwe behandelingsbenaderingen in kaart brengen.

Om terug te komen op onze recente historische vieringen, is het goed om te onthouden dat Darwin niet alleen een sterrenwetenschapper was, maar ook tegen slavernij was en tegen het idee dat elk dier "hoger" is dan een ander. Terwijl zijn theorieën later werden ondermijnd en gebruikt om racisme te promoten, zoals president Lincoln en de NAACP, hielp Darwin ons de gelijkheid van alle mensen te erkennen. Hij toonde de onderlinge verbondenheid van het leven en hielp ons inzien dat al het leven respect verdient.


Slaapcycli

Mensen, net als alle andere mensapen, zijn monofasische slapers, wat betekent dat we in een lange periode van 24 uur slapen. Bonobo's, chimpansees, gorilla's en orang-oetans bouwen ook allemaal slaapplatforms in bomen, weg van roofdieren en insecten, een jungleversie van een bed. Gorilla's slapen 12 uur, maar orang-oetans krijgen ongeveer dezelfde acht uur als mensen.

Bij sommige andere primaten, zoals bij de meeste zoogdieren, is de slaap polyfasisch, met verschillende afwisselende perioden van slaap en activiteit in een cyclus van 24 uur. Honden hebben een waak-slaapcyclus van ongeveer 83 minuten en krijgen iets meer dan 10 en een half uur slaap per cyclus van 24 uur.

De reden waarom mensapen zo'n lange, luxueuze slaap hebben in vergelijking met de onrustige, kortere slaap van hun neven en nichten, heeft te maken met die slaapplatforms. Apen moeten balanceren op harde takken waar ze gemakkelijk gewekt kunnen worden door potentieel gevaar of andere apen - wat handig voor ze is, maar niet goed voor een lange slaap.

Toen apen groter werden, konden de takken waar ze ooit op sliepen hun gewicht niet meer dragen - dus begonnen ze iets te bouwen dat dat wel zou doen. Doordat ze konden gaan liggen, weg van de gevaren van roofdieren en andere afleidingen, konden ze langer, veiliger en dieper slapen. Een onderzoek uit 2015 toonde aan dat orang-oetans inderdaad beter slapen dan hun bavianenneven. De cognitieve vaardigheden van de apen, zegt de studie, kunnen verbeteren op de dag na die langere, diepere slaap.


Circadiane ritmes

Alle diersoorten, inclusief de mens, hebben circadiane ritmes. Circadiaans ritme verwijst naar je aangeboren licht-donkercyclus, die wordt gecontroleerd door je biologische klok. De lengte van het circadiane ritme van een persoon is meestal ongeveer 24 uur.

Je biologische klok hangt af van je genetische samenstelling. Genen en de eiwitten waarvoor ze coderen, kunnen de werking van je biologische klok beïnvloeden. Meer specifiek bij zoogdieren, zoals mensen, ligt de biologische klok in gebieden van de hersenen die de suprachiasmatische kernen worden genoemd.

Na verloop van tijd kunnen circadiane cycli zich aanpassen aan externe timingsignalen. Uw circadiane ritme kan zich bijvoorbeeld aanpassen aan regelmatig werkende nachtdiensten.

Zodra uw circadiane ritme zich aanpast aan de nachtdienst, zal uw lichaam zich op natuurlijke wijze voorbereiden op de slaap wanneer u uit het werk komt.


Referenties

Hoorn, J.A. Waarom we slapen. De functies van slaap bij mensen en andere zoogdieren (Oxford Univ. Press, Oxford, 1988)

Tobler, ik. in Principes en praktijk van slaapgeneeskunde (eds Kryger, M.H., Roth, T. & Dement, W.C.) 72-81 (W.B. Saunders, Philadelphia, 2000)

Rechtschaffen, A., Gilliland, M.A., Bergmann, B.M. & Winter, J.B. Fysiologische correlaten van langdurig slaaptekort bij ratten. Wetenschap 221, 182–184 (1983)

Shaw, P.J., Tononi, G., Greenspan, R.J. & Robinson, D.F. Stressresponsgenen beschermen tegen dodelijke effecten van slaapgebrek bij Drosophila . Natuur 417, 287–291 (2002)

Van Dongen, H.P., Maislin, G., Mullington, J.M. & Dinges, D.F. De cumulatieve kosten van extra wakker zijn: dosis-responseffecten op neurologische gedragsfuncties en slaapfysiologie van chronische slaapbeperking en totale slaapgebrek. Slaap 26, 117–126 (2003)

Borbely, A. A. & Achermann, P. Slaaphomeostase en modellen van slaapregulatie. J. Biol. Ritmes 14, 557–568 (1999)

Dijk, D. J. & Lockley, S. W. Integratie van menselijke slaap-waakregulatie en circadiane ritmiek. J. Appl. Fysiol. 92, 852–862 (2002)

Stanewsky, R. Genetische analyse van het circadiane systeem in Drosophila melanogaster en zoogdieren. J. Neurobiol. 54, 111–147 (2003)

Lowrey, P. L. & Takahashi, J. S. Zoogdierbiologie: opheldering van genoombrede niveaus van temporele organisatie. Ann. Eerwaarde Genoom. Brommen. Genet. 5, 407–441 (2004)

Konopka, R.J. & Benzer, S. Clock-mutanten van Drosophila melanogaster . Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 68, 2112–2116 (1971)

Bargiello, T.A., Jackson, F.R. & Young, M.W. Herstel van circadiane gedragsritmes door genoverdracht in Drosophila . Natuur 312, 752–754 (1984)

Zehring, W.A. et al. P-elementtransformatie met periodelocus-DNA herstelt ritmiek naar mutant, aritmisch Drosophila melanogaster . Cel 39, 369–376 (1984)

Naylor, E. et al. De circadiane klokmutatie verandert de slaaphomeostase in de muis. J. Neurosci. 20, 8138–8143 (2000)

Wisor, J.P. et al. Een rol voor cryptochromen bij slaapregulatie. BMC Neurosci. 3, 20 (doi:10.1186/1471-2202-3-20) (2002)

Kopp, C., Albrecht, U., Zheng, B. & Tobler, I. Homeostatische slaapregulatie wordt behouden in mPer1- en mPer2-mutante muizen. EUR. J. Neurosci. 16, 1099–1106 (2002)

Shiromani, P.J. et al.Slaapritme en homeostase bij muizen met gerichte verstoring van mPeriod-genen. Ben. J. Fysiol. Regel. Integreren. Samenstelling Fysiol. 287, R47-R57 (2004)

Easton, A., Meerlo, P., Bergmann, B. & Turek, F.W. De suprachiasmatische kern reguleert de slaaptiming en hoeveelheid bij muizen. Slaap 27, 1307–1318 (2004)

Heath, A.C., Kendler, K.S., Eaves, L.J. & Martin, N.G. Bewijs voor genetische invloeden op slaapstoornissen en slaappatroon bij tweelingen. Slaap 13, 318–335 (1990)

Linkowski, P. EEG-slaappatronen bij een tweeling. J. Slaaponderzoek. 8 (suppl. 1), 11-13 (1999)

Partinen, M., Kaprio, J., Koskenvuo, M., Putkonen, P. & Langinvainio, H. Genetische en omgevingsbepaling van menselijke slaap. Slaap 6, 179–185 (1983)

Tafti, M. & Franken, P. Uitgenodigde beoordeling: genetische dissectie van slaap. J. Appl. Fysiol. 92, 1339–1347 (2002)

Meddis, R., Pearson, A.J. & Langford, G. Een extreem geval van gezonde slapeloosheid. Elektro-encefaloloog. clin. Neurofysiol. 35, 213–214 (1973)

Jones, H. S. & Oswald, I. Twee gevallen van gezonde slapeloosheid. Elektro-encefaloloog. clin. Neurofysiol. 24, 378–380 (1968)

Webb, W. B. Individuele verschillen in slaapduur. Int. Psychiatrie Klin. 7, 44–47 (1970)

Stuss, D. & Broughton, R. Extreem korte slaap: persoonlijkheidsprofielen en een casestudy van slaapbehoefte. Wakker slapen. 2, 101–105 (1978)

Schenck, C.H. & Mahowald, M.W. Ernstige, in de kindertijd begonnen, idiopathische, levenslange slapeloosheid die selectief reageert op opiaattherapie: casusrapport met 19 jaar follow-up. Slaap Med. 2, 531–536 (2001)

Cirelli, C. Op zoek naar slaapmutanten van Drosophila melanogaster . Bio-essays 25, 940–949 (2003)

Hendricks, J.C. et al. Rust in Drosophila is een slaapachtige toestand. neuron 25, 129–138 (2000)

Shaw, P.J., Cirelli, C., Greenspan, R.J. & Tononi, G. Correlaten van slapen en wakker worden in Drosophila melanogaster . Wetenschap 287, 1834–1837 (2000)

Huber, R. et al. Slaaphomeostase in Drosophila melanogaster . Slaap 27, 628–639 (2004)

Cirelli, C., Gutierrez, C. M. & Tononi, G. Uitgebreide en uiteenlopende effecten van slaap en waakzaamheid op genexpressie in de hersenen. neuron 41, 35–43 (2004)

Nitz, D.A., van Swinderen, B., Tononi, G. & Greenspan, R.J. Elektrofysiologische correlaten van rust en activiteit in Drosophila melanogaster . Curr. Biol. 12, 1934–1940 (2002)

Roth, P. et al. Systematische gain-of-function genetica in Drosophila . Ontwikkeling 125, 1049–1057 (1998)

Spradling, A.C. et al. De Berkeley Drosophila Genoomproject genverstoringsproject: inserties van één P-element muteren 25% van vital Drosophila genen. Genetica 153, 135–177 (1999)

Sutcliffe, J.G. & Milner, R.J. Alternatieve mRNA-splitsing: het Shaker-gen. Trends Genet. 4, 297–299 (1988)

Schwarz, T.L., Tempel, B.L., Papazian, D.M., Jan, Y.N. & Jan, L.Y. Meerdere kaliumkanaalcomponenten worden geproduceerd door alternatieve splicing op de Shaker-locus in Drosophila . Natuur 331, 137–142 (1988)

Littleton, J. T. & Ganetzky, B. Ionenkanalen en synaptische organisatie: analyse van de Drosophila genoom. neuron 26, 35–43 (2000)

Walcourt, A., Scott, R.L. & Nash, H.A. Blokkering van één klasse kaliumkanaal verandert de effectiviteit van halothaan in een hersencircuit van Drosophila . anest. Analoog. 92, 535–541 (2001)

Rogero, O., Hammerle, B. & Tejedor, F. J. Diverse expressie en distributie van Shaker-kaliumkanalen tijdens de ontwikkeling van de Drosophila zenuwstelsel. J. Neurosci. 17, 5108–5118 (1997)

Cuello, L.G., Cortes, D.M. & Perozo, E. Moleculaire architectuur van het KvAP-spanningsafhankelijke K + -kanaal in een lipidedubbellaag. Wetenschap 306, 491–495 (2004)

Li-Smerin, Y., Hackos, D.H. & Swartz, K.J. Alfa-helix structurele elementen binnen de spanningsgevoelige domeinen van een K + -kanaal. J. Gen. Physiol. 115, 33–50 (2000)

Hendricks, J.C. et al. Geslachtsdimorfisme in de rol van cyclus (BMAL1) in rust, rustregulatie en levensduur in Drosophila melanogaster . J. Biol. Ritmes 18, 12–25 (2003)

Taheri, S. & Mignot, E. De genetica van slaapstoornissen. Lancet Neurol. 1, 242–250 (2002)

Hendricks, J.C. et al. Een niet-circadiaanse rol voor cAMP-signalering en CREB-activiteit in Drosophila rust homeostase. Natuur Neurosci. 4, 1108–1115 (2001)

Benington, J.H., Woudenberg, M.C. & Heller, H.C. Apamin, een selectieve SK-kaliumkanaalblokker, onderdrukt de REM-slaap zonder een compenserende rebound. Hersenonderzoek. 692, 86–92 (1995)

Vyazovskiy, V.V. et al. Slaap-EEG bij muizen met een tekort aan de kaliumkanaalsubeenheid K.v.3.2. Hersenonderzoek. 947, 204–211 (2002)

Espinosa, F., Marks, G., Heintz, N. & Joho, R.H. Verhoogde motoraandrijving en slaapverlies bij muizen zonder Kv3-type kaliumkanalen. Genen Hersengedrag. 3, 90–100 (2004)

Liguori, R. et al. Morvan-syndroom: perifere en centrale zenuwstelsel en cardiale betrokkenheid met antilichamen tegen spanningsafhankelijke kaliumkanalen. Brein 124, 2417–2426 (2001)

Levine, J.D., Funes, P., Dowse, H.B. & Hall, J.C. Signaalanalyse van gedrags- en moleculaire cycli. BMC Neurosci. 3, 1 (2002)

Timpe, L. C. & Jan, L. Y. Gendosering en complementatieanalyse van de Shaker-locus in Drosophila . J. Neurosci. 7, 1307–1317 (1987)


Bekijk de video: Casio G-Shock GMW-B5000D-1E - честный обзор и отзыв, плюсы и недостатки. Стальные Касио Джишок 5000. (December 2021).