• MARTIN-PARR-FOTOWEDSTRIJD-MEEDOEN

Slaap: het grote mysterie

Slapen is onmisbaar, nogal riskant en buitengewoon raadselachtig. Het meest basale wat er is, blijkt moeilijk te doorgronden. Wat is slaap precies? Een stofje? Een plaats in de hersenen? Een slag in het donker over wat er gebeurt in het duister

Door: Joppe Gloerich

Het leven is levensgevaarlijk. De evolutie van mens en dier kenmerkt zich door de constante noodzaak om voedsel te bemachtigen, uit de klauwen te blijven van hongerige of agressieve anderen, en tussendoor nog even nageslacht te regelen. Overleven is opletten, niet indutten.
Maar gek genoeg trekken vrijwel alle levende wezens zich daar een paar uur per etmaal niets van aan. Tijdens de slaap zijn we kwetsbaar, gaan we niet op zoek naar voedsel en zit onszelf vermenigvuldigen er ook niet in. Slaap is ons grote risico’s waard, elke nacht weer, ons hele leven lang.
Welke processen zich dan ook mogen voltrekken tijdens de nachtrust: ze moeten wel heel belangrijk zijn. Vele jaren onderzoek hebben de raadsels rond de nachtrust slechts ten dele kunnen oplossen. Het makkelijkste wat er is, blijkt moeilijk te doorgronden. Slechts beetje bij beetje tekenen zich de contouren af van wat er ’s nachts gebeurt in de hersenen en hoe slaap er biologisch nou eigenlijk uitziet. Als oerknal in de wetenschappelijke ontrafeling van het mysterie slaap geldt een experiment van de Fransman Henri Piéron in 1913. Hij hield een stel honden tien dagen lang uit hun slaap, nam vervolgens hersenvocht bij ze af en injecteerde dat in het zenuwstelsel van fitte honden. Die vielen kort daarna één voor één in een diepe slaap. Kennelijk, zo concludeerde Piéron, is slaperigheid een stofje.
Over het bestaan van zo’n stofje, hypnotoxine, wordt een eeuw en vele experimenten later nog slechts in aarzelende bewoordingen gesproken. Lang is gedacht dat we moe worden doordat een slaapverwekkende stof via de bloedbaan door ons hele lichaam wordt gepompt. Dat inzicht viel moeilijk te rijmen met observaties bij dieren. Dolfijnen slapen bijvoorbeeld niet met beide hersenhelften tegelijk. Altijd blijft minimaal één helft wakker om ademhaling en oriëntatie te regelen

Strak in de maat

Slaap speelt zich dus primair af in de hersenen. Een van de mysterieuze stofjes die een bepalende rol krijgen toegedicht bij de processen die zich daar rondom de slaap voltrekken, is adenosine. Dat is een restproduct van de energievoorziening in het lichaam. Inspanning van het brein stimuleert de productie van adenosine, dat de zenuwcellen buiten werking stelt en op enig moment zal moeten worden afgebroken. Cafeïne houdt adenosine weg bij de receptoren in de celwand. Eventjes althans – adenosine opruimen met een paar uur slaap is een bestendiger oplossing. Maar of adenosine slaap veroorzaakt, of dat slaap het antwoord is op de noodzaak om het brein te ontdoen van een onderdrukkende stof: niemand die het zeker weet.
Lang niet alle slaapwetenschappers mengen zich in de debatten over zoiets als een ultiem slaapstofje of dé allesverklarende functie van slapen. Uitgaande van de complexe wisselwerking tussen actief zijn en rusten, hoef je geen deskundige te zijn om te begrijpen dat de machinerie van het waken noch van het slapen eenparig wordt aangestuurd door één stofje in de richting van één functie. Alles grijpt in elkaar, zowel tijdens het waken als tijdens het slapen.

In de weg

In zekere zin bepalen waken en slapen over elkaars onmisbaarheid. Want hoewel we, bewust of onbewust, tijdens het waken overduidelijk talloze belangrijke taken verrichten, zijn er kennelijk zaken die het lichaam toch bij voorkeur tijdens de slaap regelt. De verklaring daarvoor ligt mogelijk in het feit dat sommige lichaamsfuncties elkaar in de weg zitten en het lastig is om ze tegelijkertijd te verrichten. Dat wat we aan bouwstoffen en neurale verbindingen winnen terwijl we wakker zijn, moet op enig moment worden afgebroken. Beide processen zijn belangrijk, maar ze gelijktijdig laten verlopen zou erg inefficiënt zijn.

Scheidsrechter

Dat slaperigheid geen simpel samengesteld elixer is dat rechttoe-rechtaan zijn werk doet, neemt niet weg dat neurofysiologische benaderingen van slaap soms uiterst trefzeker zijn. Zo zijn wetenschappers erin geslaagd om de biologische klok zeer precies te lokaliseren in de zogeheten suprachiasmatische kern van de hypothalamus, een kort achter de ogen gelegen deel van het brein. Het betreft een groepje van een paar duizend zenuwcellen – op een totaal van tientallen miljarden – dat het ritme slaat van waken en slapen, en alle organen strak in de maat laat marcheren. De suprachiasmatische kern regelt ook de afgifte van melatonine, een hormoon dat sterk samenhangt met de werking van de biologische klok. Mensen maken het vooral ’s nachts aan, nachtdieren vooral overdag.

Volgens Leidse onderzoeker Rolf Fronczek woedt in het brein een voortdurende strijd tussen slaapkern en waakkernen. Foto: Arno Massee

De biologische klok werkt heel krachtig, zegt de Leidse onderzoeker Rolf Fronczek (37). ‘Overdag bouwt de zogeheten slaapdruk zich op, en de biologische klok bepaalt op een gegeven moment dat het tijd is om te slapen.’
Fronczek, die promoveerde op de slaapstoornis narcolepsie en de rol die de hypothalamus daarbij speelt, onderscheidt een tweede mechanisme dat de balans tussen waken en slapen reguleert. ‘Er is in het brein een voortdurend gevecht gaande tussen de slaapkern en de vele waakkernen, die continu stofjes afvuren.’ Om te voorkomen dat we bij het minste of geringste indommelen en weer opschrikken, is er een soort scheidsrechter nodig. ‘Dat is hypocretine, een stof die als een gewicht op de balans drukt en de zaak stabiel houdt.’ Hoe belangrijk hypocretine is, blijkt uit de problemen waarmee narcolepsiepatiënten kampen. Bij hen ontbreekt de stof, met als gevolg onregelmatige en onbedwingbare slaapaanvallen.

 

 

Rups

Pas wanneer we niet slapen, weten we hoe onmisbaar slaap is. Het is dan ook verleidelijk om het nut van nachtrust te verklaren uit de klachten van slechte slapers, maar aan die omgekeerde bewijsvoering kleven risico’s. Ze leidt al snel tot kromme redeneringen, zoals in de mop waarbij een professor een kikker het commando ‘Spring!’ geeft en vervolgens meet hoe ver het beest springt. Vervolgens hakt de professor de achterpoten van de kikker af, waarna het beest roerloos blijft onder nieuwe aansporingen en de professor concludeert dat kikkers zonder poten doof zijn. Een populaire verklaring voor het bestaan van slaap was dat niet-slapen leidt tot psychische problemen. Al blijft het twijfelachtig of dat soort verklaringen ook stand houden bij beschouwing van bijvoorbeeld de rups, wiens geestelijke leven toch niet bepaald wordt gekenmerkt door al te veel diepgang.
Toch schuilt de waarde van slaap voor een deel in dat wat er tijdens de slaap níet is: afleiding. Tijdens de slaap heeft het brein gelegenheid om pas verworven kennis te herschikken, zonder dat er nieuwe kennis bij komt en de boel weer overhoop gooit. De slaapdeskundigen zijn het er in elk geval over eens dat slaap belangrijk is voor het zenuwstelsel. Wij homo sapiens prijzen ons gelukkig met onze goed ontwikkelde hersenen, maar zullen die wel moeten onderhouden met pakweg dertig jaar slaap per mensenleven. Ons denkvermogen komt met een prijs – die overigens helemaal niet onaangenaam hoeft te zijn. Mensen bezitten een relatief groot brein ten opzichte van hun lichaamsgewicht. Er wordt weleens gesuggereerd dat we daarom behoefte hebben aan extra veel remslaap. In die fase van de slaap – ook wel de droomfase genoemd zijn de hersenen immers zeer actief, wat bijdraagt aan intelligentie en cognitieve ontwikkeling.
Maar bewijs voor zo’n verband tussen hersenomvang en de behoefte aan (droom)- slaap ontbreekt. Over de Russische scheikundige
Dmitri Mendelejev (1834- 1907) gaat het verhaal dat hij eindeloos zat te broeden op een manier om de chemische elementen theoretisch te ordenen. Toen hij op een avond tijdens zijn gepeins indutte, openbaarde de oplossing zich aan hem tijdens een droom, in de gedaante van een soort patiencespel. De volgende ochtend zag aan zijn schrijftafel het periodiek systeem der elementen het licht. Mendelejev had geluk. Vaak bevatten dromen allerlei onlogische en onsamenhangende verhaallijnen – en dat is redelijk te verklaren. Want hoewel de activiteit van de hersenen tijdens dromen lijkt op die in wakende toestand, is er een belangrijk verschil: tijdens de remslaap is de prefrontale cortex namelijk veel minder actief, en juist dat hersengebied gebruiken we voor afweging, controle en planning. De ratio staat op een laag pitje wanneer we dromen.

Schoonmaak

Tijdens het waken ontstaan veel nieuwe verbindingen in de hersenen. Om te voorkomen dat het brein overloopt, worden tijdens de slaap de minder relevante verbindingen verzwakt, of zelfs helemaal weggepoetst. Pas recent ontdekten wetenschappers
bij slapende muizen nog een ander soort schoonmaak in de hersenen. Tijdens de slaap krimpen hun hersencellen. De ruimte ertussen neemt toe, met wel 60 procent. Daardoor kan het hersenvocht beter stromen en eiwitten twee keer zo snel afvoeren.
De schoonspoeltheorie is aantrekkelijk, erkent Rolf Fronczek. Zelf hecht hij aan het evolutionaire fundament onder menselijke gewoontes. ‘Elk levend wezen wil zo efficiënt mogelijk omgaan met zijn energie. Als het donker is, kun je maar beter energie sparen. Slaap is een adaptieve bezigheid.’ Dat laatste wil zo veel zeggen als: ons te ruste leggen komt in beeld als optie wanneer we simpelweg niets beters te doen hebben. Daarom slapen grote planteneters, zoals olifanten, vaak maar zo kort: ze hebben het grootste deel van het etmaal nodig om voldoende voedsel binnen te krijgen.
En alsof het allemaal nog niet ingewikkeld genoeg is, hebben slapen en waken de neiging om zich in elkaars domein te begeven. Want net als de dolfijn is de mens zelden of nooit volledig wakker of helemaal in slaap. Het heeft er alle schijn van dat stukjes hersenweefsel een dutje van een paar seconden kunnen doen, terwijl de rest van het lichaam wakker is.
Wie bijvoorbeeld een film kijkt terwijl hij al heel lang niet heeft geslapen, kan wel denken dat hij zijn aandacht volledig op het scherm kan richten. Maar als hij na afloopt wordtbevraagd, zal blijken dat hij wezenlijke details van de film niet heeft opgemerkt. Het omgekeerde doet zich ook voor. Tijdens het slapen kunnen bepaalde stukjes van het brein wakker blijven, wat ’s ochtends een allerminst uitgerust gevoel oplevert. Slaap is een donkere materie. Lastig te beredeneren, moeilijk te doorgronden. En wie het allemaal nog niet schemerig genoeg vindt, zou zich eens kunnen verdiepen in het gedrag van de goudhamster. Dat knaagdier heeft de gewoonte af en toe te ontwaken tijdens zijn maandenlange winterslaap. De reden: hij heeft behoefte aan een powernap, om bij te komen van alle vermoeienissen.

foto: Marieke de Lorijn