‘Goede slapers leren ons meer over de REM-slaap’

In de kelder van het Nijmeegse Donders Instituut voor hersenwetenschappen, in een ruimte van zo’n 30 vierkante meter, staat een joekel van een MRI-scanner. De scanner is bijna zo hoog als het plafond en een paar meter breed. Aan één muur zit een glazen wand, waardoor onderzoekers van buiten naar hun eigen experiment kunnen kijken.

In dezelfde ruimte staan op een kast een paar hoofden van schuimplastic, met daarop een ‘EEG-muts’. Dat is een zachte kap met elektroden er in, die proefpersonen op hun hoofd kunnen zetten. De muts meet elektrische signalen in je hersenen, die hersencellen ‘uitzenden’ naar elkaar. Dat laat zien welke delen van de hersenen met elkaar communiceren.

Geen luxe-suite

Deelnemers aan wetenschappelijk slaaponderzoek gaan door een nauwe opening in de MRI-scanner. Hun hoofd ligt in een klein kommetje, redelijk gefixeerd, omdat te veel beweging de gemeten hersensignalen kan verstoren. “We plakken het hoofd losjes vast met tape. Zo voelen deelnemers het meteen als ze bewegen, wat de beweging vermindert”, legt slaaponderzoeker Mariana Pereira uit.

Alsof de hele setting nog niet claustrofobisch genoeg is, gaat er ook nog een kap over het hoofd van zo’n deelnemer, op zo’n tien centimeter afstand van de ogen. Via de kap en aanvullende apparatuur kunnen onderzoekers met de deelnemers communiceren en hen monitoren. De kap bevat ook een element dat radiofrequente signalen uitzendt en terugkerende signalen ontvangt, die worden gebruikt om een ​​beeld van de hersenen te creëren. De MRI-scanner maakt zelf een zwaar geluid als ie aangaat: in golven, luid, metaalachtig en ritmisch kloppend en bonkend. Een beetje alsof je in een wasmachine met geluidsversterkers ligt.

Het moge duidelijk zijn: een MRI-scanner is geen luxe-suite van een hotel. De grote uitdaging voor onderzoekers is, simpelweg, dat slaaponderzoek weinig zin heeft als je deelnemers niet slapen. Maar als slapen in de MRI zo moeilijk is, waarom zetten we hem dan in? Pereira: “Het mooie van MRI-technieken is dat we onder andere naar de hoeveelheid bloed kunnen kijken. We nemen aan dat hersengebieden met meer bloedtoevoer actiever zijn. Zo kunnen we, samen met EEG, zien welke hersengebieden actief zijn en met elkaar praten als mensen slapen.”

Vaagheid en mystiek

Het Donders Instituut zit in een oud gebouw met moderne onderzoeksapparatuur en er werken slimme koppen die gave ontdekkingen doen. Ook de ‘slaapafdeling’ had al een aantal aardige scoops. Onderzoekers kregen het voor elkaar om met slapende mensen te communiceren, ze ontwikkelden een methode om slaapcycli te detecteren en lieten zien dat het brein wordt ‘opgeruimd’ tijdens diepe slaap: hersenen produceren overdag afvalstoffen, die moeten worden afgevoerd, anders zouden ze zich ophopen en tot ziekten leiden als Alzheimer. 

“Er zijn vooral veel theorieën over”, zo voedt Pereira de mystiek. Zelf denkt ze dat dromen iets vertellen over waar we ons het meeste zorgen om maken. Ook zouden dromen ons brein trainen om met mogelijke bedreigingen overdag om te gaan. “Als dromen geen functie hadden, zou evolutie ze waarschijnlijk hebben geëlimineerd.”

Makkelijk indommelen

Pereira vertelt dat we slapen in een cyclus, die verschillende stadia kent. We doorlopen ze in een vaste volgorde, waarvan REM-slaap het laatste stadium is. We weten dat we in deze fase veel en levendig dromen, maar er is ook nog veel onduidelijk. “Het is moeilijk om in een scanner in slaap te vallen, en nog moeilijker om lang te blijven slapen. Wat vaak gebeurde in onderzoek, is dat mensen de REM-slaap niet bereikten. Daarom weten we weinig van dat stadium.”

Met haar promotieonderzoek wilde ze dat probleem aanpakken. Uit de literatuur blijkt dat de grootste beperking van MRI is dat je niet mag bewegen, legt de Braziliaanse uit. “Heel veel mensen moeten zich kunnen omdraaien om door te slapen. Wij zochten daarom deelnemers die op hun rug kunnen slapen en überhaupt makkelijk in slaap vallen. Zeg maar de mensen die tijdens colleges indommelen.” 

Ander onderzoek laat zien dat de lawaaiige MRI REM-slaap onderdrukt. “Onze oplossing was om het MRI-geluid op te nemen en deelnemers dat een week van tevoren te laten beluisteren. Ze vielen dan thuis in slaap met dat geluid, om te wennen. Deelnemers sliepen thuis ook een week lang op hun rug zonder kussen, omdat dat het meest lijkt op slapen in de MRI.”

Bij MRI-slaaponderzoek wordt ook een EEG-cap gebruikt. De technieken vullen elkaar aan: EEG laat zien wanneer iemand zich in welk slaapstadium bevindt, iets wat MRI niet kan. De EEG-cap is helaas ook oncomfortabel. “Daarom lieten we de caps op maat maken.”

Nep-scanner

Pereira en haar collega’s nodigden 74 mensen uit voor het onderzoek. De eerste nacht sliepen deelnemers in een nep-scanner om te wennen. Personen die hier niet konden slapen, werden er uitgefilterd. De 42 overgebleven deelnemers sliepen de tweede nacht in het lab in de echte MRI. Als ze ook daar goed sliepen, werden ze uitgenodigd voor een tweede MRI-nacht.

Van 42 mensen die in de echte MRI-scanner sliepen, bereikten er 18 de REM-slaap. “Van zo’n veertig procent van de mensen die sliepen in het lab hebben we dus bruikbare resultaten. Dat lijkt niet veel, maar is in slaaponderzoek best een doorbraak.”

De wetenschapper kan nog niet veel zeggen over de resultaten, omdat ze nog bezig is met de analyse. Eén van de dingen die ze onderzoekt is welke hersengebieden met elkaar verbonden zijn en met elkaar communiceren tijdens de REM-slaap.

Pereira hoopt dat andere wetenschappers de door haar toegepaste methode gaan gebruiken om ook meer te weten te komen over REM-slaap. “Gebruik van MRI en EEG is duur. En bij nachtstudies in de MRI moeten altijd minstens twee onderzoekers wakker blijven voor noodgevallen: in totaal waren er meer dan 1700 arbeidsuren bij de scanner nodig voor dit onderzoek. En dan moet de analyse nog beginnen. Efficiënter slaaponderzoek is daarom alleen al vanwege de kosten super belangrijk.”