Dat we slaap nodig hebben, staat buiten kijf. Maar wat is nou de precieze functie van een tukje? Slaaponderzoeker Peter Meerlo legt uit wat we al weten, en wat nog niet.
Waarom we slapen lijkt vanzelfsprekend, maar wetenschappers zijn het nog lang niet eens over het precieze nut ervan. Is slaap vooral een reset voor ons brein? Of wordt ons brein schoongespoeld tijdens de slaap? NEMO Kennislink vroeg aan Peter Meerlo, adjunct-hoogleraar Biologie van de Slaap aan de Rijksuniversiteit Groningen, wat slaap nu precies is.
“Slaap is een gedragstoestand, anders dan andere vormen van gedrag”, zegt Meerlo. “Het kenmerkt zich door een specifieke houding en het gebeurt op een specifieke tijd van de dag: wij mensen slapen meestal ’s nachts.” Bovendien communiceer je niet meer met je omgeving als je slaapt, maar zorgt je lichaam wel dat bijvoorbeeld je temperatuur en bloeddruk op peil blijven. “En als iets of iemand je wakker maakt, probeert je lichaam de slaap later in te halen. Daardoor weten we dat het écht nodig is om te slapen.”
Ook dieren doen het
Met dat rijtje criteria in de hand blijkt dat elke diersoort die tot nu toe is onderzocht een slaaptoestand heeft, die in meer of mindere mate overeenkomt met die van mensen. “Zelfs primitievere organismen zoals kwallen slapen”, zegt Meerlo. “Sommige dieren drijven of hangen. En vleermuizen doen het voornamelijk overdag.” Hoe ze het ook doen, slaap blijft een kenmerk van alle dieren.
Er is wel een verschil tussen slaapgedrag van primitieve en meer ontwikkelde dieren. “Bij hogere gewervelden zoals wij is slaap een complexe toestand, waarbij twee soorten elkaar afwisselen: de slow wave-slaap en de REM-slaap.” Die laatste soort wordt ook wel ‘paradoxale slaap’ genoemd. “Als je alleen kijkt naar de hersenactiviteit, zou je denken dat het brein gewoon wakker is. Toch ben je je in deze toestand nauwelijks bewust van je omgeving.”
Waarom slapen we dan?
Er nog steeds discussie over de precieze functie, zegt Meerlo. De meest gangbare theorie is dat slaap belangrijk is voor de hersenfunctie. Dat klinkt logisch: bedenk maar eens hoe je je voelt als je een nacht slecht hebt geslapen. Je hoofd voelt zwaar, je komt niet op woorden, en kan niet goed logisch nadenken. “Door subtiele veranderingen van je hersenfuncties word je minder alert en functioneert je geheugen slechter”, zegt Meerlo. “Vaak ben je ook wat ongeremder en ben je niet meer zo goed in staat om je eigen functioneren in te schatten.”
Als die slaapproblemen aanhouden, kun je daar elders in je lichaam de effecten van merken. “Het is natuurlijk niet zo dat je na een slechte nacht meteen last krijgt van je knie”, zegt Meerlo. Maar zonder een normaal functionerend brein doet de rest van het lichaam het ook niet goed meer. “Veel klinische onderzoeken laten een duidelijk verband zien tussen weinig en slecht slapen en allerlei ziektebeelden. Slaapproblemen verergeren een ziekte bijna altijd.”
Na een nacht slecht slapen ben je minder alert en voelt je hoofd zwaar, wat suggereert dat slaap belangrijk is voor je hersenfuncties.
Drazen Zigic, via freepik.comEr is ook een andere theorie: slaap zou het brein ‘afsluiten’, waardoor er geen nieuwe informatie binnenkomt die moet worden verwerkt. Het zou belangrijk zijn om je brein te laten herstellen van het denkwerk dat het overdag heeft verricht, door het te resetten of om de hersenverbindingen weer te herstellen. “Je lichaam kan niet zonder je brein, en je hele lichaam profiteert ervan als het goed werkt”, zegt Meerlo. “Stel, je hebt hard in de tuin gewerkt. Dan kun je je spieren laten uitrusten door even te gaan ontspannen op de bank. Maar bij je brein werkt dat niet zo: omdat je wakker bent, blijft het actief.”
Een resetknop…
Dat herstellen zou gebeuren op meerdere vlakken. Als je wakker bent, maken je hersenen constant verbindingen. Hierdoor kan je dingen leren of onthouden. Tijdens de slaap zou het brein tijd nodig hebben om die verbindingen terug te brengen naar de begintoestand. We moeten slaap dan zien als resetknop, waarna je hersencellen de volgende ochtend weer nieuwe verbindingen met elkaar kunnen aangaan. Dat zou verklaren waarom je na een slechte nacht veel meer moeite hebt om je te concentreren of om nieuwe informatie tot je te nemen.
“We weten dat het brein zonder slaap niet goed functioneert”, zegt Meerlo. “Je geheugen, leervermogen en controle over je emoties lijden daaronder. Het is goed mogelijk dat vermoeidheid ertoe leidt dat verbindingen tussen hersengebieden niet goed zijn georganiseerd.”
…een geheugenversterker…
Een andere manier waarop slaap de hersenen zou herstellen, is door hersenverbindingen te versterken die overdag zijn gemaakt. “Het brein krijgt tijdens de slaap de tijd om informatie die je wil bewaren, op te slaan door de belangrijkste verbindingen te versterken”, zegt Meerlo. “Alsof het brein zichzelf tijdens de slaap aan het trainen is. Dat noemen we neuronal replay.”
Er zijn data die die theorie ondersteunen: uit onderzoek blijkt dat tijdens de slaap voortdurend hersengebieden actief zijn die betrokken zijn bij het leerproces. “In dierproeven zien we dat bepaalde groepjes zenuwcellen, die actief waren tijdens een leertaak overdag, tijdens de slaap nog steeds actief zijn.”
...of een schoonmaakploeg
Wat ook kan: dat slaap ruim baan geeft om de afvalstoffen, die zich overdag in het brein hebben opgehoopt, af te voeren. Die afvalstoffen zouden normale hersenprocessen in de weg staan. Denk daarbij aan afvalproducten van de stofwisseling. “Als je wakker bent, verbruikt je brein suiker als brandstof”, zegt Meerlo. “Het idee is dat verbrandingsproducten ophopen in de hersenen, en dat die het functioneren van de cellen verstoren.” Door te slapen sluit je je brein een tijdje af en is het minder actief. “Je geeft je brein de kans om zichzelf schoon te spoelen.”
Door te slapen geef je je brein de kans om zichzelf schoon te spoelen
Die theorie is oud en leek een hele tijd vergeten, tot hij zo’n tien jaar geleden werd afgestoft dankzij een proefdieronderzoek. “Onderzoekers volgden met moderne technieken hoe het brein afvalstoffen afvoerde”, legt Meerlo uit. “Ze spoten bij ratten verschillende soorten afvalstoffen in het brein en brachten in kaart hoe snel die verdwenen waren. Dat deden ze bij slapende en wakkere ratten. En bij slapende ratten bleek dat sneller te gaan.”
Deze studie kreeg veel aandacht, omdat een van de ingespoten stoffen bèta-amyloïd was: een eiwit dat een rol speelt bij het ontstaan van de ziekte van Alzheimer. “Populaire media buitelden over elkaar heen om te concluderen dat mensen die slechter slapen sneller dementie zouden ontwikkelen”, zegt Meerlo. “Terwijl de conclusie alleen was dat het eiwit sneller uit de hersenen van slapende ratten verdween.” Toch was dit onderzoek aanleiding voor een serieuze onderzoekslijn. “Er zijn sindsdien veel studies gedaan bij proefdieren en mensen, die toch het idee lijken te ondersteunen dat slaap van invloed is op de hoeveelheid afvalstoffen, waaronder bèta-amyloïd, in de hersenen.”
Evolutie van de slaap
Schoonmaken, versterken of resetten: we weten dat alle processen belangrijk zijn voor het functioneren van zenuwcellen in de hersenen, en daarmee voor het functioneren van ons lichaam. “Het is niet uitgesloten dat alle processen plaatsvinden”, zegt Meerlo. “In ieder geval staat men tegenwoordig open voor dat idee.”
Welke theorie ook het meest overeenkomt met de werkelijkheid: slaap is cruciaal, dat staat als een paal boven water. “Alle dieren slapen, dus moet het vroeg evolutionair ontstaan zijn.” Maar slaap is ongetwijfeld ook geëvolueerd, zegt Meerlo. “Ik kan me voorstellen dat bij complexere diersoorten, zoals de mens, ook de functie van slaap complexer is geworden. Slaap bestond toch al als specifieke gedragstoestand, dus misschien heeft het daardoor meerdere functies gekregen.”
Aangezien alle dieren een vorm van slapen laten zien, kunnen we aannemen dat het al vroeg in de evolutie is ontstaan.
reptiles4all, via iStock.comEen belangrijke vinding die in dat plaatje past, is dat slaap ook belangrijk is voor het immuunsysteem. “Uit eigen ervaring herkennen we allemaal wel dat we tijdens drukke periodes vaak slechter slapen en daarmee vatbaarder zijn voor ziektes”, zegt Meerlo. “Dat kan allerlei redenen hebben, waaronder stress. Er zijn wel allerlei studies gedaan die laten zien dat slaap het immuunsysteem kan boosten.” Hij wijst op onderzoek uit de covid-tijd, waarin slaap als belangrijke factor gold voor de werkzaamheid van coronavaccins. “Als je korter slaapt, maakt het lichaam kennelijk minder antilichamen aan.”
Slaaponderzoek
Meerlo en zijn collega’s doen zelf onderzoek naar de veronderstelde functies van slaap. “We willen allereerst weten wat het belang en de functie is. Daarbij richten we ons op de schoonmaak- en de connectiviteitstheorie. Bovendien willen we meer weten over de klinische context: er zijn veel mensen die slecht of weinig slapen. Wat zijn daarvan de gevolgen, en wat kunnen we eraan doen?”
Vooral in de context van hersenaandoeningen is slaap een interessant onderzoeksgebied. Denk daarbij aan de ziekte van Alzheimer en het ophopen van eiwitten in de hersenen, maar ook aan psychische aandoeningen zoals depressie. “Veel studies laten zien dat mensen met slapeloosheid een veel hogere kans hebben op depressieve stoornissen”, zegt Meerlo, Maar het werkt ook omgekeerd: behandelen van de slaapklachten zorgt vaak voor een positief effect op de stemming. “Als je mensen behandelt voor hun depressie, maar daarbij de slaapproblemen negeert, werken veel behandelingen niet zo goed.”
Meerlo is benieuwd hoe het vakgebied zich gaat ontwikkelen. Want hoewel mens en dier niet om de slaap heen kan, weten we er nog steeds weinig van. “Er is nog steeds de vraag: waarom zijn er meerdere vormen van slaap? Wat is het onderscheid, en is er sprake van meerdere functies? Er komt steeds meer interesse in de functie van REM-slaap. Het is spannend om te zien hoe zich dat gaat ontwikkelen.”