Zeeleeuwen dutten tijdens een diepe duik, vogels kunnen hun hersenhelften om en om uitrusten en mieren doen wel 250 powernapjes per dag. Hoe weten we dat, en wat zegt dat over het fenomeen slaap?
De een heeft minstens negen uur slaap nodig om de dag een beetje normaal door te komen, terwijl een ander prima functioneert op een uur of vijf. Dat lijken extremen, maar deze onderlinge uitersten zijn niets vergeleken met de verschillen die je in de rest van de dierenwereld kan tegenkomen. Zo slapen koala’s ruim twintig uur per dag, terwijl de dutjes van een stormbandpinguïn nooit langer duren dan vier seconden - al doet hij er daarom wel tienduizend per dag.
Als mens is het maar moeilijk voor te stellen dat we uitgerust zouden zijn met regelmatig een paar minuten of zelf seconden slaap. Wij zijn gewend aan ons eigen patroon met meerdere slaapcycli van anderhalf tot twee uur, en dat het liefst zo’n acht uur achter elkaar. We weten dat elke cyclus vier verschillende slaapstadia heeft en herkennen de hersengolven die met die stadia corresponderen. Maar dat is echt niet één op één te vertalen naar andere dieren, legt Jacqueline van der Meij uit, voormalig postdoc aan de Radboud Universiteit. De slaapstrategieën van dieren blijken bijna net zo omvangrijk als het dierenrijk zelf.
Waarom we slapen
Is er dan wel één universele definitie van slaap te geven? Dat blijkt lastig. “We weten van vogels dat ze soortgelijk slaapritmes hebben als zoogdieren, zoals wijzelf”, aldus Van der Meij. “Maar, er zijn ook hersengolven die wel voorkomen bij zoogdieren maar nog niet zijn waargenomen bij vogels.” Klim je nog een paar takken omlaag in de boom van de evolutie, dan kom je alleen maar meer obstakels tegen. “Dieren als kwallen en zeeanemonen hebben namelijk überhaupt geen hersenen.” Toch slapen zij ook. Dat zorgt niet alleen voor de vraag hoe je slaap moet definiëren, maar ook wat de precieze functie van slaap is.
“Dat is een van de grote raadsels, geeft Van der Meij toe: “We weten eigenlijk niet precies waarom we slapen”. Het moet wel erg belangrijk zijn, stelt ze. “Het is namelijk een kwetsbare toestand waarin je minder alert bent, je niet kan voeden of voorplanten. Het feit dat dieren dit toch allemaal - weliswaar op hun eigen manier - doen, betekent dat slaap wel cruciale voordelen móet hebben”, aldus Van der Meij. Eén van de belangrijkste functies voor de mens lijkt dat ons lichaam in die tijd afvalstoffen in het brein opruimt. Dat is inderdaad nuttig voor ons, maar daar heeft de hersenloze kwal natuurlijk niets aan. Andere voordelen van slaap zijn herstel van het lichaam en het opslaan van herinneringen. “Wat het belangrijkste is, weten we niet.”
Kwallen hebben geen hersenen, maar vertonen wel slaapgedrag.
David Yu, via pexels.comVoor dit soort vragen is slaaponderzoek bij dieren zo interessant, vertelt de neurobioloog. “Door het bestuderen van dieren als de zeeanemoon en de kwal, vermoeden we nu dat er misschien niet één reden is dat we slapen maar dat slaap meerdere functies kan hebben, die kunnen variëren tussen soorten en hersencomplexiteit.” In sommige diersoorten lijken hun slaapstrategieën namelijk sterk gerelateerd aan hun ecologische niche. “Roofdieren hebben bijvoorbeeld vaak langere slaapcycli dan prooidieren, mogelijk omdat prooidieren alerter moeten kunnen zijn.”
Dat is geen absolute regel, benadrukt Van der Meij. “Leefomstandigheden spelen ook een rol. Dieren kunnen hun slaappatroon tijdelijk aanpassen om met specifieke omstandigheden in de natuur om te gaan, wat duidt op ontzettend veel flexibiliteit en aanpassingsvermogen. Zo kunnen mannelijke strandlopers tijdens het broedseizoen hun slaap ongeveer drie weken uitstellen, en slaan trekvogels ook regelmatig een nachtje over, doordat ze hun hersenhelften om de beurt rust geven tijdens het vliegen.“
Observeren en meten
Hoe weten we dat allemaal? “Veel slaaponderzoek begint in het lab”, vertelt Van der Meij. “Daar kan je gedrag op een gestandaardiseerde manier observeren en allerlei metingen doen, bijvoorbeeld naar hersengolven. Op die manier zie je niet alleen wat er in de hersenen gebeurt als een dier slaapt, maar kun je dat ook linken aan het gedrag wat een dier op dat moment vertoont.” Dat is nog belangrijker dan het lijkt, vertelt Van der Meij. “Bij vogels is het brein bijvoorbeeld even actief tijdens de REM-slaap als op het moment dat ze wakker en waakzaam zijn.” Als je alleen de hersengolven van vogels in het wild zou meten, zou je misschien hele verkeerde conclusies trekken. “Dit is dan ook de reden dat slaaponderzoek in het wild gepaard gaat met bewegingssensoren.”
In haar eigen onderzoek gebruikte Van der Meij kleine draadloze implantaten met een zendertje, zodat vogels vrij konden rondvliegen en normaal gedrag konden vertonen. De onderzoekers combineerden ondertussen de data met videobeelden. . Dat werkt in lang niet alle gevallen zo. Je kan er in een afgekaderde ruimte niet achter komen hoe vogels tijdens hun wintertrek soms wel dagenlang achter elkaar kunnen vliegen. Daarvoor moet er toch echt wat veldwerk gebeuren.
Met behulp van meetmutsjes ontdekten wetenschappers dat zeeleeuwen onder water inslapen, en na een paar minuten weer wakker worden om adem te halen.
Igor Dudkovskiy, via Pexels.comDeels is dat een kwestie van observeren, vertelt Van der Meij. “Maar er worden ook constant nieuwe technieken ontwikkeld. Die worden steeds kleiner en robuuster, waardoor we buiten het lab meer uiteenlopende soorten kunnen bestuderen.” Dat gaat over GPS-trackers, implantaten en bewegingssensoren bijvoorbeeld. “Er is ooit een onderzoek gedaan met speciale draagbare meetmutsjes voor zeeleeuwen”, vertelt de onderzoekster enthousiast. “Die dieren kunnen, als ze de dieptezones waar roofdieren zwemmen gepasseerd zijn, nog tijdens hun duik snel inslapen. Na een paar minuten worden ze weer wakker, en gaan terug naar boven om adem te halen.”
Flexibiliteit
Als je dit allemaal hoort, lijkt onze eigen slaap wat saai. Maar dat valt wel mee, vertelt de postdoc. “Wij mensen zitten eigenlijk in een hele bijzondere situatie, doordat we een relatief veilige leefomgeving voor onszelf hebben gecreëerd. Onze slaapstrategie hóeft daardoor ook minder flexibel te zijn dan die van andere dieren.” Dat betekent niet dat we niet flexibel kunnen zijn, vertelt ze. “De meeste mensen slapen de eerste nacht op een nieuwe plek niet goed. Onderzoekers hebben gevonden dat het brein in zo'n situatie een verhoogde paraatheid laat zien, alsof één deel van het brein alerter blijft.”
We komen dus steeds meer te weten over dit soortoverstijgende proces. Tegelijkertijd lijkt het antwoord met de groeiende kennis alleen maar complexer te worden. “We begonnen ooit met de vraag hoe slaap evolutionair is ontstaan. Maar nu we zo veel ‘slaap-achtige’ verschijnselen hebben gevonden bij een breed scala aan diersoorten, is dat verschoven naar deelvragen over welke functies van slaap universeel zijn, en welke soortspecifiek.”
Het kan nog wel even duren voordat we daar antwoord op hebben. Iedere beantwoorde vraag levert namelijk weer drie nieuwe op, wat maar aangeeft dat dit ‘alledaagse’ fenomeen eigenlijk heel bijzonder is.
