Eén controlecentrum voor slaap en waken in de hersenen

12 juni 2018

door Universiteit van Bern

Credit: Human Brain Project

Tot nu toe dacht men dat er meerdere hersengebieden nodig waren om slaap en waakzaamheid te regelen. Neurowetenschappers uit Bern hebben nu één enkel controlecentrum voor de slaap-waakcyclus in de hersenen geïdentificeerd. De bevindingen zijn van groot belang voor het vinden van nieuwe slaaptherapieën.

Elke nacht brengen we enkele uren slapend door en elke ochtend ontwaken we om ons leven weer op te pakken. Hoe de hersencircuits deze slaap-waakcyclus regelen, blijft een mysterie. Onze slaap is verdeeld in twee fasen, de NREM-slaap (non-rapid eye movement) en de REM-slaap (of paradoxale slaap), waarin het grootste deel van onze dromen plaatsvindt. Belangrijke hersencircuits zijn geïdentificeerd met behulp van zowel experimenteel als klinisch bewijs, maar de precieze onderliggende mechanismen, zoals het begin, de instandhouding en de beëindiging van slaap en dromen, worden niet goed begrepen.

Wanneer we in slaap vallen, onthult het elektro-encefalogram (EEG) dat onze hersenen ritmische oscillaties genereren die “langzame golven” worden genoemd. Deze golven zijn belangrijk om ons in slaap te houden en om te herstellen na een hele dag van mentale en fysieke activiteit. Volgens gangbare hypotheses worden deze langzame golven geproduceerd in de hersenschors, het bovenste gedeelte van de hersenen net onder het oppervlak van de schedel. Daarentegen werd gedacht dat waakzaamheid voortkomt uit de activiteit van “waakcentra” die zich in het onderste deel van de hersenen bevinden, met inbegrip van de hersenstam die rechtstreeks de neocortex activeert, dat is het deel van de zoogdierenhersenen dat betrokken is bij hogere-orde hersenfuncties zoals zintuiglijke waarneming, cognitie en generatie van motorische commando’s.

In een belangrijke nieuwe studie hebben neurowetenschappers van het Department of BioMedical Research (DBMR) van de Universiteit van Bern en de afdeling Neurologie van het Inselspital, het universiteitsziekenhuis van Bern, ontdekt dat neuronen in de thalamus, een centraal knooppunt van de hersenen, zowel slaap als waakzaamheid controleren. De thalamus is verbonden met bijna alle andere hersengebieden en ondersteunt belangrijke hersenfuncties, waaronder aandacht, zintuiglijke waarneming, cognitie en bewustzijn.

Switching sleep on and off

De onderzoekers onder leiding van Prof. Dr. Antoine Adamantidis ontdekten dat een kleine populatie van deze thalamische neuronen een dubbele controle heeft over slaap en waakzaamheid, door het genereren van trage slaapgolven maar ook het ontwaken uit de slaap, afhankelijk van hun elektrische activiteit. De onderzoeksgroep maakte gebruik van een techniek genaamd optogenetica, waarmee ze lichtpulsen gebruikten om de activiteit van thalamische neuronen van muizen nauwkeurig te controleren. Wanneer zij thalamische neuronen activeerden met regelmatige langdurige stimuli werden de dieren wakker, maar als zij deze op een langzame ritmische manier activeerden, hadden de muizen een diepere, meer rustgevende slaap.

Dit is de eerste keer dat is vastgesteld dat een gebied in de hersenen zowel slaap- als waakbevorderende functies heeft. “Interessant is dat we ook konden aantonen dat onderdrukking van de thalamische neuronale activiteit het herstel van het slaapverlies verstoorde, wat suggereert dat deze neuronen essentieel zijn voor een rustgevende slaap na een langere periode van wakker zijn,” zegt Dr. Thomas Gent, hoofdauteur van de studie. Dit toont aan dat de thalamus een belangrijke speler is in zowel slaap als waken. De studie is nu gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience.

Doorbraak voor slaapgeneeskunde

De bevindingen van deze studie zijn bijzonder belangrijk in een moderne wereld, waar de actieve bevolking ongeveer 20 procent minder slaapt dan 50 jaar geleden en lijdt aan chronische slaapstoornissen. Mensen werken vaak onregelmatige uren en halen zelden hun verloren slaap in. Slechte slaap wordt steeds vaker in verband gebracht met een groot aantal psychiatrische ziekten en verzwakt het immuunsysteem. “Wij geloven dat het blootleggen van de controlemechanismen van thalamische neuronen tijdens slaap en waken de sleutel zal zijn tot het vinden van nieuwe slaaptherapieën in een steeds meer slaaparme samenleving,” zegt Prof. Antoine Adamantidis.

Meer informatie: Thomas C. Gent et al. Thalamische dubbele controle van slaap en waakzaamheid, Nature Neuroscience (2018). DOI: 10.1038/s41593-018-0164-7

Tijdschriftinformatie: Nature Neuroscience

Provided by University of Bern

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.