Slapen maakt slim (Intermediair 21 maart 2002)

Als we slapen, zijn onze hersenen bij vlagen zeer actief: alsof er een motor begint te draaien. Wat gebeurt er dan eigenlijk? Onderzoekers denken dat slaap essentieel is voor het geheugen.

Een nacht niet slapen en de volgende dag ben je gebroken. Er zitten louter watten in je hoofd. Werken gaat redelijk, maar vooral omdat je handelt op de automatische piloot. Creatieve of intelligente oplossingen hoeven vandaag niet van jou te worden verwacht. Je hoopt dat de dag snel om is, zodat je kunt toegeven aan die onbedwingbare behoefte aan slaap.
Waar is slapen eigenlijk goed voor? Waarom besteden we er eenderde van ons leven aan? En vooral: wat gebeurt in het hoofd als we slapen? Met deze vraag worstelen wetenschappers al decennia. En in feite weten ze tot op heden nog betrekkelijk weinig. We kunnen een Hubble-telescoop de ruimte in sturen en ter plekke voorzien van een nieuwe lens. We kunnen onbemande karretjes op Mars laten landen. We kunnen dieren ­ en misschien straks ook mensen ­ kloneren, maar zoiets alledaags als het waarom van slaap is nog grotendeels terra incognita. Eén ding is wel duidelijk: zonder slaap gaat de mens binnen afzienbare tijd dood. Ratten die de slaap wordt onthouden, sterven binnen acht dagen. Ze kunnen hun lichaamstemperatuur niet meer regelen en koelen af. Ze eten tegen de klippen op, maar vermageren toch. Uiteindelijk laat het afweersysteem het afweten, ze sterven aan een of andere infectieziekte. Slapen lijkt dus goed te zijn voor herstel van het lichaam. Gedurende de slaap piekt het groeihormoon ook. Dat zorgt voor de aanmaak van stoffen als eiwitten waarmee weefsels worden hersteld of nieuwe weefsels gemaakt. Als kinderen slecht slapen, groeien ze beduidend minder hard.
De mens kan niet 24 uur per dag doorgaan, ook al zou hij nog zo graag willen. Geen enkel dier kan dat en in feite geen enkel organisme: ook planten hebben een dag- en nachtritme. Er zijn wel dieren die heel weinig slapen, maar die leven niet lang. Een opvallend verschil is dat tussen de veldmuis en de vleermuis, zoogdieren van dezelfde grootte. De veldmuis slaapt maar twee tot drie uur per nacht en leeft niet langer dan twee, drie jaar. De vleermuis leeft maar liefst twintig jaar. Dit dier slaapt dan ook achttien uur per dag en houdt ook nog een flinke winterslaap. En ook bij mensen is een dergelijke relatie gevonden. Mensen die minder dan vier uur slapen, lijken minder lang te leven (zie kader Pas op voor slaapschuld)
Een flinke pauze is dus onmisbaar voor het lichaam. Toch is onduidelijk waarom we niet gewoon kunnen uitrusten. Gemakkelijk zitten op een stoel bijvoorbeeld, of desnoods even liggen. Waarom draagt de natuur ons op daarvoor half buiten bewustzijn te raken en te dromen? Een situatie die ons ook nog eens uiterst kwetsbaar maakt. We zijn dan immers een gemakkelijke prooi voor de vijand: niets makkelijker dan iemand in zijn slaap te verrassen.
Wetenschappers lijken langzaam een vinger te krijgen achter dit grote raadsel. De laatste jaren stapelen de aanwijzingen zich namelijk op dat slapen van essentieel belang is voor het geheugen en daarmee het leervermogen van de mens, zo wordt gesteld in een artikel in het Amerikaanse tijdschrift Science. En één stadium in de slaap lijkt daar met name goed voor: de remslaap.

Wilde beelden
Slaap verloopt via een aantal stadia. Je begint eerst te doezelen. Je ogen vallen dicht en rollen weg. Je spieren verslappen en maken soms onwillekeurige bewegingen. Je krijgt hallucinaties: het lijkt op dromen, maar het verhaal is realistischer, doorgaans gebaseerd op concrete gebeurtenissen van die dag. De golven in je hersenen worden trager en trager. Je zakt steeds verder weg, totdat je in een half uur tot drie kwartier in een diepe slaap bent beland. De zintuigen geven nauwelijks meer signalen door, je bent vrijwel onbereikbaar voor de buitenwereld. Zijn er overdag verschillende kernen van de hersenen actief, nu deinen alle zenuwcellen synchroon mee op dezelfde golven. Na deze diepe slaap ­ die ongeveer tweintig minuten duurt ­ slaap je weer een stuk lichter en kom je in een zogeheten remslaap terecht. Het brein wordt opeens zeer actief. Er lijkt een storm aan golven door de hersenen te gaan. De ogen schieten van links naar rechts ­ Rapid Eye Movement , vandaar REMslaap ­ en meestal verschijnen de wildste beelden in je hoofd: je droomt.
De afwissling van remstadium naar diepe slaap en weer terug, gebeurt meerdere keren in de nacht, waarbij de diepe slaap naar de ochtend toe steeds minder diep wordt en de remslaap steeds langer gaat duren (zie plaatje).
En dan is die remfase, die van essentieel belang is voor het geheugen en het leervermogen, denken veel wetenschappers, waaronder hoogleraar biopsychologie Gerard Kerkhof, werkzaam aan de Universiteit Leiden, de Universiteit van Amsterdam en het Centrum voor Slaap- en Waakstoornissen in Den Haag. "Wij denken dat gedurende die remfase belangrijke ervaringen van die dag op de goede plek in het geheugen worden gezet en de onbelangrijke ervaringen worden weggegooid."
Experimenten met dieren ondersteunen dit idee. Zo duurt de remslaap langer wanneer ratten gedurende de dag allerlei nieuwe taken krijgen aangeleerd. Bij deze dieren neemt de remslaap weer normale proporties aan wanneer ze de nieuw geleerde taak onder de knie hebben. Werden de diertjes gestoord in hun remslaap, dan voerden ze recent aangeleerde taken minder goed aan dan hun niet gestoorde soortgenoten.

Sterk dromen
Bij de mens zijn de afgelopen jaren vergelijkbare resultaten geboekt. De Amerikaan Robert Stickgold, hoogleraar psychiatrie aan de Harvard Medical School in de V.S., leerde proefpersonen afwijkende patronen herkennen in een matrix: op een scherm vol met rechtopstaande letters T was er bijvoorbeeld een letter T omgevallen. Mensen moesten in een keer de matrix kunnen overzien en de afwijkende T aanwijzen. Ze blijken dat steeds beter te kunnen na training. Als de onderzoekers deze proefpersonen normaal lieten slapen, voerden ze deze taak in de loop van de week steeds beter uit. Werden hen een nacht de remslaap onthouden, dan daalde de prestatie.
En de Belg Piere Maquet van de Universiteit Luik keek via een petscan welke hersendelen actief werden wanneer mensen een computertaak kregen aangeleerd. Vervolgens bekeek hij de hersenen in de remslaap erna. Hij zag dat dezelfde kernen 's nachts activiteit vertoonden.
Kerkhof: "Wij denken dat tijdens de remslaap de ervaringen worden teruggespeeld die van belang zijn voor het uitvoeren van de taak. In de diepe slaap zorgt het groeihormoon ervoor dat er bouwstenen worden aangemaakt. In de remslaap worden die bouwstenen vervolgens op de juiste plek gezet in het langetermijngeheugen. Er vindt als het ware een reorganisatie plats, bepaalde zenuwcontacten die van belang zijn voor het uitvoeren van een taak worden versterkt. Het proces dat in de diepe slaap is ingezet, wordt afgemaakt in de remslaap."
Waarom we in deze remfase ook sterk dromen, weten de wetenschappers niet. "De meesten denken dat dromen het 'lawaai van de motor' is. Het brein is volop aan het draaien, allerlei geheugensporen worden geactiveerd om de nieuwe ervaringen aan te koppelen, en dat gaat gepaard met een hoop visueel kabaal: beelden van oude herinneringen verschijnen en worden geassocieerd met nieuwe beelden", schetst Kerkhof. In deze hypothese is een droom dan ook een weerspiegeling van wat er in je hoofd is opgeslagen. Allerlei luikjes worden geopend. Die vertellen iets over wat jij als persoon uit het leven hebt gefilterd.
Dat erzo druk geassocieerd, gekoppeld en geknoopt wordt in deze periode van de slaap, blijkt volgens Kerkhof uit een andere proef van de Amerikaan Stickgold. Daarin liet hij proefpersonen reageren op woordparen. Sommigen hebben iets met elkaar te maken (gras en groen) ­ de zogenoemde gerelateerde woorden ­ anderen niet (hijskraan en bankstel). Als mensen overdag deze taak krijgen voorgelegd, reageren ze sneller p de gerelateerde woorden dan op de niet gerelateerde. Het woord groen bereidt de hersenen als het ware voor op gras, zo is de veronderstelling.
Maar als de proefpersonen deze taak moeten uitvoeren niet (hijskraan en bankstel). Als mensen overdag deze taak krijgen voorgelegd, reageren ze sneller op de gerelateerde woorden dan op de niet-gerelateerde. Het woord groen bereidt de hersenen als het ware voor op gras, zo is de veronderstelling.
Maar als de proefpersonen deze taak moeten uitvoeren nadat ze worden gewekt uit hun remslaap, gebeurt er iets anders. Dan reageren de mensen juist langzamer op de gerelateerde dan op de niet-gerelateerde woordparen. "Een duidelijk teken dat het brein in deze fase anders is georganiseerd. Er is een lossere associatie van gedachten." Een promovenda van Kerkhof, Margreet Kolff, probeert deze experimenten nu te herhalen in het eigen laboratorium.
Kerkhof benadrukt dat de remslaap met name invloed lijkt te hebben op het impliciete geheugen. Vooral de complexe taken worden na een goede remslaap vastgelegd. Het expliciete geheugen ­ het deel van de hersenen waarmee je bijvoorbeeld bewust rijtjes woorden uit het hoofd kunt leren ­ lijkt vooralsnog onaangetast door onthouding van remslaap.

Remslaap als Brainstorm
Deze experimenten geven echter slechts aanwijzingen dat remslaap verband houdt met het geheugen, echte bewijzen zijn er nog niet, vindt Ton Coenen, hoogleraar neurofysiologie aan de Universiteit van Nijmegen. Alhoewel hij samen met Kerkhof het slaapexperiment van Margreet Kolff begeleidt, is Coenen veel sceptischer dan zijn collega. "Ik ben pas overtuigd van de invloed van remslaap op het geheugen als andere laboratoria de experimenten van mijn buitenlandse collega's kunnen herhalen. En dat is bij mijn weten nog niet gelukt. Margreet Kolff heeft bijvoorbeeld het experiment van Stickgold nog niet kunnen bevestigen."
Ook zelf boekte hij tot op heden vrij weinig resultaat. De afgelopen jaren deed hij bij proefdieren onderzoek naar de relatie tussen remslaap en geheugen. Hij vond inderdaad dat ratten in sommige experimenten minder goed taken konden uitvoeren na onthouding van remslaap. Maar in experimenten die op een andere manier werden uitgevoerd, bleek geen enkel effect. "Dan vraag je je af of de methode van onderzoek voor een andere uitkomst zorgt en niet de onthouding van remslaap. Kijk, die dieren kunnen ook gestrest zijn doordat er met hen wordt geëxperimenteerd. Het stresshormoon cortisol schiet omhoog en daarvan is bekend dat het van invloed is op het geheugen. Het is natuurlijk een heel attractief idee dat de remslaap een geheugenfunctie zou hebben. Want het is wel het element van de slaap waarmee wij zoogdieren ons onderscheiden van andere dieren. De link met cognitie, het verwerven en verwerken van kennis waar wij zo goed in zijn, is dan al snel gelegd. Maar ik ben nog niet overtuigd."
Als de remslaap er niet voor is om ons geheugen aan te scherpen, wat voor functie kan dit vreemdsoortige slaapstadium dan wel hebben? "Er zijn wetenschappers die denken dat onze hersenstorm zou moeten voorkomen dat we buiten bewustzijn raken. We zouden in een remslaap belanden omdat de hersenen weliswaar rust moeten hebben, maar niet acht uur lang buiten werking kunnen treden. Dan gaan ze als het ware roesten. Net als een waterleiding moet ook het brein periodiek worden doorgespoeld. En dat gebeurt door de "brainstorm" van de remslaap. Even worden de zenuwcellen elektrisch geladen en dan kunnen ze weer verder uitrusten." Maar Coenen is ook geen aanhanger van deze theorie. "Ik sta wat dat betreft vrij neutraal in dit debat."
Kerkhof is er, zoals veel wetenschappers op dit terrein, inmiddels van overtuigd dat de remslaap vooral een cognitieve functie heeft. "Ik geef toe dat we de bewijzen nog niet rond hebben, maar zo langzamerhand beginnen de neuzen wel dezelfde kant op te wijzen. Dat onze promovenda de resultaten van Stickgold nog niet heeft kunnen herhalen, bevreemdt mij niet. Het ging immers om een pilotstudie met vrij weinig proefpersonen. Ik wil eerst een herhaling op grote schaal zien voordat ik definitief conclusies trek." En ook het feit dat experimenten met ratten wisselende resultaten geven, brengt hem niet aan het twijfelen. "In veel rattenproeven worden heel simpele leertaken getest. Terwijl nu blijkt dat de remslaap voor het impliciete geheugen stimuleert. Het is dus heel belangrijk om te weten welk type geheugentaak je in het experiment test."
Voor Kerkhof staat het als een paal boven water: slapen en dromen zijn van essentieel belang voor het aanscherpen van het geheugen. Wie het op een rijtje wil hebben, doet er goed aan voldoende te slapen, en het liefst zo min mogelijk onderbroken nachten te maken, want de remslaap lijkt de diepe slaap nodig te hebben om optimaal te kunnen functioneren. "Wie het beste resultaat wil bereieken, moet het geleerde vlak voordat hij naar dromenland vertrekt nog eens goed inprenten. Want uit onderzoek blijkt: hoe minder verstoring door andere ervaringen, des te beter het geleerde wordt opgeslagen."

Slaapproblemen
In Nederland kampt twintig procent van de mensen met slaapproblemen. Vijf procent slaapt meer dan drie dagen per week slecht en gaat hiervoor naar de huisarts. De laatste jaren ziet slaaparts Karel Schreuder van het Centrum voor Slaap- en Waakstoornissen Kempenhaeghe steeds jongere mensen met deze klacht op het spreekuur komen. Veel mensen lijden aan een zogenaamde examenenslaap, aldus Schreuder. "Ze gaa overactief naar bed, en liggen dan nog uren te piekeren. Als ze slapen, slapen ze heel licht. Hun lichaam is nog in grote staat van paraatheid, en neemt te gemakkelijk geluiden uit de omgeving op."
Volgens Schreuder komt dat doordat mensen de laatste jaren steeds meer activiteiten op hun hals halen in de avonduren, vaak ook gedwongen door de 24-uurseconomie: "Werken, vergaderen, sporten, er moet nog van alles gebeuren na een vaak vermoeiende dag waarbij mensen ook nog eens uren in de file hebben gestaan." Eigenlijk hoor je na acht uur 's avonds gas terug te nemen. "Je neemt met je partner, familie of vrienden de dag nog eens door en gaat dan rustig nog een boek lezen of aan een andere ontspannende activiteit beginnen" Sporten na acht uur hoort daar niet toe. Nog drie uur na die tijd is je lichaam actief, hetgeen het slapen bemoeilijkt. Schreuder vindt dat er dringend onderzoek moet worden gedaan naar de effecten van de 24-uurseconomie op het slaapgedrag van de Nederlander.

Pas op voor de slaapschuld
Een mens heeft per dag gemiddeld zeven tot negen uur slaap nodig. Maar er zijn ook mensen die met minder toe kunnen. Napoleon zou met slechts vier tot vijf uur hebben toegekund. En Churchill had ook niet zoveel nodig. Hij werkte tot drie, vier uur in de ochtend en sliep tot een uur of acht. Hij hield echter wel een middagdutje van een uur of twee. Einstein zou daarentegen weer meer dan tien uur hebben geslapen. Bij minder dan vijf uur slaap bouw je een zogenaamde slaapschuld op. Het lichaam wil de gemiste uurtjes op een of andere manier inhalen. Volgens recent epidemiologisch onderzoek van de Amerikaan Kripke hebben mensen die consequent minder dan vier uur of meer dan negen uur slapen een kans om vroeger te overlijden dan mensen die aan normale hoeveelheden toekomen. Volgens Domien Beeersma van het Biologisch Centrum in Haren gaat van dit onderzoek echter een verkeerde suggestie uit. "Er is namelijk geen sprak van een direct oorzakelijk verband. Mensen kunnen meer of minder slapen omdat ze ziek zijn. Niet het gebrek aan slaap is dan de oorzaak van de kans om vroeger te overlijden, maar de ziekte." Om te achterhalen of mensen die korter of langer dan gemiddeld slapen een korter of langer leven beschoren is, zou deze groep levenslang moeten worden gevolgd. Dergelijk onderzoek is nog nergens gedaan. Sinds de uitvinding van de gloeilamp slaapt de gemiddelde mens minder volgens Stanley Coren, hoogleraar psychologie aan de Universiteit van British Colombia. Begin vorige eeuw sliep de mens nog ruim negen uur, tegenwoordig is dat gemiddeld 7,5 uur.

Powernap
Twee keer per 24 uur krijgt een groot deel van de mensen een sterke neiging om te slapen. De grootste aanval vindt tussen elf uur 's avonds en drie uur 's nachts plaats, maar ook overdag tussen twee en vier hebben veel mensen de behoefte om een uiltje te knappen. In de Verenigde Staten zweren sommige bedrijven daarom bij de powernap. Tussen de middag even een dutje doen en je bent er de rest van de middag weer helemaal bij. Een 'krachtdut' moet niet langer duren dan een half uur. Slaap je langer, dan raak je in een diepe slaap. Het ontwaken daaruit leidt tot grote dufheid en chagrijn. Op het moment dat de hersenactiviteit het laagst is, moet je weer volledig gaan meedraaien. In Nederland is de powernap niet populair. Het past niet bij de arbeidsmoraal. Volgens Karel Schreuder van het Centrum voor Slaap- en Waakstoornissen Kempenhaeghe in het Brabantse Heze hebben de meeste mensen ook niet echt een powernap nodig. Een kwartiertje flink beswegen, bij voorkeur in de buitenlucht, kan de hersenen weer net zo alert en helder maken als de powernap. Voor één groep maakt hij een uitzondering: de avondmensen, waartoe ongeveer twintig procent van de slapers behoort. "Deze mensen komen laat in slaap, en moeten vaak weer vroeg om op tijd ­ voor de file ­ op hun werk te komen. Zij komen slaap tekort. Voor hen kan een powernap bijzonder goed helpen."

Commentaar T.D. Holtjer:
Als ik dit soort dingen lees over slapen, dan geeft dat aan dat slapen belangrijk is voor je hersenen in het algemeen. Mijn ziekte, Manisch Depressiviteit, begint altijd met niet slapen. Als je op een bepaalde manier naar mijn hersenen kijkt, dan lijkt het net of de slaap-processen toch opgestart gaan worden terwijl ik wakker ben! Op deze manier is er volgens mij nog nooit tegen een ziekte als Manisch Depressiviteit aangekeken.