Hersenen gedrag tentamen 2
H8 Ritmes van wakker zijn en slaap
Je lichaam genereert je eigen ritme van waken en slapen.
Vroeger werd er gedacht dat de afwisseling tussen waken en slapen afhing van externe
prikkels (zoals temperatuur/licht)
Een dier dat zijn gedrag volledig in reactie op de huidige prikkels zou produceren, zou in het
nadeel zijn. Dieren moeten vaak anticiperen op veranderingen in de omgeving. Trekvogels
vliegen bijvoorbeeld naar hun winterverblijf voordat hun zomerterritorium te koud wordt.
Een kleine vogel die wachtte op de eerste nachtvorst zou waarschijnlijk sterven. Evenzo
beginnen eekhoorns noten te bewaren en extra vetlagen aan te brengen ter voorbereiding
op de winter, lang voordat voedsel schaars wordt.
à De bereidheid van dieren voor een verandering van seizoenen komt deels voort uit
interne mechanismen.
Veranderingen in het licht-donkerpatroon van de dag vertellen een trekvogel wanneer hij
naar het zuiden moet vliegen voor de winter, maar wat vertelt hem wanneer hij terug naar
het noorden moet vliegen? In de tropen zijn de temperatuur en de hoeveelheid daglicht het
hele jaar door vrijwel gelijk. Toch vliegen trekvogels op het juiste moment naar het noorden.
Dus vogels genereren een ritme dat hen voorbereidt op seizoensveranderingen.
• Endogeen circannuaal ritme: ritme die dieren hebben die hen vertellen wat ze
moeten doen per seizoen. Dit ritme gaat dan ook over een heel jaar.
(endogeen = van binnenuit gegenereerd en circannual = ongeveer, annum = jaar)
• Endogene circadiaans ritme = endogeen ritme waardoor een mens of dier een
patroon aanhoudt in bepaalde dingen. Dit ritme is dus voor 1 dag.
(circadiaans = ongeveer voor een dag)
Een vliegende eekhoorn werd in totale duisternis gehouden. Elke 24 uur
is een horizontale lijn. Een verdikking is de periode van activiteit.
Zelfs in deze onveranderlijke omgeving genereert het dier een consistent
ritme van activiteit en slaap. Afhankelijk van het individu en de details
van de procedure, kan de zelf gegenereerde cyclus iets korter zijn dan 24
uur
Mensen generen ook 24 uur waak slaap ritmes. Ook kunnen mensen hun
ritme aanpassen.
Ons circadiane ritme past zich niet gemakkelijk aan aan ernstigere afwijkingen van een 24-
uurs schema.
Circadiane ritmes beïnvloeden veel meer dan alleen waken en slapen, zoals:
- Slaapritme
- Eet ritme
- Lichaamstemperatuur
1
,- Metabolisme
- Gevoeligheid voor drugs
- Hormoonafscheiding
- Gemoedstoestand
- Stemming
Het instellen en opnieuw instellen van de biologische klok
Meestal duurt het circadiane ritme niet precies 24 uur. We passen onze interne activiteit aan
zodat het beter past bij de wereld om ons heen.
Binnen één individu, onder dezelfde omstandigheden, blijft het redelijk constant. Bepaalde
afwijkingen worden bijvoorbeeld gecorrigeerd door externe factoren zoals de afwisseling
van dag en nacht en van licht en donker.
Hoewel circadiane ritmes aanhouden zonder licht, is je ritme niet perfect. Tenzij iets het van
tijd tot tijd reset, zou het geleidelijk wegdrijven van de juiste tijd.
De stimulus die het circadiane ritme reset heet: zeitgeber
Dit is licht. Andere Voorbeelden zijn:
- Beweging
- Geluid
- Maaltijden
- de temperatuur van de omgeving.
- Opwinding
à Hoewel deze extra zeitgebers de effecten van licht wijzigen, hebben ze op zichzelf slechts
zwakke effecten.
à De belangrijkste zeitgeber voor landdieren is licht, terwijl de getijden belangrijk zijn voor
zeedieren.
à Uit verschillende onderzoeken blijkt dat het natuurlijke circadiane ritme, zonder
zeitgebers, ergens tussen de 24 en 25 uur zit.
Sociale stimuli - dat wil zeggen de effecten van andere mensen - zijn niet effectief als
zeitgebers, tenzij ze lichaamsbeweging of andere krachtige activiteit veroorzaken
Bij bijv van de winterklok naar de zomerklok gaat de tijd een uur vooruit. Dit zorgt ervoor dat
je dus bijv om 7 uur ’s ochtends je wekker zet voor werk, terwijl het een dag daarvoor dan
pas 6 uur ’s ochtends was. Mensen zijn dan moe, dus dit heeft gevolgen.
Dus zonlicht heeft invloed
Ook bijv gaat de zon op in het Oosten en onder in het Westen. Dit zorgt ervoor dat mensen
in het Oosten een half uur eerder slapen (want de zon gaat daar een half uur eerder op)
Blinde mensen kunnen niet van de zeitgeber licht gebruik maken, zij gebruiken dan bijv de
zeitgebers geluid, temperatuur, maaltijden en activiteit. Dat zijn dus secundaire zeitgebers.
Jet Lag
Een verstoring van het circadiaanse ritme als gevolg van het overschrijden van tijdzones
staat bekend als jetlag.
2
,Men heeft dan: slaperigheid overdag, slapeloosheid 's nachts, depressie en verminderde
concentratie.
Aanpassen aan een jetlag is vaak stressvol. Stress verhoogt de bloedspiegels van het
bijnierhormoon cortisol, en veel onderzoeken hebben aangetoond dat langdurige
verhogingen van cortisol neuronen beschadigen in de hippocampus, een hersengebied dat
belangrijk is voor het geheugen (dus stewardessen hebben een minder goede hippocampus
en hebben soms geheugenstoornissen)
Afwisselend werk
Mensen die onregelmatig slapen, zoals piloten, medische stagiaires en ploegenarbeiders in
fabrieken, merken dat hun slaapduur afhangt van wanneer ze gaan slapen. Als ze 's ochtends
of vroeg in de middag moeten slapen, slapen ze maar kort, zelfs als ze al uren wakker zijn.
à Ze presteren ook slechter op cognitieve tests
Mensen die in een nachtploeg werken, zoals middernacht tot 8 uur, slapen overdag. Dat
proberen ze tenminste. Zelfs na maanden of jaren met zo'n schema passen veel werknemers
zich onvolledig aan. Ze blijven zich suf voelen op het werk, ze slapen overdag slecht en hun
lichaamstemperatuur blijft pieken als ze overdag slapen in plaats van terwijl ze 's nachts
werken.
Dus: Mensen die 's nachts werken, hebben grote moeite om hun circadiane ritme aan te
passen
Mensen passen zich het beste aan nachtwerk aan als ze overdag in een zeer donkere kamer
slapen en 's nachts onder zeer helder licht werken, vergelijkbaar met de middagzon. Licht
met een korte golflengte (blauwachtig) helpt het circadiane ritme beter te resetten dan licht
met een lange golflengte
Ochtendpersonen en avondpersonen
Circadiane ritmes verschillen tussen individuen.
- Sommige mensen ("ochtendmensen" of "leeuweriken") worden vroeg wakker,
bereiken hun productiviteitspiek vroeg en worden later op de dag minder alert.
- Anderen ("avondmensen" of "uilen") warmen langzamer op en bereiken hun
hoogtepunt in de late middag of avond.
Als je op dagen bijvoorbeeld van 1 uur 's ochtends tot 9 uur 's ochtends slaapt, is je midden
vijf uur 's ochtends.
Mensen verschillen in slaap door leeftijd. Als baby slaap je vroeg en als puber laat.
àDe gemiddelde voorkeurstijd om te gaan slapen wordt later en later tot ongeveer 20 jaar
en keert dan geleidelijk om
Het zijn van een ochtendmens/avondmens hangt dus deels af van de leeftijd. Het hangt ook
af van genetica en verschillende omgevingsfactoren, waaronder kunstlicht. In low-tech
samenlevingen zonder elektrisch licht gaan mensen ongeveer drie uur na zonsondergang
slapen, worden ze 's nachts zelden wakker en worden ze wakker bij zonsopgang.
3
, Mensen die in een grote stad wonen, omringd door felle lichten, blijven vaker laat op dan
mensen op het platteland.
Ook scoren avondmensen slechter op toetsen in de ochtend en zijn ochtendmensen
gelukkiger, omdat hun ritme meer bij het werkleven (van 9 tot 5) past.
Mechanismen van de biologische klok
Het brein zorgt voor een biologische klok. De biologische klok is sterk, want het circadiane
ritme blijft stabiel, ondanks bijv. onthouding van voedsel of water, röntgenfoto's,
kalmerende middelen, alcohol, anesthesie, zuurstofgebrek, de meeste soorten
hersenbeschadiging of de verwijdering van endocriene organen.
à Dus invloeden van buitenaf hebben bijna geen invloed
De nucleus suprachiasmaticus (SCN)
Hoewel cellen door het hele lichaam circadiane ritmes genereren, is de belangrijkste
aanjager van ritmes voor slaap en lichaamstemperatuur de suprachiasmatische kern (SCN),
dit is een deel van de hypothalamus (Refinetti & Menaker, 1992). Het dankt zijn naam aan
zijn locatie net boven (“supra”) het optische chiasma
à Na beschadiging van de SCN worden de ritmes van het lichaam grillig.
De SCN genereert zelf circadiaanse ritmes op een genetisch
gecontroleerde manier.
Als SCN-neuronen worden losgekoppeld van de rest van de hersenen of
uit het lichaam worden verwijderd en in weefselkweek worden
gehouden, blijven ze een circadiaans ritme van actiepotentialen
produceren Zelfs een enkele geïsoleerde SCN-cel kan een circadiaans
ritme behouden, hoewel interacties tussen cellen de nauwkeurigheid
van het ritme verscherpen
Een mutatie in één gen zorgt ervoor dat het SCN van hamsters een 20-
uurs in plaats van 24-uurs ritme produceert
Dus de ritmes komen van de SCN zelf.
Vraag: Welk bewijs geeft sterk aan dat de SCN de?
circadiane ritme zelf?
à SCN-cellen produceren een circadiaans ritme van activiteit, zelfs als ze in een celcultuur
worden bewaard die geïsoleerd is van de rest van het lichaam. Ook wanneer hamsters
getransplanteerde SCN-neuronen kregen, volgde hun circadiane ritme het patroon van de
donordieren.
Hoe licht de SCN reset
Een kleine tak van de oogzenuw, de retinohypothalamische pad, loopt van het netvlies naar
de SCN en brengt informatie over licht naar de SCN.
De axonen in dit pad ontstaan uit speciale ganglioncellen die zelf op licht reageren, ook als
ze geen input van kegels of staven ontvangen. De SCN peilt de tijd van de dag.
4
