Kalat H.8 – Module 8.1
Rythms of Waking and Sleeping
Endogeen circannuaal ritme = jaarlijkse ritme van dieren.
Endogeen circadiaan ritme = dagelijks ritme van 24 uur. Geldt voor bijvoorbeeld
eten & drinken, slapen, en lichamelijke activiteiten zoals lever activiteit, insuline
secretie, intestinale activiteit en DNA herstel.
Zeitgeber = tijdgever, de stimulus die je circadiaan ritme reset. De belangrijkste is
het (dag)licht.
Een onderbreking van het circadiaan ritme kan een jet lag zijn. Naar het westen
reizen: makkelijker, phase-delay, later naar bed en later opstaan. Naar het oosten
reizen: moeilijker, phase-advance: eerder gaan slapen en eerder wakker worden.
Van een jet lag kan stress ontstaan, wat zorgt voor cortisol, en dit kan zorgen voor
schade aan neuronen in de hippocampus geheugen vermindering.
Het retinohypothalamic pad naar de SCN komt van ganglion cellen die een eigen
fotopigment hebben, melanopsin. Deze cellen reageren ook direct op zonlicht zonder
input van de staafjes en kegeltjes. Ze reageren op de totale hoeveelheid licht, wat
exact is wat de CSN nodig heeft.
Twee van de circadiaan ritme producerende genen produceren de eiwitten PER en
TIM. mRNA is verantwoordelijk voor het produceren van deze eiwitten. De levels van
deze eiwitten zijn in het begin van de dag laag, en worden later hoger. ’s Avonds zijn
deze het hoogst, wanneer je slaapt, en worden naar de ochtend weer minder. Licht
activeert een stof die het TIM eiwit afbreekt.
De pijnappelklier produceert melatonine, vooral ’s nachts. Zorgt voor
vermoeidheid. ?
Kalat H.8 – Module 8.2
Stages of Sleeping and Brain Mechanisms
Coma: langere periode onbewustzijn. Een stap hoger = unresponsive
wakefulness syndrome: wakker zijn en slap varieert wel, maar ook in de periode
van hogere arousal toont de person geen bewustzijn van de omgeving of bedoeld
gedrag. Nog een stap hoger = minimally conscious state: korte perioden van
bedoelde gedragingen en gelimiteerde spraak.
Brain death = geen enkele hersenactiviteit.
Met EEG kunnen de slaapfasen gemeten worden. Polysomnograph: combinatie van
EEG en metingen van oogbewegingen.
- Stage 1 slaap.
- Stage 2 slaap: K-complexen (scherpe
golf door het vuren van neuronen) en
sleep spindles (een uitbarsting van
12- tot 14 Hz golven voor een halve
seconde, meer na leren, en correleren
positief met geheugenverbetering).
- Stage 3 slaap: slow-wave sleep.
- Stage 4 slaap: slow-wave sleep.
, - REM-slaap: Rapid Eye Movement sleep. Ook paradoxale slap genoemd. Alle
andere slaap stages = non-REM sleep (NREM). REM-slaap gaat over diepe
en lichte slaap, en dingen daartussenin.
REM-slaap verbetert procudureel geheugen.
NREM (diepe) slaap verbetert expliciet geheugen.
Reticular formation: weg van de medulla naar de voorhersenen, zorgt voor voor
arousal. Onderdeel hiervan: pontomesencephalon: input van sensorische
systemen, naar de voorhersenen, GABA, acetylcholine, glutamate of dopamine.
Ander onderdeel: locus coeruleus: in de pons, naar meerdere gebieden in de
cortex, norepinephrine. Ander: van de hypothalamus naar de cortex, histamine.
Sommige wegen gaan naar het “tussenstation” de voorhersenen en verhogen
arousal op een indirecte manier.
PGO-golven zijn high-amplitude electrical potentials. Deze worden eerst gemeten in
de pons, dan in de lateral geniculate nucleus, en later in de occipitale cortex. De
startende stimulus voor REM-slaap is dopamine afgifte door de amygdala. In de REM-
slaap worden de pons en de medulla actiever. Die sturen signalen die het reguleren
van de arm- en beenspieren door spinale neuronen inhiberen.
De motor-cortex en wat andere gebieden zijn actief tijdens de REM-slaap. Er is wat
activiteit in de frontale en temporale cortex. Hierdoor zijn er oogbewegingen.
Mensen met phase-delay hebben problemen met in slaap komen. Mensen met
phase-advance hebben moeite met in slaap blijven.
Insomnia = niet voldoende slaap krijgen ’s nachts.
Slaapapneu = verminderd vermogen om te ademen tijdens de slaap.
Narcolepsie = perioden van erge vermoeidheid overdag. Komt door een verlies van
hypothalamische cellen die orexine loslaten, en dus een orexine tekort.
Periodic limb movement disorder = benen schoppen tijdens de slap, erg vaak,
elke 20-30 seconden. Tijdens NREM perioden
REM behavior disorder = krachtig bewegen tijdens de REM-slaap.
Night terror: ervaring van intense anxiety waarin je vaak schreeuwend wakker
wordt. gebeurt vaak tijdens de NREM-slaap.
Slaapwandelen is het meest aanwezig tijdens de slow-wave sleep in het begin van de
slaap. Tijdens slaapwandelen zijn sommige delen van de hersenen wakker en
sommige delen in slaap.
Kalat H.8 – Module 8.3
Why Sleep? Why REM? Why Dreams?
De basis/ belangrijkste functie van slap is waarschijnlijk energie besparen. Slaap
verschilt voor verschillende dieren. Sommige dieren slapen maar heel weinig uur per
24, anderen juist heel veel. Bij dolfijnen slapen de twee hersenhelften omstebeurt.
Slaap bevorderd het geheugen. Als je iets leert, is de kans dat je dit na slapen beter
weet groter dan wanneer je niet hebt geslapen tussen leren en herhalen. Beste:
leren voor naar bed gaan, dan slapen, en na het slapen de volgende ochtend
herhalen.
, Slow-wave sleep en REM slaap kunnen allebei zorgen voor verbetering in
herinneringen.
Deze verbetering komt door de hippocampus. Tijdens het leren wordt er activiteit
gemeten in de hippocampus. Tijdens de slaap wordt dezelfde activiteit gemeten,
maar dan sneller. Volgens een onderzoek correleerde activiteit in de hippocampus
positief met de verbetering in prestatie hierna. Wanneer de hersenen tijdens de
slaap de ervaringen opnieuw afspelen, vormen er nieuwe dendritic branches die de
herinneringen versterken.
Kennisopslag hangt af van gesynchroniseerde sharp wave ripples die informatie van
de hippocampus of thalamus naar de pariëtale en frontale cortex brengen.
Mensen of dieren die gemiddeld meer slapen, hebben ook meet REM-slaap. Dieren
die weinig uren slapen, hebben ook minder REM-slaap. De NREM varieert niet zo,
blijft best wel hetzelfde. Als kind heb je de meeste REM-slaap, en hoe ouder je wordt
hoe minder dit wordt.
Een hypothese is dat REM-slaap alleen is voor het volgende: het heen en weer
schudden van de ogen om zuurstof bij de hoornvliezen te krijgen. Als de ogen dicht
zijn komt hier minder zuurstof, wel door een vloeistof achter de ogen, maar doordat
de ogen niet bewegen staat deze stil. Ogen dus bewegen om hier zuurstof uit te
krijgen.
Deze hypothese kan ook verklaren waarom dieren die meer slapen meer REM-slaap
hebben, en minder slaap ook minder REM-slaap (minder lang geen zuurstof).
Activation-synthesis hypothesis. Dromen beginnen met een uitbarsting van
activiteit in de pons (PGO waves), die delen van de cortex activeert. De cortex
combineert met andere activiteit en maakt een verhaal. Dat we dromen dat we
vallen doordat we plat liggen, of bijvoorbeeld dromen dat je je niet kan bewegen
omdat de spieren daadwerkelijk niet kunnen bewegen tijdens de slaap.
Neurocognitive model. Beschouwt dromen als denken dat plaatsvindt onder
ongewone condities. Dat dromen beginnen met spontane hersenactiviteit
gerelateerd aan recente herinneringen. Tijdens de REM slaap nam de activiteit in de
pons, hypothalamus, amygdala en andere onderdelen toe. Nam ook toe in de
pariëtale en temporale cortex. Activiteit nam af in de primaire visuele cortex, de
motor cortex en de dorsolaterale prefrontale cortex.
In gebieden van de pariëtale cortex belangrijk voor visuospatiale perceptie is
activiteit erg hoog. Mensen die hier schade hebben geven aan nooit te dromen.
Activiteit in de visuele cortex nam toe (in tegenstelling tot de primaire visuele
cortex).
Het idee achter het neurocognitive model is dat arousal van van delen van de
cerebrale cortex ontwikkelt in hallucinaire perceptie, zonder sensorische input om
dat te overriden.
Kalat H.10 – Module 10.1
Sex and Hormones
Sexual selection = dat genen die een individuele probabiliteit van paren verhogen,
zich spreiden door de populatie.