Defining and determining the properties of the human sleep homeostat Zavada, Andrei

Transcriptie

1 Defining and determining the properties of the human sleep homeostat Zavada, Andrei IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2007 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Zavada, A. (2007). Defining and determining the properties of the human sleep homeostat s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date:

2 Nederlandse samenvatting Eigenschappen van slaap timing en slaap homeostase De mens is een dagdier. De slaap beslaat meestal een aaneengesloten interval gedurende de nacht. Binnen de nacht varieert de timing van de slaap episode echter sterk, zowel binnen personen van nacht tot nacht, als tussen personen. De variatie in slaapduur leidt tot variatie in slaap intensiteit: na slaaponthouding wordt veel dieper geslapen, hetgeen, onder andere, af te meten is aan de hoogte van de golven in het EEG signaal tijdens nonrem slaap. Het is alsof de hoogte van de golven in het slaap-eeg een direct gevolg is van de behoefte aan slaap: lage golven als er al een tijd is geslapen; hoge golven als er een lange wakkerperiode aan vooraf is gegaan. Tegelijk zou men ook kunnen vermoeden dat de behoefte aan slaap bepaalt wanneer iemand naar bed gaat en weer opstaat. De spontane timing van de slaap hangt natuurlijk niet alleen af van interne processen. Behoefte aan sociale contacten, bij voorbeeld, samen met de beschikbaarheid van electrisch licht maken dat we het begin van onze slaap vaak uitstellen naar een later moment, terwijl we de slaap bovendien te vroeg beeindigen door middel van een wekker. Wat komt er nog van de herstelfunctie van slaap terecht als we de slaapduur zo gemakkelijk bekorten ten gunste van het wakker zijn? Deze thema s, de voorkeur voor een bepaalde timing van slaap in combinatie met de eigenschappen van slaap homeostase vormen de kern van dit proefschrift. Om te inventariseren hoe het staat met de timing van slaap in de Nederlandse bevolking, is een internetvragenlijst opgesteld. Het betreft een Nederlandse vertaling van de Münchener Chronotypen vragenlijst (Munich ChronoType Questionnaire MCTQ). Deze vragenli- 125

3 126 CHAPTER 7. GENERAL DISCUSSION jst is er op gericht de tijdstippen van in slaap vallen en wakker worden te achterhalen, zowel op werkdagen als op vrije dagen. De kloktijd van het midden van de slaap op vrije dagen wordt gebruikt als uitkomst van deze vragenlijst. De MCTQ is in dit proefschrift aangevuld met de ochtend-avondtypen vragenlijst van Horne en Östberg (Morningness-Eveningness Questionnaire MEQ). Deze lijst vraagt naar de voorkeurstijden van een aantal activiteiten, waaronder slaap. Het gaat daarbij dus niet om de tijd waarop een activiteit wordt uitgevoerd, maar om de tijd waarop de ondervraagde het liefst zou slapen als hij of zij geheel vrij zou kunnen kiezen. Een hoge score hoort bij een ochtend type, en een lage score bij een avondtype. In het onderzoek dat in dit proefschrift is beschreven hebben 2481 mensen beide vragenlijsten ingevuld. De scores op de beide vragenlijsten blijken nauw samen te hangen. De correlatiecoefficient is Vijftig procent van de variatie in de scores op de ene lijst is terug te vinden in de variatie in de scores van de andere lijst. Werkelijke slaap timing en persoonlijke voorkeur hangen dus tamelijk sterk samen. De systematische voorkeur van iemand om op een bepaalde tijd te slapen wordt door een aantal factoren bepaald. De biologische klok speelt daarin een belangrijke rol. Op basis van de theorie van synchronisatie van de biologische klok met de afwisseling van dag en nacht, wordt het chronotype van een persoon bepaald door de circadiane periode van de biologische klok, door de gevoeligheid van de biologische klok voor de relevante externe signalen (Zeitgeber), door de sterkte van die signalen, en mogelijk zelfs door de sterkte van de invloed van de biologische klok op het gedrag. In dit proefschrift is aandacht besteed aan de gevoeligheid van de biologische klok voor licht. Daarvoor zijn 9 extreem vroege en 8 extreem late chronotypen geselekteerd. Aan de hand van per individu gemeten melatonine concentratie profielen in het speeksel is voor iedereen de stand van de biologische klok bepaald. (Afhankelijk van de stand van de biologische klok stijgt de melatonine concentratie vroeger of later in de avond, en deze daalt weer vroeger of later in de ochtend.) Vervolgens is iedere deelnemer aan het experiment blootgesteld aan 3 condities. In 1 conditie werden de proefpersonen allemaal op dezelfde biologische kloktijd vroeg in de ochtend gedurende 4 uur blootgesteld aan licht van 600 lux. Dat is een lichtsterkte die iets groter is dan normale kantoorverlichting. In een tweede conditie vond een vergelijkbare blootstelling aan licht plaats in de late avond. In een derde conditie bleven de proefpersonen gedurende het hele experiment in het schemerdonker. De stand van de

4 7.8. GC MAPS IN SLEEP SEPRIVATION 127 biologische klok tijdens de nacht na elk van de drie ingrepen is gemeten met behulp van de melatonine concentratie in het speeksel. In de conditie waarin geen licht werd gegeven bleek de biologische klok naar een iets later tijdstip te verschuiven. Dat effect was sterker in de late chronotypen dan in de vroegen (de periode van de klok bedroeg tegenover uur). Er werd geen significant verschil gevonden in de mate waarin de chronotypen op ochtendlicht reageerden, en ook niet op avondlicht. Het moment waarop de melatonine concentratie begon te stijgen verschoof even veel voor beide chronotypen en hetzelfde gold voor het moment waarop de melatonine concentratie weer daalde. Wel viel op dat licht in de late avond een sterker effect had op het moment van stijging dan op het moment van de daling van de melatonine concentratie. De melatoninepiek werd daardoor significant korter. Het omgekeerde leek het geval na ochtendlicht, maar daar waren de verschillen niet significant. De conclusie is dat chronotypen verschillen vertonen in de periode van hun biologische klok, en dat verschillen in de reactie van de biologische klok op licht niet opvallend zijn. De timing van de slaap is niet alleen afhankelijk van de stand van de biologische klok. De heersende opvatting is dat ook de momentane slaapbehoefte een rol speelt. De snelheid waarmee de slaapbehoefte toeneemt tijdens het wakker zijn, en de snelheid waarmee de slaapbehoefte wordt ingelost tijdens slaap hebben daardoor ook invloed op de timing van de slaap. Verschillen in chronotype zouden daarom ook kunnen worden veroorzaakt door verschillen in die veranderingssnelheden van de slaapbehoefte. De analyse van deze hypothese vraagt een gedetailleerde uitwerking van het verloop van SWA tijdens de slaap. Voor dat doel is gebruik gemaakt van een wiskundig model Achermann et al. (1993) waarmee de relatie tussen de slaapbehoefte (proces S) en SWA kan worden gekwantificeerd. Voor de 9 vroege en de 8 late chronotypen waarvoor de gevoeligheid voor licht was bepaald werd gevonden dat de vroege typen een langzamere afbouw van de slaapbehoefte hadden dan de late typen. De selectieprocedure bij dit onderzoek was gericht op de lichtgevoeligheids vraagstelling, en niet op verschillen in SWA-eigenschappen. Daardoor waren er geen scherpe eisen gesteld aan de leeftijd van de proefpersonen. Als gevolg daarvan kon het gebeuren dat de vroege typen gemiddeld ouder zijn dan de late typen, waardoor niet uitgesloten kan worden dat de gevonden verschillen in afbouwsnelheid van proces S niet alleen een gevolg van chronotype, maar ook van de leeftijdsverschillen kunnen zijn.

5 128 CHAPTER 7. GENERAL DISCUSSION In het hierboven gehanteerde model over de interactie tussen slaapbehoefte en SWA wordt er impliciet van uitgegaan dat de beide betrokken processen eenduidig zijn gedefinieerd. Echter voor SWA is het duidelijk dat deze veronderstelling niet op gaat. SWA is afhankelijk van de lokatie op de schedel waar het gemeten wordt. In 9 proefpersonen is het verloop van SWA tijdens de slaap gemeten op 26 lokaties op het hoofd. Met behulp van het model van Achermann kunnen voor iedere lokatie de karakteristieken van de bijbehorende S-curve bepaald worden. Op frontale lokaties blijkt SWA het meest efficient te zijn in de mate waarin het S doet afnemen. Het verloop van S wordt daarmee verschillend voor verschillende lokaties, alsof vermoeidheid plaatsafhankelijk is. Deze conclusie is moeilijk te rijmen met het idee dat vermoeidheid betrokken is bij de regulatie van de timing van de slaap. Men slaapt of men slaapt niet. Het is voorstelbaar dat een deel van de hersenen al slaapt terwijl de persoon nog wakker is. De vermoeidheid die bepalend is voor de timing van slaap als gedrag (proces S) hoeft daarom niet gelijk te zijn aan de lokale vermoeidheid die bepalend is voor de hoeveelheid SWA die ter plaatse wordt geproduceerd. In dit proefschrift wordt daarom voorgesteld om deze lokale vermoeidheid in een aparte aanduiding proces Z te noemen. Proces Z is verschillend voor verschillende lokaties op het hoofd. Toepassing van slaap onthouding bij vijf proefpersonen laat zien dat vergelijkbare lokale veranderingen in de dynamiek van SWA aanwezig blijven onder hoge slaapdruk. Wel lijkt het zo te zijn dat SWA na slaapdeprivatie iets minder efficient is in de mate waarin het leidt tot afname van proces Z. Hiermee heeft dit proefschrift nieuwe inzichten opgeleverd ten aanzien van de mogelijke oorzaken van extreem vroege en extreem late chronotypen, en is duidelijk geworden dat het begrip slaapbehoefte verschillende dimensies heeft die nadrukkelijk onderscheiden moeten worden.