De invloed van chronotype en tijdstip van de dag op schoolprestaties

Transcriptie

1 2013 De invloed van chronotype en tijdstip van de dag op schoolprestaties Onderzoeksrapport Pieper en Anne Siersema (NG/NT) Profielwerkstuk biologie Begeleider: meneer Boekelman I

2 Samenvatting In deze samenvatting willen we in grote lijnen weergeven waar ons onderzoeksrapport over gaat. In ons onderzoeksrapport hebben wij de invloed van de biologische klok op de toetsresultaten onderzocht door te kijken naar de hoogte van toetscijfers op verschillende tijdstippen. In dit onderzoeksrapport geven we je ten eerste in het kort weer wat de biologische klok inhoudt, hoe het werkt en wat de probleemstelling is. Daarna wordt er in dit verslag verteld hoe we ons onderzoek hebben aangepakt. Vervolgens laten we je door middel van grafieken zien wat de resultaten van ons onderzoek zijn. Wij hebben vanuit de resultaten een conclusie kunnen trekken. Deze conclusie hebben we verder uitgeschreven. Daarna hebben we deze conclusie ter discussie gesteld en hierbij met name de betrouwbaarheid van deze conclusie aan de kaak gesteld. Ten slotte geven we aanbevelingen, in relatie met de biologische klok, aan de school en aan de leerlingen. II

3 Voorwoord Voor je zie je ons onderzoeksrapport. Voor ons profielwerkstuk hebben wij onderzoek gedaan naar factoren, m.b.t. de biologische klok, die schoolprestaties kunnen beïnvloeden. Voor ons onderzoek zijn we twee keer naar Rijksuniversiteit Groningen gegaan om de gewenste informatie te verzamelen en om samen te werken met twee chronobiologen, genaamd Vincent van der Vinne (MSc) en Giulia Zerbini (MSc). Beiden werken ze nu bij Chronobiology unit, Centre for Behaviour and Neurosciences, University of Groningen. Het onderzoek heeft veelbelovende resultaten opgeleverd en wij hebben veel geleerd tijdens het werken hieraan. Wij zouden graag in het bijzonder de volgende mensen willen bedanken: Vincent en Giulia voor het mogen gebruiken van de MTCQ s en voor het helpen met het verwerken van de vele gegevens. Ze hebben ons erg geholpen met alles en er superveel tijd in gestoken. Bovendien zijn ze altijd positief en enthousiast geweest. Dit onderzoek was zonder hun hulp niet tot stand gekomen. Meneer Boekelman, onze begeleider, willen we graag bedanken voor de ondersteuning die hij ons heeft gegeven. We hebben vaak gesprekken met hem gevoerd, wat ons erg heeft geholpen. Bovendien was hij altijd enthousiast. Zijn enthousiasme werkte aanstekelijk naar ons toe. En we willen hem natuurlijk heel erg bedanken voor het maken van de foto s voor onze voorkant. Hij is een topfotograaf! En alle leerlingen en docenten van havo en vwo willen we graag bedanken voor hun medewerking. De docenten hebben namelijk veel moeite moeten doen om alle cijfers op te sturen en ook nog het lesuur en de datum van de toetsen erbij te zetten. Voor leraren met veel klassen is dit nog best veel werk geweest. Ook hebben de leraren gedeeltes van hun lestijd moeten opofferen zodat wij de MCTQ s konden afnemen. We zijn blij dat de leraren bereid zijn geweest om mee te werken en bovendien zijn we natuurlijk ook blij dat alle leerlingen de MCTQ s hebben willen invullen. Tevens willen we onze klasgenoten bedanken, omdat zij ons hebben meegeholpen met het tot stand brengen van het voorblad van ons verslag door te poseren voor de foto. Wij wensen je veel plezier met het lezen van dit onderzoek! Anne Siersema Pieper 2013 III

4 Inhoudsopgave Samenvatting... II Voorwoord... III 1. Inleiding en theorie Methode... 3 Hypotheses... 3 Onderzoeksgroep... 3 Meetinstrumenten... 3 Procedure... 3 Dataverwerking Resultaten Conclusie Discussie Aanbevelingen Aanbevelingen voor school Aanbevelingen voor leerlingen Bronvermelding Bijlagen Bijlage 1. Werkwijze Bijlage 2. Mindmap Bijlage 3. Enquête IV

5 1. Inleiding en theorie Herken je het gevoel; de wekker gaat, je wordt langzaam wakker. Je bent nog zo moe, je drukt op snooze en voor je gevoel gaat gelijk daarna weer de wekker. Je drukt opnieuw op snooze en de wekker gaar weer. Je gaat uit bed, je maakt je klaar voor school en gaat naar school. Daar zit je dan het eerste uur op school en je kunt nauwelijks je ogen open houden. Voor je het weet heb je een proefwerk. Je hebt er zo hard voor geleerd, maar doordat je nog half slaapt, is je concentratie ver te zoeken. Even later is de tijd voorbij en lever je je toets in met een slecht gevoel. Vanwege het feit dat wij, en waarschijnlijk nog veel meer leerlingen op de middelbare school, dit vaak meemaken, hebben we dit onderzoek gedaan. We zullen je in het kort informeren over de biologische klok (voor meer informatie, zie ons literatuurverslag): Iedereen heeft een zogenaamde klok, de biologische klok. Het bevindt zich in de suprachiasmatische nucleus (SCN) in de hypothalamus en het zorgt voor het ritme van bijna alle processen in je lichaam, zoals de spijsvertering, bloeddruk en slaap- en waakritme. Het slaap- en waakritme is een circadiaans ritme, dat houdt in dat in ongeveer 24 uur het klokje rond is, maar bij iedereen verschilt de lengte van het klokje, zo is het ene klokje in 23,6 uur rond, terwijl het klokje van iemand anders in 25,1 uur pas rond is (CZeisler, Stability, Precision, and Near-24-Hour Period of the Human Circadian Pacemaker, 1999). Hierdoor bestaan er ook avond- en ochtendmensen: mensen met een interne klok, die er duidelijk langer over doet om rond te komen, zijn avondmensen. En mensen met een interne klok, die er duidelijk korter over doet om rond te komen, zijn ochtendmensen. Van de volwassenen is 15 procent een ochtendmens, 25 procent een avondmens en de rest heeft een interne klok die zo dicht bij 24 uur zit dat er niet duidelijk uit blijkt dat het een ochtend- of avondmens is (Philip Lee Williams, On the Morning, 2006). Dit geldt enkel voor volwassenen. Zo goed als alle kinderen tot twaalf jaar zijn ochtendmensen. Vanaf hun twaalfde slaat het om en worden ze geleidelijk aan avondmensen. Dit gaat door tot aan hun twintigste, dan bereiken ze de piek. Hierna zijn ze dus volwassen geworden en spelen de genen een belangrijke rol of ze een avondmens blijven, ochtendmens worden, of er tussenin blijven hangen (Roenneberg et al, A marker for the end of adolescence, 2004). Om ervoor te zorgen dat mensen toch op een aardbol kunnen leven die een ritme heeft van 24 uur, bestaan er zeitgebers. Dit zijn omgevingsfactoren die de biologische klok beïnvloeden. De belangrijkste zeitgeber voor mensen is de dagelijkse licht-donker cyclus. Doordat de zon s avonds onder gaat, wordt er meer van het hormoon melatonine door de pijnappelklier geproduceerd, waardoor mensen slaperig worden. En wanneer s ochtends de zon op komt, is er een afname in de melatonineproductie waardoor mensen weer wakker worden (Cajochen, Role of Melatonin in the Regulation of Human Circadian Rhythms and Sleep, 2003). Jongeren zijn over het algemeen dus meestal avondmensen, terwijl ze zich moeten aanpassen aan het schoolritme. Dit betekent vroeg opstaan, terwijl ze laat gaan slapen. Daarom kan dit leiden tot slaaptekort. Ook hebben ze, omdat ze avondmensen zijn, s ochtends moeite met 1

6 wakker worden en hebben ze aan het begin van de ochtend nog weinig concentratie. Hierdoor dringt niet alle lesstof, die ze die ochtend op school krijgen, goed door. Bovendien is het moeilijker om goed te concentreren op proefwerken. Maar in hoeverre het een negatief resultaat oplevert, wanneer er een toets wordt gemaakt in de ochtend in plaats van in de middag, was nog niet bewezen. Daarom zijn we dit gaan onderzoeken met behulp van Giulia Zerbini en Vincent van der Vinne. 2

7 2. Methode Hier zal de methode van onderzoek nader toegelicht worden. Aan de orde komt de onderzoeksopzet: hypotheses, onderzoeksgroep, meetinstrumenten, procedure en dataverwerking. Hypotheses Door je biologische klok is op bepaalde tijdstippen je concentratie beter dan op andere tijdstippen. Wij verwachten daarom ook dat de tijd van de dag schoolprestaties beïnvloedt. Een andere hypothese is dat avondmensen meer problemen hebben met het maken van toetsen in de ochtend dan ochtendmensen. Tevens veronderstellen we dat de slechtste schoolprestaties worden gehaald op de dagen maandag en vrijdag. We verwachten dit vanwege het feit dat iedereen weer in het schoolritme moet komen op maandag. Op vrijdag heeft men minder concentratie, omdat het bijna weekend is. Bovendien denken we dat scholieren die een avondmens zijn lagere cijfers halen dan scholieren die een ochtendmens zijn. Ook de scholieren die weinig slapen of een grote sociale jetlag hebben, halen lagere cijfers dan scholieren die veel slapen of maar een kleine sociale jetlag hebben. Dit zal namelijk kunnen komen doordat je ten gevolge van al deze factoren meer moe bent in de klas, waardoor je je slecht kunt concentreren. Dit gaat ten koste van de hoogte van het toetscijfer. Onderzoeksgroep Wij hebben ons onderzoek gedaan op de middelbare school. De onderzoeksgroep bestaat uit leerlingen van alle klassen uit heel havo en vwo. Zo hebben we in totaal 691 enquêtes (MCTQ s) afgenomen bij de eerste tot en met de vijfde klas van havo en bij de eerste tot en met de zesde klas van vwo. Dit waren 348 meisjes en 343 jongens van de leeftijd variërend van 11 tot en met 18 jaar. Meetinstrumenten We hebben bij ons onderzoek enquêtes gebruikt. Dit was een Münchener Chronotype Questionnaire, MCTQ (zie bijlage 3) (Roenneberg et al, 2003). Deze MCTQ is een uitgebreidere versie dan de originele en bevatte onder andere ook nog sleepquality. In deze vragenlijst moest men onder andere gedetailleerd aangeven hoe laat ze gaan slapen en wakker worden op vrije dagen en werkdagen. Hierdoor kan je onder andere de conclusie trekken van wat het chronotype is, oftewel of je een ochtend- of avondmens bent. Ook kan je erachter komen wat de slaaplengte en de social jetlag van iemand is. Procedure De afname van de MCTQ s is gebeurd tussen 1 oktober 2013 en 18 oktober De afname gebeurde in het eerste kwartier of het laatste kwartier van een les. Hierbij vertelden we kort aan de klas wat de biologische klok inhield en legden we enkele vragen van de MCTQ extra uit, zodat er geen verwarring kon ontstaan en alles goed werd ingevuld. Verder hebben we in totaal 5637 cijfers gekregen van dezelfde groep leerlingen als waar we ook de MCTQ hebben afgenomen. Deze cijfers zijn van zowel alfa- als bètavakken als van toetsen waarvoor je wel of juist niet hoeft te leren. Van zo goed als elke leerling hebben we een uitslag van de MCTQ en een aantal cijfers. Het aantal cijfers varieert tussen de nul en 3

8 vierentwintig per leerling met een gemiddelde van acht cijfers. De data van de afname van de toets zitten tussen 3 september 2013 en 14 november De cijfers hebben we verkregen door eerst alle leraren een mail te sturen met daarbij alle uitleg over ons onderzoek en de vraag of ze ons de cijferlijsten, die ze via het online cijferinvoerprogramma zo kunnen uploaden naar een Excel-bestand, konden opsturen. Omdat in de cijferlijsten geen datum en lesuur is opgenomen, moesten de leraren in de mail aangeven op welke datum en welk lesuur de toets was afgenomen. Nadat we ook een herinneringsmail hadden gestuurd, waren er nog veel leraren die niet hadden gereageerd. Daarom hebben we de leraren nog persoonlijk aangesproken en gevraagd om het alsnog op te sturen. Uiteindelijk hebben vierentwintig leraren ons cijferlijsten gestuurd. Een uitgebreidere procedure kun je vinden in bijlage 1. Werkwijze. Dataverwerking Alle cijfers en MCTQ uitkomsten zijn handmatig in Excel ingevoerd. Hierbij zijn alle persoonsgegevens vervangen door een persoons-id om de anonimiteit van de deelnemers te waarborgen. Met behulp van MS Access zijn de cijfers en MCTQ uitslagen per leerling gekoppeld. Statistische analyses zijn uitgevoerd in het programma SAS JMP 7.0. Hierbij is het leerling ID toegevoegd als een random factor aan een General Linear Model om te corrigeren voor eventuele meerdere cijfers per leerling. In de analyse is geen onderscheid gemaakt tussen verschillende vakken. Grafieken geven het gemiddelde cijfer +/- SEM aan. We hebben uiteindelijk verschillende grafieken gemaakt. Hierbij hebben we gekeken of er een significant verschil is tussen twee grootheden. Je noemt een verschil tussen twee grootheden significant als de kans dat ze niet verschillen kleiner is dan de gewenste onbetrouwbaarheid. We stellen ons hierbij voor dat we het voor 95% zeker weten. We hebben bij al deze grafieken dus onderzocht of de kans dat het waargenomen verschil door toeval is ontstaan kleiner is dan 5% (P < 0,05). Als dit zo is, dan is het betrouwbaar. 4

9 3. Resultaten Tabel 1. De verhouding van deelnemers man/vrouw. Frequentie Percentage (%) Cumulatief percentage (%) Man ,6 49,6 Vrouw ,4 100, ,0 Bij ons onderzoek is vooral gekeken naar wat voor invloed een aantal verschillende factoren op het gemiddelde cijfer hebben. In figuur 1 (zie volgende bladzijde) is te zien dat vooral de toetsen die tijdens het eerste lesuur zijn afgenomen, slechter worden gemaakt dan de daarop volgende uren. Ook is te zien dat het achtste lesuur ook niet zo n geschikt moment is voor een afname van een toets vanwege de lagere prestaties. Elk lesuur duurt overigens 45 minuten en het eerste lesuur begint om 8.15 uur (zie tabel 2). Het achtste lesuur is afgelopen om uur. Bovendien is er een ochtendpauze en een middagpauze. De ochtendpauze is na het tweede lesuur voor klas één en twee (onderbouw) of na het derde lesuur voor de derde klas en hoger (bovenbouw). Deze pauze duurt een kwartier. De middagpauze is na het vijfde lesuur voor de onderbouw en na het zesde lesuur voor de bovenbouw. Deze pauze duurt een half uur. Tabel 2. De tijd van de lesuren. lesuur Tijd voor klas 1 en 2 Tijd voor klas 3 en hoger Bij figuur 2 is het cijfer uitgezet tegenover de tijd van de dag. Het vroege tijdstip is van 8.15 uur tot 9.45 uur. Het midden is van 9.45 uur tot uur en het late tijdstip van de dag is van uur tot uur. De chronotypes zijn ingedeeld in drie groepen op basis van het MSFsc: ochtend, gemiddeld en avond. Als je MSFsc kleiner is dan 3,88, heb je een ochtend chronotype, wat betekent dat je een ochtendmens bent. Wanneer het MSFsc tussen 3,88 en 4,8 zit, zit je tussen een ochtendmens en avondmens in. De mensen die avondmensen worden genoemd, hebben het MSFsc groter dan 4,8. De sociale jetlag is klein als het minder dan 1,84 uur verschil bedraagt. De sociale jetlag is gemiddeld als het tussen 1,84 uur en 2,63 uur zit en groot als het boven de 2,63 uur zit. De slaaplengte op werkdagen is kort als het minder dan 7,51 uur is. De slaaplengte op werkdagen is gemiddeld als het tussen 7,51 uur en 8,34 uur is en lang als het boven 8,34 uur is. 5

10 Figuur 1. Het lesuur waarop een toets is afgenomen heeft een significant effect op het gemiddelde cijfer (F7,5111=4.774; p<0.0001). Post-hoc tests laten zien dat cijfers in het eerste lesuur significant lager zijn dan het tweede, derde, vierde, zesde en zevende lesuur. Verder zijn er geen verschillen tussen lesuren te vinden. Figuur 2. Wanneer de lesuren worden ingedeeld in vroeg, midden en laat zijn er geen verschillen in gemiddeld cijfer te vinden (F2,5163=1.203; p=0.3005). 6

11 Figuur 3. Dag van de week heeft een significant effect op het cijfer (F4,4467= ; p<0.0001). Dinsdag is de gemiddelde score significant lager dan op alle andere dagen. Verder is de gemiddelde score op maandag significant lager dan op donderdag. De andere dagen zijn statistisch niet van elkaar te onderscheiden. 7

12 Figuur 4. Chronotype heeft een significante invloed op het gemiddelde cijfer (F2,522.6=16.100; p<0.0001). Ochtend types scores significant beter dan gemiddelde chronotypes en die scoren weer significant beter dan avond types. Figuur 5. Het verband tussen de tijd van de dag waarop een toets is afgenomen en het cijfer is niet significant verschillend voor ochtend, gemiddelde en avondtypes (F4,4316=2.209; p=0.0655). 8

13 Figuur 6. Social jetlag heeft een significante invloed op het gemiddelde cijfer (F2,519.7=11.716; p<0.0001). Leerlingen met een grote sociale jetlag scoren significant slechter dan leerlingen met een kleine of gemiddelde social jetlag. Figuur 7. Het effect van sociale jetlag op cijfers wordt significant beïnvloed door de tijd van de dag waarop de toets wordt afgenomen (F4,4320=2.597; p=0.0346). Leerlingen met een grote sociale jetlag scoren significant slechter dan leerlingen met een kleine of gemiddelde sociale jetlag wanneer ze vroeg of midden worden getest maar niet wanneer de test laat wordt afgenomen. 9

14 Figuur 8. Slaaplengte heeft een significant effect op cijfers (F2,549.2=11.828; p<0.0001). Leerlingen die korter slapen scoren significant slechter dan leerlingen die gemiddeld of lang slapen. Figuur 9. Het verband tussen de tijd van de dag waarop de toets wordt afgenomen is niet significant verschillend voor leerlingen die kort, gemiddeld of lang slapen (F4,4541=1.669; p=0.1545). 10

15 4. Conclusie Bij ons onderzoek is vooral gekeken naar wat voor invloed een aantal verschillende factoren op het gemiddelde cijfer hebben. We kunnen concluderen dat hoe eerder op de dag er een toets wordt afgenomen, hoe lager het cijfer is. Ook beïnvloedt de tijd van de dag het gemiddelde cijfer alleen gedurende het eerste lesuur. Wanneer deze toets op latere uren werd afgenomen was er geen significant verschil in cijfer zichtbaar. Onze hypothese is juist, de tijd van de dag beïnvloedt de schoolcijfers. Daarnaast kunnen we concluderen dat de dag van de week wel degelijk invloed op de schoolcijfers heeft. Op dinsdag worden, vergeleken met de andere dagen, de slechtste cijfers behaald. Tevens was er een significant verschil tussen de dagen maandag en donderdag. De cijfers van maandag zijn slechter dan de cijfers van donderdag. Verder was er geen significant verschil zichtbaar. Verder is het gebleken dat je chronotype ook de schoolcijfers beïnvloedt. Zo scoren ochtendmensen significant beter dan gemiddelde chronotypes en avondmensen. Het chronotype staat in verband met sociale jetlag en slaaplengte. Hoe groter de sociale jetlag is, hoe lager zijn de schoolprestaties en hoe korter mensen slapen, hoe lager zijn de schoolprestaties. Al met al is gebleken dat het cijfer kan worden beïnvloed door de tijd van de dag, het chronotype, de sociale jetlag en de slaaplengte. 11

16 5. Discussie Aan het begin van het onderzoek hadden we verwacht dat er een verband zou zitten tussen het lesuur van afname, de slaaplengte, de sociale jetlag en het chronotype met hoe hoog de schoolprestaties zijn. Onze onderzoeksresultaten komen overeen met wat we hadden verwacht bij deze factoren. Bijvoorbeeld dat er tijdens het eerste lesuur het slechtst wordt gescoord, omdat iedereen dan nog niet helemaal wakker is en zich nog niet goed kan concentreren. De meeste scholieren zijn immers avondmensen. Maar er zijn natuurlijk ook enkele kleine dingen die we niet hadden verwacht. Zo zie je in figuur 1 van pagina 6 dat tijdens het vijfde lesuur er lagere cijfers worden behaald dan tijdens de omliggende lesuren. Dit kan zijn veroorzaakt door de toetsweken. De vierde, vijfde en zesde klas hebben namelijk toetsweken. Tijdens de toetsweek heb je een week lang elke dag enkele toetsen en geen lessen. Per dag kan je maximaal drie toetsen hebben. Tijdens de toetsweek vallen de toetsen bijna altijd op het tweede, vijfde en zevende lesuur. In totaal hebben we dus 4007 cijfers die tijdens de les zijn afgenomen en 922 cijfers die in de toetsweek zijn afgenomen (zie tabel 3). Tabel 3. Totaal aantal verkregen toetscijfers die behaald zijn op bepaalde lesuren. Bovendien is aangegeven hoeveel van die cijfers in de toetsweek zijn behaald en hoeveel cijfers tijdens de les, dus buiten de toetsweek om, zijn behaald. lesuur Aantal toetscijfers tijdens de les Aantal toetscijfers in de toetsweek totaal Totaal aantal toetscijfers In tabel 3 is te zien dat 42 procent van de toetscijfers tijdens het vijfde lesuur zijn afgenomen in de toetsweek. Het gemiddelde cijfer wat behaald wordt tijdens de les is een 6,7 en het gemiddelde cijfer dat in de toetsweek behaald wordt is een 6,2. Dit kan de reden zijn dat er op het vijfde lesuur in verhouding lagere cijfers zijn gehaald. Daarom hebben we een grafiek gemaakt van de toetscijfers die enkel behaald zijn tijdens de gewone lessen, die dus buiten de toetsweek vallen. 12

17 Figuur 10. De hoogte van het cijfer per lesuur. Hierbij zijn enkel toetscijfers gebruikt van toetsen die tijdens de les zijn afgenomen. In figuur 10 is te zien dat de cijfers die zijn behaald tijdens een normale schoolweek significant geen lagere waarde hebben bij het vijfde lesuur. Hieruit is wel duidelijk naar voren gekomen dat toetsen tijdens het tweede en zevende uur significant beter worden gemaakt. Het zevende lesuur is te verklaren doordat de scholieren met een midden of laat chronotype aan het einde van de dag beter presteren dan aan het begin van de dag. Bij ochtendmensen daarentegen maakt het niet veel voor het cijfer uit op welk lesuur zij een toets krijgen. Aangezien uit ons onderzoek is gebleken dat 34 procent onder ochtendmens valt en 39 procent van de cijfers afkomstig was van ochtendmensen, zijn dus bij tweederde van de leerlingen de prestaties aan het einde van de dag hoger. Enkel is tijdens het achtste uur het gemiddelde cijfer opvallend lager. Dit zou kunnen komen doordat dit het laatste lesuur is en iedereen dan graag naar huis wil. Ze hebben dan geen zin en concentratie meer om de toets te maken; ze zijn immers bijna vrij. Vaak mag je dan ook naar huis wanneer je klaar bent met de toets, dus hoe eerder je je toets af hebt, des te eerder je vrij bent. Voor enkele leerlingen is dit een reden om de toets af te raffelen. Er bestaat daarom een zeer grote kans dat als er altijd nog een negende uur aan vast zat, de leerlingen het achtste uur nog wel goed zouden scoren en dat ze tijdens het negende uur dan veel lager zouden scoren. Figuur 3 geeft de dag van de week aan. Hierin komt duidelijk naar voren dat op dinsdag ten opzichte van de rest van de dagen de laagste cijfers worden behaald (F4,4467= ; p<0.0001). Ook worden op donderdag hogere cijfers behaald dan op maandag. Een aanname hiervoor kan zijn dat men op maandag te maken heeft met de sociale jetlag. Ze gaan namelijk in het weekend later naar bed en staan later op dan doordeweeks. Op maandag moeten ze dan weer in een ander ritme komen, waardoor ze zich minder kunnen concentreren met alle gevolgen van dien. 13

18 Dit onderzoek heeft niet kunnen verklaren waarom op dinsdag de laagste cijfers behaald worden. Hiervoor zou meer onderzoek nodig zijn. 14

19 6. Aanbevelingen Naar aanleiding van de onderzoeksresultaten kunnen we enkele aanbevelingen geven. 6.1 Aanbevelingen voor school Om de hoogste cijfers te krijgen, is het verstandig om een lesuur te kiezen zo laat mogelijk op de dag, met uitzondering van het laatste uur. Enkel zou je als kanttekening kunnen maken dat het geen zin heeft om alle cijfers omhoog te trekken. Een klassengemiddelde van het schoolexamen mag immers toch niet meer dan 0,5 afwijken van het gemiddeld behaalde cijfer op het centraal examen. Alsnog is het een verstandige keuze om de toetsen af te nemen op een zo laat mogelijk punt van de dag, omdat dit het eerlijkst is voor de leerlingen. Mensen kunnen namelijk niet kiezen wat voor genen ze willen. Die genen bepalen wat je chronotype is en bovendien bepaalt het chronotype welk tijdstip op de dag de leerlingen de beste schoolprestaties leveren. Wanneer je een toets het eerste lesuur afneemt, liggen de cijfers van een ochtendmens en avondmens relatief ver uit elkaar (zie figuur 4). Hoe later je de toets afneemt op de dag, des te dichter komt het gemiddelde cijfer van een ochtendmens en het gemiddelde cijfer van een avondmens bij elkaar te liggen. Bij de aanbeveling hierboven is alleen maar gekeken op welk tijdstip je het beste een toets zou kunnen afnemen. Maar je zou dit ook in verband kunnen brengen met welk tijdstip je het beste les kan geven. Wanneer de leerlingen namelijk de concentratie hebben om een toets te maken, hebben ze ook de concentratie om goed de lessen te kunnen volgen. Als ze een goede concentratie hebben op een bepaald tijdstip, slaan ze het op dat moment ook automatisch makkelijker op in hun geheugen. Lessen hebben daarom het meest zin als ze gegeven worden op het moment dat de concentratie optimaal is. Daarom is het verstandig om deze lessen niet aan het begin van de ochtend te zetten en ook niet om deze het laatste uur te plannen. Om dit doel te bereiken zijn er verschillende opties mogelijk: Praktijkgerichte vakken kunnen gegeven worden tijdens de eerste uren of tijdens het laatste uur. Hierdoor missen leerlingen niet een hoop informatie, omdat hun concentratie minder is. Als er nog steeds belangrijke vakken op de uiterste uren zitten, kan er door de leraar een keuze gemaakt worden door dit uur het rustiger aan te doen door bijvoorbeeld minder nieuwe stof uit te leggen. Een andere optie is dat ze tijdens de uren dat de leerlingen zich minder goed kunnen concentreren, de onderdelen van het vak doen die minder theoretisch zijn, maar juist meer praktijk gericht. Zo kunnen er bij scheikunde proeven gedaan worden. Echter moet er wel rekening mee worden gehouden dat het ten koste gaat van een vak als de klas enkel het vak volgt tijdens de ongunstige uren. Daarom zal er voor gekozen moeten worden om in ieder geval verschillende vakken tijdens de eerste uren te zetten. Een andere, echter minder goede, optie is om de school later te laten beginnen. De leerlingen kunnen dan uitslapen en lopen daardoor minder slaaptekort op, wat weer de concentratie ten goede komt. Hier zitten echter veel nadelen aan. Als je bijvoorbeeld drie uur later begint, ben je ook drie uur later vrij en zeg nou zelf: wie wil er om uur pas vrij zijn? Je kunt ook zeggen dat je een uurtje later begint. Echter, heb je hier nog steeds het probleem dat leerlingen 15

20 de eerste uren minder concentratie hebben, omdat ze pas net wakker zijn. Hier schiet je dus ook niet zo veel mee op. 6.2 Aanbevelingen voor leerlingen In figuur 5 kun je zien dat leerlingen met een grotere sociale jetlag slechtere cijfers behalen. Een sociale jetlag komt doordat je doordeweeks eerder naar bed gaat en eerder opstaat dan in het weekend. Leerlingen zijn meestal een avondmens, waardoor ze s avonds pas laat moe worden en s ochtends laat wakker worden. Doordat de schoolweek is afgestemd op ochtendmensen, is dit niet ideaal. De schooltijden zouden wel aangepast kunnen worden aan avondmensen waardoor de school later zou beginnen, maar dit betekent ook dat je later vrij bent. Hierdoor wordt het moeilijk om s middags of aan het begin van de avond nog wat te ondernemen (denk aan sport of vrijetijdsbesteding). Aangezien de meeste leerlingen er dan toch voor kiezen om school vroeg te laten beginnen, moeten ze zich zo goed en zo kwaad als het kan beter gaan aanpassen aan het schoolritme. Voor de beste prestaties op school is het van belang om genoeg te slapen en geen sociale jetlag op te lopen. Hierdoor is je concentratie beter en met een betere concentratie kan je dingen ook beter onthouden. Er zijn enkele mogelijkheden waardoor je beter kan presteren op school: De makkelijkste optie is om eerder naar bed te gaan doordeweeks en in het weekend. Wanneer je op tijd slaapt, rust je lang genoeg uit en loop je geen sociale jetlag op. Er zijn echter veel mensen die s avonds niet in slaap kunnen vallen. Hiervoor zou je lichttherapie kunnen volgen of melatoninetabletten kunnen innemen (voor de uitgebreide uitleg over lichttherapie en melatonine, zie ons literatuurverslag Zoals het biologische klokje thuis tikt, tikt het ook op school! ). Een andere optie is een middagslaapje in te lassen (powernap) en in het weekend niet te lang uit te slapen. Hierdoor blijft de sociale jetlag en het slaaptekort beperkt. Daarnaast is het aan te raden om een toets, die je gemist hebt en van de leraar zelf mag kiezen wanneer je het inhaalt, in een lesuur in te halen waarop je goed presteert en deze niet in te halen op bijvoorbeeld het eerste uur. Bedenk ook of het wel raadzaam is om de nacht voor je toets minder te slapen, zodat je meer tijd hebt om te leren. Natuurlijk kan dit wel raadzaam zijn als je nog niet bent begonnen met leren en dus niets kent. Maar zo laat op de avond zal je concentratie minder zijn, waardoor je minder gemakkelijk leert. Maar ook is het wanneer je het al goed kent, niet zo verstandig. Dit komt doordat je het niet veel beter kent met nog een uur extra leren en het je wél de volgende dag heel slaperig maakt. Gemiddeld gaat er een halve punt van je cijfer af als je kort hebt geslapen in plaats van lang, omdat je concentratie veel minder is. Zoals gezegd: dit is een gemiddelde. Natuurlijk kan je ook helemaal niets doen en gewoon verder gaan met alles zoals je het altijd al deed. Je bent immers niet de enige die een avondmens is, bijna iedereen kampt met precies dezelfde problemen. Maar dat deze levenswijze ongetwijfeld invloed heeft op je schoolprestaties mag na het lezen van dit onderzoeksrapport duidelijk zijn. 16

21 Bronvermelding De wetenschappelijke basis van dit onderzoek wordt gevormd door ons literatuuronderzoek Zoals het biologische klokje thuis tikt, tikt het ook op school!. Cajochen, C., Kräuchi, K., Wirz-Justice, A., Role of Melatonin in the Regulation of Human Circadian Rhythms and Sleep. In: Journal of Neuroendocrinology, jrg. 2003, nr. 15, p CZeisler, C.A., Duffy, J.F., Shanahan, T.L., Brown, E.N., Mitchell, J.F., Rimmer, D.W., Ronda, J.M., Silva, E.J., Allan, J.S., Emens, J.S., Dijk, D.J., Kronauer, R.E., Stability, Precision, and Near-24-Hour Period of the Human Circadian Pacemaker. In: Science, jrg. 284, nr. 5423, (Juni 1999), p Roenneberg, T., Kuehnle, T., Pramstaller, P.P., Ricken, J., Havel, M., Guth, A., Merrow, M., A marker for the end of adolescence. In: Current Biology, jrg. 14, nr. 24, (December 2004), p. R1038 R1039. Roenneberg, T., Wirz-Justice, A., Merrow, M., Life between Clocks: Daily Temporal Patterns of Human Chronotypes. In: Journal of Biological Rhythms, jrg. 18, nr. 1, (februari 2003), p Williams, P.L., In the Morning: Reflection from First Light. Mercer University Press, Macon, p

22 Bijlagen Bijlage 1. Werkwijze Observatie: De biologische klok kan invloed hebben op schoolprestaties. Het is ons opgevallen dat scholieren zich soms niet kunnen concentreren, of dat ze bijna in slaap vallen tijdens de les. Ook slapen scholieren vaak pas rond middernacht. Dit is niet handig, omdat ze er wel weer vroeg uit moeten. Beide gevallen kunnen veroorzaakt worden door de biologische klok. Probleemstelling Hoe komt het dat scholieren zich soms niet goed kunnen concentreren? En op welke tijdstippen is dit meestal het geval? Hypothese Door je biologische klok is op bepaalde tijdstippen je concentratie beter dan op andere tijdstippen. Wij verwachten dat men in de middag betere schoolprestaties kan leveren, dan in de ochtend. Werkwijze Wij kwamen dankzij meneer Boekelman in contact met Lana Otto. Zij heeft ons toen weer in contact gebracht met Vincent en Giulia. Zij hadden een heel leuk idee voor het onderzoek. Het idee was dat we cijfers van leerlingen en ingevulde enquêtes, over wat voor chronotype je bent, in verband met elkaar te brengen. Hieruit konden we informatie halen om te kijken welke factoren invloed kunnen hebben op de schoolprestaties van leerlingen. Nadat we een goed onderzoek hadden, begonnen we met het maken van een mindmap (zie bijlage 2). In de mindmap hebben we allemaal factoren gezet die onze resultaten zouden kunnen beïnvloeden. Daarna hebben we gekeken welke van deze factoren echt van belang waren om naar te kijken en welke niet. Kort daarna gingen we naar Vincent en Giulia toe in Groningen. In Groningen hadden we overleg over wat we tot dusver hadden gedaan en wat de volgende stap zou kunnen zijn. Deze samenwerking ging erg goed. We kregen enquêtes (MCTQ s) mee naar huis (zie bijlage 3). Deze enquêtes besloten we af te nemen bij alle klassen van havo en vwo. Om de MCTQ s af te nemen bij alle klassen, hebben we een lijst gemaakt met alle klassen die er waren. We hebben ons rooster bekeken en hebben bij alle tussenuren klassen ingepland. Aangezien we bij 34 klassen de enquêtes moesten afnemen, hebben we ons opgesplitst, waardoor de afname van de enquêtes sneller verliep. Bij de eerste paar klassen hebben we wel samen gepresenteerd, zodat we beide wisten wat we moesten zeggen. Ook gaf dit ons voor het begin een prettig gevoel. 18

23 Figuur 11. De korte presentatie bij het afnemen van de enquêtes. Anne aan het woord. Voordat we de MCTQ konden afnemen, moesten we de leraar, die op dat tijdstip les gaf aan de klas, vragen of hij/zij tijd kon vrijmaken voor ons en of de afname het best uitkwam aan het begin of aan het einde van de les. Figuur 12. De korte presentatie bij het afnemen van de enquêtes. aan het woord. Bij elke klas hebben we eerst in het kort verteld wat de biologische klok inhoudt en aan de leerlingen gevraagd wie er dacht een ochtendmens te zijn en wie een avondmens. Bij de meeste klassen kwam hier ook naar voren dat er meer avondmensen waren. Ook hadden we vóór het uitdelen van de enquêtes bij elke klas enkele zaken uitgelegd over de vragen die op 19

24 de enquête stonden, zodat misverstanden voorkomen zouden worden. Een voorbeeld hiervan was dat we uitlegden dat als je wakker werd gemaakt door je ouders, je het hokje wakker door de wekker moest aanvinken, omdat dit als een wekker van buitenaf wordt gerekend. Zo waren de antwoorden zo betrouwbaar mogelijk. Wanneer de enquêtes waren ingevuld en we ze gingen ophalen, hebben we duidelijk gecontroleerd of alle vragen waren ingevuld. Dit was maar goed ook, want ongeveer de helft van de leerlingen vergat wel iets en als er één vraag niet was beantwoord, was er een grote kans dat je niets meer aan de enquête zou hebben. Figuur 13. MCTQ uitdelen in de klas. Om de cijfers van de leerlingen te kunnen ontvangen, hebben we een mail gemaakt die onze decaan heeft doorgestuurd naar alle leraren die lesgeven op havo of vwo. In de mail stond dat de leraren de cijferlijsten van de leerlingen die ze hadden, van internet moesten exporteren naar Excel, daarna de namen van de leerlingen moesten weghalen en het vervolgens via de mail naar ons toe moesten zenden. In het bestand stond dan het leerling nummer, het cijfer en de naam van de toets. In de mail moest dan ook nog door de leraren zelf de datum en het lesuur van de toets worden gezet. Aan het ontvangen van deze cijfers hadden we een deadline verbonden. Helaas hadden slechts enkele leraren ons de cijfers opgestuurd. Nadat we ook een herinneringsmail hadden gestuurd, waren er nog veel leraren die niet hadden gereageerd. Daarom hebben we de leraren nog persoonlijk aangesproken en gevraagd om het alsnog op te sturen. We zijn er toen achter gekomen dat, als we geen actie hadden ondernomen, we maar weinig cijferlijsten zouden hebben gekregen. Dit kwam doordat sommige leraren toch een extra zetje nodig hadden om het ook daadwerkelijk te doen of omdat ze niet begrepen wat ze precies moesten doen. Bij de laatst genoemde groep hebben we daarom meegeholpen met het uploaden van de cijferlijsten. Hierna zijn alle MCTQ s handmatig door ons in Excel gezet. Ook zijn alle cijfers van de leerlingen in Excel gezet. Deze bestanden hebben we opgestuurd naar Giulia en Vincent. Om alle gegevens uiteindelijk uit te werken, zijn we nog een dag naar Groningen gegaan en hebben we de hele dag op hun kantoortje gewerkt zodat we mooie resultaten en grafieken kregen. 20

25 Figuur 14. Van links naar rechts: Vincent, Anne, en Giulia. Figuur 15. Met Vincent en Giulia bij het gebouw Linnaeusborg (biologie) van Rijkskuniversiteit Groningen. 21

26 Bijlage 2. Mindmap het schooljaar waarin je zit vak goed of slecht leeftijd concentratie geslacht meerkeuze of openvragen normering Wat kan de resultaten beïnvloeden? het vak wat je ervoor had dag hoe je je voelt ongesteld ziek leraar intelligentie individuele leerling seizoen weer lesuur donker of licht 22

27 Bijlage 3. Enquête Figuur 16. MCTQ deel 1 23

28 Figuur 17. MCTQ deel 2 24

29 2013 Zoals het biologische klokje thuis tikt, tikt het ook op school! Ondersteunend literatuuronderzoek Pieper en Anne Siersema (NG/NT) Profielwerkstuk biologie Begeleider: meneer Boekelman

30 Samenvatting In deze samenvatting willen we in grote lijnen weergeven waar ons profielwerkstuk over gaat. Ons profielwerkstuk gaat over de biologische klok van de mens, de werking van de biologische klok en de effecten ervan op ons leven. Om een goed beeld te krijgen van wat de biologische klok precies inhoudt, is er in het eerste hoofdstuk uitgelegd hoe de biologische klok werkt en welke lichamelijke processen erbij betrokken zijn. We belichten hierbij de functie en de effecten van het slaaphormoon melatonine. Ook wordt er informatie gegeven over `zeitgebers oftewel de tijdsaanduiders die onze biologische klok informatie uit de buitenwereld geven over het moment van de dag en het moment van het jaar. In het tweede hoofdstuk gaan we in op het biologische ritme van de mens; hoe loopt de biologische klok van de mens en hoe is het gesteld met het slaap- en waakritme van de gemiddelde mens? Als voorbeeld hebben we de dag van Gemma, waarin naar voren komt rond welk tijdstip bepaalde processen ter attentie van de biologische klok optimaal actief zijn. Tevens vertellen we in dit hoofdstuk iets over de natuurlijke voorkeur om een ochtend- of avondmens te zijn, oftewel het chronotype. In hoofdstuk 3 beschrijven we de factoren die de biologische klok kunnen beïnvloeden of ontregelen. Hierbij komen ploegendienst, jetlag, sociale jetlag, overgang zomer- en wintertijd en leeftijd aan bod. Hoe je de biologische klok weer goed kunt laten functioneren, wordt verteld in het daaropvolgende hoofdstuk. Hierin staan enkele behandelingen, namelijk melatoninebehandeling en lichttherapie. In het laatste hoofdstuk wordt benoemd wat het ideale schoolritme voor de biologische klok van de leerlingen kan zijn. Om een goed beeld te krijgen hiervan geven wij een voorbeeld van een basisschool die rekening houdt met de biologische klok. Tot slot hebben wij vanuit bovenstaande informatie een conclusie kunnen trekken. Deze conclusie hebben we verder uitgeschreven. We kijken bovendien terug op onze samenwerking aan dit verslag en op de manier hoe we dit verslag tot stand hebben gebracht (het proces). Dit wordt beschreven in de reflectie. II

31 Voorwoord We zullen ons eerst even voorstellen. Wij zijn Anne Siersema en Pieper. We zitten in het examenjaar 6 vwo van de scholengemeenschap De Nieuwe Veste te Coevorden. Voor je zie je ons profielwerkstuk Zoals het biologische klokje thuis tikt, tikt het ook op school!. Wij zullen eerst een korte uitleg geven waarom wij dit onderwerp hebben gekozen voor ons profielwerkstuk. Ten eerste moesten wij een vak kiezen dat wij erg interessant vonden. Wij hebben gekozen voor het vak biologie. Om tot een goed onderwerp te komen, hebben we in eerste instantie veel op het internet gezocht en in boeken gekeken. Ook hebben we gesprekken gehad met onze begeleider, meneer Boekelman. Via meneer Boekelman kwamen we aan het adres van een oud-leerling van de Nieuwe Veste, namelijk Lana Otto. Zij gaf ons een paar interessante onderwerpen. Uit die onderwerpen hebben we uiteindelijk gekozen voor het onderwerp de biologische klok. We hebben dit gekozen, omdat we er eigenlijk nooit zo over hebben nagedacht hoe het komt dat we moe worden, wakker worden en honger krijgen. Bovendien is het een heel breed onderwerp. Het is overal bij betrokken: van genniveau tot ons gedrag. Dit sprak ons erg aan. Ook leek het ons erg leuk om een onderzoek erbij te houden wat ook met ons te maken heeft. Dit is het perfecte onderwerp daarvoor. Zo zijn we van plan om te onderzoeken wat voor invloed het tijdschema heeft op de schoolprestaties van leerlingen met betrekking tot de biologische klok. Dit onderzoek is uiteindelijk ook gelukt en kun je lezen in ons werkstuk De invloed van chronotype en tijdstip van de dag op schoolprestaties. Het is dus niet alleen een interessant onderwerp, maar het heeft ook veel betrekking op onszelf. Graag willen wij een dankbetuiging geven voor de mensen die aan de totstandkoming van ons profielwerkstuk hebben bijgedragen. We zouden graag willen beginnen met Lana Otto, die ons erg heeft geholpen met het bedenken van een onderwerp. Ook heeft ze ons in contact gebracht met Vincent van der Vinne (MSc), die ons samen met Giulia Zerbini (MSc) erg heeft geholpen. Daarom zouden wij Vincent en Giulia willen bedanken voor al hun hulp. Met name voor het mogen gebruiken van hun enquête en voor het helpen met het verwerken van deze enquêtes. Parya, Suzanne, Lieke en Yannick willen we bedanken voor het gebruiken van hun account op de site Researchtool.nl, ook al hebben we deze site uiteindelijk niet meer gebruikt. Tevens willen wij alle leerlingen van heel havo en vwo bedanken voor het invullen van de enquête. Daarnaast zouden we graag alle leraren van havo en vwo bedanken voor het beschikbaar stellen van hun les waarin wij de leerlingen de enquêtes konden laten invullen. Bovendien zijn we ze zeer dankbaar dat ze de moeite hebben genomen om ons de cijfers van de leerlingen te sturen. En als laatst, maar absoluut niet te vergeten, willen we natuurlijk onze begeleider, meneer Boekelman, bedanken. Wij hebben vaak gesprekken met hem gehad, wat ons erg heeft geholpen. Bovendien is hij altijd heel enthousiast en dat enthousiasme heeft hij helemaal op ons overgebracht. We zijn super blij dat we hem als begeleider hebben gekregen en dat hij zijn tijd in ons profielwerkstuk heeft willen steken. III

32 Ten slotte willen wij onze samenwerking aanhalen. Door alle deelonderwerpen te verdelen en door goed overleg hebben wij dit profielwerkstuk kunnen waarmaken. We hebben met heel veel plezier aan dit verslag gewerkt. Ook hebben we heel veel geleerd van ons onderzoek. We hopen daarnaast dat we door middel van dit werkstuk u, als lezer, informatie kunnen bieden over de biologische klok en we wensen je hierbij alvast veel leesplezier. Anne Siersema Pieper December 2013 IV

33 Inhoudsopgave Samenvatting... II Voorwoord... III Inhoudsopgave... V Inleiding Biologische klok en de werking ervan Melatonine Zeitgebers Ritme en tijdsduur Dag van Gemma Chronotype Gemiddelde slaaplengte Biologische ritmes Beïnvloeden van de biologische klok Ploegendienst Jetlag Sociale jetlag Overgang naar zomer- en wintertijd Leeftijd Behandelingen Lichttherapie Melatonine behandeling Ideale schoolritme Conclusie Reflectie Oriënteren Uitvoeren Terugkijken Bronvermelding Bijlagen Bijlage 1. Werkwijze Experiment Bijlage 2. Deelvragen en presentatievorm Bijlage 3. Plan van aanpak Bijlage 4. Logboek V

34 Inleiding De biologische klok tikt altijd en beïnvloedt ons leven. Maar wat is de biologische klok precies? De biologische klok is, in het kort, een mechanisme in je hoofd dat er voor zorgt dat je moe wordt, wakker wordt, honger krijgt en het zorgt voor veel meer processen in je lichaam. Processen zoals het regelen van de bloeddruk, de lichaamstemperatuur, etc. Deze klok werkt op basis van prikkels als licht en heeft een ritme van ongeveer 24 uur. Bij veel mensen loopt de biologische klok uit de pas. Dit zie je ook vaak bij scholieren. Scholieren, zoals wij, zijn meestal avondmensen en krijgen vaak te weinig slaap, waardoor ze zich niet goed kunnen concentreren in de ochtend. Hierdoor zouden onder meer de cijfers van de scholieren lager kunnen zijn. Maar is dit ook zo? Onze onderzoeksvraag luidt dan ook: In hoeverre heeft de biologische klok invloed op de schoolprestaties? Het antwoord op deze vraag kun je lezen in ons onderzoeksrapport. We hebben er voor gekozen om dit onderzoeksrapport apart van dit literatuurverslag te houden, omdat het, naar onze mening, op deze manier beter uitgelicht wordt en het gemakkelijker is na te slaan. Ons allereerste onderzoek staat wel in dit verslag. Bij dit onderzoek liepen we tegen een aantal problemen aan, waardoor we hier uiteindelijk niet mee verder zijn gegaan, ook al zijn we er veel tijd aan kwijt geraakt. De werkwijze van dit onderzoek kun je terugvinden in bijlage 1. De werkwijze van het tweede onderzoek kun je lezen in het onderzoeksrapport. Dit literatuurverslag geeft de onderbouwing die noodzakelijk is voor ons onderzoeksrapport en daarnaast de verschillende facetten van de biologische klok weer. We hopen dat onze informatie in dit literatuurverslag en onze manier van onderzoek doen op een duidelijke wijze is verwoord en dat het daardoor een heldere blik op ons onderzoek zal geven. 1

35 1. Biologische klok en de werking ervan Elk mens heeft een biologische klok. Een biologische klok, die een onmisbare rol speelt in ons lijf, is een mechanisme dat ervoor zorgt dat een groot aantal belangrijke lichaamsfuncties volgens een vast ritme plaatsvinden. Ons lichaam houdt namelijk van een zekere regelmaat. Ons lichaam voelt zich het fijnste bij vaste tijden wanneer je gaat eten, gaat slapen en wakker wordt. Al is dat soms moeilijk te accepteren in deze drukke maatschappij waarin alles op elk moment van de dag mogelijk is. De biologische klok bepaalt niet alleen ons slaap- en waakritme, maar regelt bijna alle processen in ons lichaam, denk aan spijsvertering, bloeddruk of nier-werking. Dit betekent ook dat de cellen in ons lichaam gedurende de dag meer of minder gevoelig zijn voor bepaalde stoffen. De werking van een medicijn of een giftige stof wordt dus ook beïnvloed door de klok. De term biologische klok kende men al lang; nu weten we ook waar die klok zit: het is een minuscuul stukje hersenweefsel van circa cellen groot dat zich vlak boven het chiasma opticum, de plek waar de oogzenuwen elkaar kruisen, bevindt (Fahey, How Your Brain Tells Time, 2009). De suprachiasmatische nucleus, kortweg SCN, is niet groter dan een kwart kubieke millimeter. Doordat deze zo dicht bij de oogzenuw zit krijgt hij directe informatie vanuit de ogen. Als er bijvoorbeeld licht via een zenuwbaan binnenkomt, kan de SCN de hersenen informatie geven over het moment van de dag en nacht. Doordat er verscheidene directe en indirecte verbindingen tussen het netvlies van onze ogen (retina) en de SCN bestaan, beïnvloedt de aanwezigheid van licht in de omgeving de mate waarin bepaalde neurohormonale systemen actief zijn. Zo worden onze circadiane ritmes, de biologische ritmes die niet precies 24 uur duren, gelijkgezet met het 24- uursritme van onze omgeving (meer informatie over biologische ritmes, zie hoofdstuk 2.4). De hypothalamus heeft alles dus onder regie. Dit maakt het voor ons gemakkelijker om elke dag hetzelfde ritme aan te houden. Figuur 1. De ligging van de suprachiasmatische kern (Jetlag en Ploegendiensten). 2

36 1.1. Melatonine Melatonine is een slaaphormoon dat een belangrijke rol speelt in het reguleren van ons slaapen waakritme. Het wordt geproduceerd door de pijnappelklier, het Nederlandse woord voor epifyse (Reiter, melatonin: cell biology of its synthesis and of its physiological interactions, 1991). De epifyse is een kliertje ter grote van een erwt. Licht, zonlicht of licht van een lamp beïnvloedt onze melatonineproductie. Lichtprikkels bereiken vanuit de retina via een zenuwbaan de SCN, die via het sympathisch zenuwstelsel met de epifyse verbonden is. Als gevolg hiervan wordt de melatonineproductie minder. Licht fungeert namelijk als een rem op de productie van melatonine. Figuur 2. De structuurformule van het hormoon melatonine. Scheikundige naam: N-acetyl-5-methoxytryptamine. Molecuulformule: C13H16N2O2 (Helmenstine, Melatonin Chemical Structure) Bij het vallen van de nacht begint de productie van melatonine toe te nemen, waardoor ons lichaam weet dat het tijd is om te gaan slapen (Lewy, Light suppresses melatonin secretion in humans, 1980). In de ochtend is er een flinke hoeveelheid licht nodig om ons goed wakker te krijgen. Voldoende licht stopt onmiddellijk de melatonineproductie (Melatonin production falls if the lights are on, 2011). De lage melatoninespiegel vertelt het lichaam dat de dag is begonnen. Dit verklaart het duidelijke circadiane ritme in de melatoninespiegel, met een scherpe, hoge piek na het invallen van de nacht en een erg lage melatonineproductie overdag (zie figuur 3). De nachtelijke melatoninepiek fungeert als een ijksignaal dat leidt tot een synchroon dag- en nachtritme van de organen. Dit zie je ook terug bij nachtdieren. Bij nachtdieren, zoals ratten, vertoont de melatonineafgifte een piek van het vallen van de avond. Melatonine is dus een specifiek signaal van de nacht en niet van de slaap. Wij worden er wel slaperig van, omdat onze biologische klok zo is ingesteld. Maar het is geen slaapmiddel, want nachtdieren worden er niet slaperig van. Anders kon het niet zo zijn dat ook bij nachtdieren de melatonineafgifte een piek vertoont bij het vallen van de avond. Melatonine speelt ook een erg belangrijke rol bij seizoensritmes. In de winterperiode heb je lange, donkere nachten. Wij produceren dan eerder in de avond melatonine dan tijdens een zomeravond. Dat begint als de dagen lengen en is dus gekoppeld aan de licht-donkercyclus. Hierdoor weet het lichaam dat het koude winterseizoen is begonnen (Day Length and Reproduction). 3

37 Figuur uurscyclus van de melatonineproductie (Melatonine: de voordelen en ervaringen, 2009). Via speciale ontvangertjes, de receptoren, bij het hart laat het melatonineniveau ons in de ochtend weten dat de bloeddruk omhoog moet en het vertelt de lever s avonds dat de lichaamstemperatuur naar beneden mag (Benloucif et al., Stability of Melatonin and Temperature as Circadian Phase Markers and Their Relation to Sleep Times in Humans, 2005). Via receptoren bij de blaas krijgt deze de boodschap zich tijdens de nacht gedeisd te houden, omdat we ongestoord willen slapen zonder telkens een bezoek aan het toilet te hoeven brengen. Figuur 4. Het doorgeven van signalen naar het lichaam, aangestuurd door licht. De retina vangt het licht op en stuurt via zenuwen een prikkel door naar het SCN, die via het sympathisch zenuwstelsel verbonden is met de epifyse (Strobbe, De invloed van visuele stoornissen op het slaap-waakritme, 2008/2009). 4

38 In het kort is de biologische klok dus de SCN, de epifyse en de melatoninespiegels. De SCN kunnen we vergelijken met het uurwerk van ons biologische kloksysteem. De epifyse (pijnappelklier) vormt vervolgens de wijzerplaat terwijl de melatoninespiegels als wijzers fungeren. Deze vertellen ons immers wanneer het tijd is om te gaan slapen of te gaan eten. 1.2 Zeitgebers (Glorieux, De 24 uur van Vlaanderen, 2006) Wat zou er gebeuren met je biologische klok als je met een raket de ruimte in wordt geschoten? Zou ons klokje nog steeds in 24 uur rond zijn? In een raket is namelijk geen dagen nachtwisseling en als je je horloge ook thuis zou laten, heb je helemaal geen herkenningstekens waaraan je kunt zien hoe laat het is. Dit vonden Aschoff en Wever een interessant onderwerp, dus ze dachten: Laten we daar onderzoek in gaan doen!. Hieruit is een beroemd onderzoek ontstaan. Dit onderzoek leggen we hieronder uit. Proefpersonen verbleven in een volledig van tijd geïsoleerde bunker, in de bossen van het Beierse Andechs. Ze mochten zelf bepalen wanneer het licht aan of uitging, wanneer ze aten en wanneer ze wilden slapen. De proefpersonen bleken nog steeds een bioritme te hebben, maar dat verschoof elke dag ongeveer één uur, één uur achteruit. Ze gingen elke dag een uurtje later eten, een uurtje later slapen et cetera, zonder dat ze het zelf doorhadden. Uit deze proef hierboven en natuurlijk vele andere experimenten die er gedaan zijn, is gebleken dat de mens een dagritme heeft van vierentwintig uur en elf minuten. Dit is een gemiddelde en het kan dus per mens verschillen. Bovendien leven mensen altijd in het vierentwintig-uurs ritme en gaan ze enkel het interne biologische-klokritme volgen als er geen herkenningspunten zijn waarop de interne biologische klok zich kan aanpassen. Deze herkenningstekens noem je zeitgebers of op zijn Nederlands omgevingsfactoren. Ze beïnvloeden de interne biologische klok, waardoor de interne biologische klok gelijk blijft staan met de omgeving. Daardoor wordt voorkomen dat we uiteindelijk niet in het donker moeten leven, omdat ons klokje dat nu eenmaal wil. De belangrijkste zeitgeber is licht. Dit is een natuurlijke zeitgeber. Wanneer het donker wordt, willen we slapen en we worden wakker wanneer de zon aan de hemel staat. Andere belangrijke sociale zeitgebers zijn onze eigen lichamelijk activiteit, omgevingstemperatuur, voedingspatronen, medicatie en sociale interacties. 5

39 2. Ritme en tijdsduur De biologische klok van de mens wordt geregeld door een piepklein onderdeeltje in onze hersenen genaamd suprachiasmatische nucleus (SCN), zoals in hoofdstuk 1 ook al was aangegeven. Hierdoor kunnen we schatten hoe laat het is zonder op de klok te kijken. Helaas is ons interne uurwerk niet zo nauwkeurig, waar de dag en nacht een 24-uursritme volgt, doet dit klokje er gemiddeld iets langer over dan 24 uur (Okawa et al., Circadian rhythm sleep disorders, 2007). Daarom moeten we dit klokje gelijk zetten met de omgeving, dat met een mooi woord entraineren heet. Dit wordt gedaan met behulp van de eerder genoemde zeitgebers (tijdsaanduiders), zoals het moment dat de zon opkomt en ondergaat, maar ook de tijd dat we eten en naar school gaan (Ehlers, Social zeitgebers and biological rhythms, 1988). Wanneer je naar dieren kijkt, zie je heel duidelijk dat zij zich entraineren. Dit is noodzakelijk om aan voedsel te komen en veilig te kunnen slapen. Neem een voorbeeld aan nachtdieren: zij zouden overdag moeilijk aan voedsel komen, en leven dus graag in het donker. Uitslapen? Nee, zeker in tijden van schaarste verkleint het de overlevingskans. Wij mensen komen echter ook aan voedsel en licht wanneer wij s nachts zouden leven. Bovendien kunnen wij overdag ook slapen zonder opgegeten te worden. Dit samen zorgt ervoor dat we zo n twee uur meer zijn gaan slapen. Ook zijn we later gaan opstaan: als de zon bijvoorbeeld om vijf uur opkomt, slapen we er dwars doorheen en worden we om acht uur pas gewekt door onze trouwe wekker. Toch zijn ritmes nog steeds belangrijk voor ons lichaam en veel van die processen zijn niet veranderd, zoals de hormonen en verbranding. Deze werken allemaal nog via onze biologische klok. Voor de verschillende soorten ritmes, zie hoofdstuk

40 2.1 Dag van Gemma Figuur 5. De dag van Gemma (Holden, The Molecular Metronome). We zullen hier een dag van Gemma laten zien, die in dit voorbeeld een doorsnee mens voorstelt. We beginnen op het tijdstip wanneer het de volgende dag wordt, dus om uur, dus middernacht. Tijd Laagste bloeddruk en redeneervermogen Veel concentratie van hormoon prolactine in bloed Hoogste huidceldelingsnelheid Grootste melatonineconcentratie in bloed Laagste lichaamstemperatuur en ademcapaciteit 4 tot 5 uur voor Bijnieren pompen cortisol (energiedrankje) in bloed ontwaken Hartslag en bloeddruk gaat omhoog Na 7,8 uur slapen Openen ogen en daarna ontbijt + ontlasting Toename delingssnelheid van beenmergcellen beter immuunsysteem Lichaam zet voedsel het best om in energie. Testosteronspiegel het hoogst Beste concentratievermogen en kortetermijngeheugen lunch s middags Minste aandacht Hoogste cholesterolspiegel Beste coördinatie en snelste reactietijd 7

41 Namiddag en begin Hoogste hartslag beter gebruik van zuurstof beste avond spierprestatie Diner Beste smaak en reuk Hoogste temperatuur en bloeddruk Schemering Melatonineproductie Bloeddruk, hartslag, immuunsysteem gaan omlaag Slapen Testosteronspiegel (man) het laagst Laagste cortisolconcentratie Tabel 1. De biologische klok van de gemiddelde mens. In het schema zie je direct dat men zich het best kan concentreren en het beste kortetermijngeheugen heeft tussen negen en elf uur s ochtends. Dit is dan echter wel op voorwaarde dat men een gezond ontbijt heeft gehad en rond een uur of half zeven is opgestaan. Dat zou betekenen dat je rond deze tijdstippen het beste les kan hebben op school. Alleen deze tabel geldt voor volwassenen. En aangezien jongeren een avondmens zijn, zou het heel goed kunnen dat hun concentratieoptimum op een veel later tijdstip van de dag zit. 8

42 2.2 Chronotype Ieder mens heeft een eigen chronotype; welk chronotype iemand vertegenwoordigt is in iemands genen vastgelegd. Het chronotype is je natuurlijke voorkeur om een ochtend- of avondmens te zijn. Ochtendmensen hebben een ritme dat iets korter is dan vierentwintig uur, waardoor ze al snel op hun optimum zitten. Een dag is ook eigenlijk te lang voor ochtendmensen. Hierdoor zijn zij s avonds eerder moe en zijn zij s ochtends weer vroeg actief. Voorbeelden van echte ochtendmensen zijn Edison en Churchill. Zij hadden bovendien aan een paar uur slaap per nacht voldoende. Bij avondmensen duurt de biologische klok iets langer dan vierentwintig uur. Bij een echte avondmens kan de biologische klok ongeveer 26 uur duren. Zijn temperatuurcurve is dan ook zo n twee uur naar achteren geschoven, vergeleken bij een kortslaper. Een dag is hierdoor te kort voor ze, waardoor ze s avonds langer actief zijn en s ochtends moeite hebben om op gang te komen. Het chronotype wordt vaak uitgedrukt in MSFsc. Dit staat voor midsleep on free days, sleepcorrected (Roenneberg et al., Epidemiology of the human circadian clock, 2007). Het getal staat voor het uur (in a.m.) dat je midden van je slaap is tijdens je vrije dagen met een correctie voor de extra slaap die je krijgt, omdat je op werkdagen te weinig slaapt. Hoe lager je MSFsc is, des te meer je een ochtendmens bent en hoe hoger je MSFsc is, des te meer je een avondmens bent. Het MSFsc loopt, op enkele uitzonderingen na, van 2.00 a.m. tot a.m. met een piek bij 4.30 a.m. (zie figuur 6 hieronder). Figuur 6. Het chronotype van Europa. Meer dan zestig procent heeft zijn midden van zijn slaap tussen 3.30 a.m. en 5.30 a.m. Dus een chronotype tussen 3,5 en 5,5 (Roenneberg et al, Epidemiology of the human circadian clock, 2007). 9

43 2.3 Gemiddelde slaaplengte In dit onderstaande grafiekje zie je hoe lang mensen gemiddeld slapen. Hierin zie je ook dat de slaapduur per mens heel erg kan verschillen. De slaapspecialisten adviseren je altijd om minstens acht uur te slapen. Maar nu is de vraag: De mensen die vier tot vijf uur slapen, zijn die meer slaap nodig, maar trekken ze zich daar niets van aan en doen liever wat anders dan slapen, óf hebben die genoeg aan vier tot vijf uur?. Dit is een moeilijke vraag om te beantwoorden. Een andere moeilijke vraag is of minder slaap juist een hogere of een lagere levensverwachting heeft. Figuur 7. De slaaplengte van de bevolking in Europa. Het val op dat er veel meer mensen onder de acht uur slapen dan boven de acht uur (Roenneberg et al, Epidemiology of the human circadian clock, 2007). Zelf verwachten we dat er sommige mensen zijn die aan vier of vijf uur slaap per dag genoeg hebben. Deze mensen zullen dus ook geen lagere levensverwachting hebben. Maar er zijn echter ook mensen die zes tot zeven uur per dag slapen, terwijl ze meer zouden moeten slapen om aan hun slaapbehoefte te voldoen. Deze mensen zouden door het niet luisteren naar het lichaam en alsnog koppig te weinig slapen wel een lagere levensverwachting krijgen. Waarschijnlijk is deze hypothese gedeeltelijk waar, maar dit is zoals we al eerder hebben gezegd een moeilijke vraag en kunnen we daardoor niet met alle zekerheid bevestigen. Wel kunnen we hieronder resultaten van onderzoeken zetten waar je dus wel voorzichtig conclusies uit kunt trekken. Eén van de onderzoeken die we hier behandelen, is het onderzoek van professor Kripke. Hij heeft zes jaar lang, samen met nog veel meer onderzoekers, het verband tussen de levensverwachting en het gemiddeld aantal uur slaap per dag van een persoon onderzocht. Dit onderzoek heeft hij bij één miljoen volwassenen met leeftijden tussen de 30 en 102 afgenomen. Hieruit bleek dat vrouwen die tussen de 3,5 en 4,5 uur per dag sliepen een hogere levensverwachting hadden dan vrouwen die meer dan 7,5 uur per dag sliepen. Ook bij mannen werd dit onverwachte resultaat verkregen, maar bij hen was het verschil tussen de beide groepen aanzienlijk kleiner (Kripke et al., Mortality Associated with sleep duration and 10

44 Insomnia, 2002). De conclusie die je hieruit kunt trekken, is dat mensen die veel slapen een lagere levensverwachting hebben dan mensen die weinig slapen. Maar er is veel kritiek op dit onderzoek te geven. Zo blijkt dat Kripke veel oude en zieke mensen heeft gebruikt. Het klinkt dus logisch dat zij eerder dood gaan en meer slapen. Ook moesten de mensen zelf aangeven hoe lang ze hebben geslapen en je weet van jezelf wel hoe moeilijk het is om te bepalen hoe lang je hebt geslapen. En al zal je het weten, wie zegt dat de mensen niet hebben gelogen? Tevens wat hierboven niet is aangegeven, maar wel uit het onderzoek is gebleken, is dat je volgens het onderzoek met zeven uur slaap per nacht het oudst wordt. Terwijl bij de meeste onderzoeken blijkt dat dit iets meer dan acht uur is. Een ander onderzoek is het onderzoek van Chiara Cirelli uit Noord-Amerika. Zij deed onderzoek met fruitvliegjes. Hieruit bleek dat er ook fruitvliegjes zijn die in plaats van het gebruikelijke negen tot vijftien uur, maar vier tot vijf uur sliepen. Zij kwam er onder meer achter dat dit te maken heeft met een mutatie aan het zogenoemde Shaker gen, gelegen op het X-chromosoom. Je kunt denken dat het voor fruitvliegjes ideaal is om korter te slapen, omdat ze dan meer kunnen eten en langer alert blijven. Maar het bleek dat fruitvliegjes met zo n mutatie gemiddeld twee weken korter leefden dan vliegjes die geen mutatie aan het Shaker gen hadden (Cirelli et al., Reduced sleep in Drosophila Shaker mutants, 2005). Dit lijkt weinig, maar fruitvliegjes leven slechts drie tot vier maanden leven. Als je dit terugrekent naar mensenjaren blijkt dat ze maar liefst tien jaar korter leven! Als je gelooft dat het lichaam van fruitvliegjes en het lichaam van de mens hetzelfde werken op het gebied van slaap en levensduur is het dus goed om veel te slapen. Er zit alleen een grote maar aan! Professor Coenen is namelijk van mening dat gemiddeld 6,5 tot 7,5 uur slaap het beste is (Lijden, Minder slapen dan leef je langer, 2006). Het is relatief kort vergeleken met de ten minste acht uur slaap die wordt aanbevolen. Maar met dit aantal uur houd je je precies aan de klok van de aarde en slaap je dus als het donker is en ben je wakker als het licht is. Hierdoor stel je ook nog je eigen biologische klok tevreden, omdat hij zich kan aanpassen aan de omgevingsfactoren. 11

45 2.4 Biologische ritmes In ons lichaam heb je meerdere soorten biologische ritmes. De circadiane ritmes of dag- en nachtritmes doen er vierentwintig uur over om rond te zijn (circa betekent ongeveer, dies staat voor dag in het Latijn). Voorbeelden van circadiane ritmes zijn lichaamstemperatuur, bloeddruk, momenten dat je naar de wc moet, inslapen, wakker worden en gevoeligheid voor pijn. Maar ook onze reactiesnelheid, geheugen, concentratie en aandacht doen het op het ene moment beter dan op het andere. Circadiane ritmes in ons lichaam komen natuurlijk tot stand in ons lichaam, maar worden ook beïnvloed door signalen uit de omgeving, de zogenaamde zeitgebers. Eén van de belangrijkste zeitgebers is licht. Onze biologische klok stuurt ons circadiane ritme. De suprachiasmatische nucleus (SCN) reguleert namelijk de timing van de circadiane ritmes. Hierdoor brengt de SCN de noodzakelijke ritmische variatie in het verloop van bepaalde lichaamsprocessen. Circadiane ritmes zijn erg belangrijk voor het goed functioneren van het lichaam. Ze beïnvloeden ons slaap- en waakritme, hormoonafgifte, lichaamstemperatuur en andere belangrijke lichaamsfuncties. Het circadiane ritme van lichaamstemperatuur zorgt er bijvoorbeeld voor dat s nachts de temperatuur daalt. Dit is een van de redenen waarom veel mensen moeite hebben met inslapen direct volgend op activiteiten die de lichaamstemperatuur verhogen, zoals een heel warm bad of sporten. De circadiane ritmes kunnen ook onze stemming en gedrag beïnvloeden. Een voorbeeld hiervan is dat we gemakkelijker opstaan als het buiten licht is en beter in slaap vallen als het donker is. Er zijn cycli die korter duren dan een dag in ons lichaam. Alle cycli die korter duren dan vierentwintig uur worden ultradiane ritmes genoemd. Zo heb je bijvoorbeeld je REM-slaap die negentig minuten duurt (Hobson et al., The cognitive neuroscience of sleep, 2002). Terwijl je hartslag meestal veertig tot zestig keer per minuut slaat (Vorvick, Pols, 2013). Maar er zijn ook cycli die langer duren dan vierentwintig uur. Dit noem je de infradiane ritmes. Hierbij kan je denken aan de menstruatie van de mens, die een gemiddelde cyclus heeft van 28 dagen (Widmaier et al., Vander's Human Physiology, 2010). 12

46 3. Beïnvloeden van de biologische klok De individuele verschillen in de wensen van onze biologische klok maakt het voor veel mensen lastig om de biologische ritmes aan te passen aan de omgevingsinvloeden. Op elk moment van de dag probeert ons lichaam adequaat te reageren op de signalen van buitenaf die vertellen wat de bedoeling is. Ons hardwerkende lijf tracht steeds weer in te schatten of het tijd is om te slapen, te eten of de lichaamstemperatuur te laten zakken. De individuele verschillen zorgen er uiteraard voor dat het ene lichaam minder moeite heeft zich aan de omgeving aan te passen dan het andere lichaam. Hoe constanter de zeitgeber, hoe makkelijker ons lichaam zich aanpast en hoe beter we functioneren. Maar er zijn zoveel zeitgebers, die ook nog eens lang niet allemaal constant zijn, dat het niet verwonderlijk is dat onze biologische ritmes gemakkelijk ontregeld zijn. In dit hoofdstuk bespreken we dan ook hoe de biologische klok vaak ontregeld raakt. 3.1 Ploegendienst Ten eerste kan de biologische klok ontregeld raken door bijvoorbeeld altijd laat naar bed te gaan of in ploegendienst te werken. In ploegendiensten werken is een van de meest bekende ontregelingen van de bioritmiek. Je begint bijvoorbeeld met een nachtdienst, dan een dagdienst en vervolgens weer een avonddienst. Hierdoor heeft het lichaam, op basis van ons activiteiten- of voedingspatroon, geen idee meer wanneer het daadwerkelijk dag of nacht is. Fabel: Ik heb geen moeite met ploegendiensten, ik slaap binnen vijf minuten in! Wanneer je in minder dan vijf minuten in slaap valt, is dat meestal het gevolg van een slaaptekort: we spreken dan over slaapdeprivatie. De ideale inslaapduur is tussen de tien en vijftien minuten. In dat geval ben je moe genoeg om gemakkelijk in slaap te kunnen vallen, maar niet zo uitgeput dat je overdag in slaap valt (Lucius, Was het maar weer lente, 2012). Het gevolg hiervan is dat je niet meer goed kan slapen, maar je bent ook niet helemaal wakker meer. Een vaag hongergevoel maakt zich van ons meester omdat het lichaam niet goed weet wanneer het etenstijd hoort te zijn, hierdoor hebben mensen die in ploegendienst werken vaker last van obesitas en diabetis (Crispim et al., Hormonal appetite control is altered by shift work: a preliminary study, 2011). Mensen die in ploegendiensten kunnen bovendien last hebben van clusterhoofdpijn, vermoeidheid en stress (Beck et al., Management of cluster headache, 2005). Tevens kunnen de seksuele prestaties achteruit gaan (Fido et al., Detrimental effects of variable work shifts on quality of sleep, general health and work performance, 2008). 3.2 Jetlag Ten tweede brengt een jetlag (klein of groot) hetzelfde effect teweeg. Dit zie je terug bij topsporters. Het blijkt namelijk dat topsporters van de Amerikaanse oostkust significant meer wedstrijden aan de westkust te verliezen (Jehue et al., Effect of time zone and game time changes on team performance: National Football League, 1993). Hetzelfde geldt voor Europese sporters die naar het oosten vliegen. Bij een jetlag is het circadiane ritme van alle belangrijke lichaamsprocessen verstoord, doordat je te snel tijdzones overbrugt. Je hebt te 13

47 weinig tijd om je aan de nieuwe omstandigheden aan te passen. De zon begint op een geheel ander tijdstip te schijnen en dat maakt ons lichaam flink in de war. Het duurt dan ook een paar dagen tot een week voordat het lichaam er gewend is geraakt en is aangepast aan de nieuwe dag- en nachttijden. 3.3 Sociale jetlag Uit onderzoek is gebleken dat bij twee derde van de mensen de biologische klok uit de pas loopt. Dit heeft te maken met een storing tussen de sociale klok en de biologische klok. De sociale klok wordt vooral geleid door verplichtingen van onszelf. Bijvoorbeeld dat men om half zes gaat eten of de kinderen naar school moet brengen om 8 uur s ochtends. Er worden dus veel eisen gesteld door werk, school en activiteiten daarbuiten. Op deze manier ontstaat er een sociale jetlag, omdat de sociale klok en de biologische klok niet gelijk op gaan. Figuur 8. Verschil tussen de sociale klok en de biologische klok (Roenneberg et al, Social Jetlag and Obesity, 2012) Het fenomeen dat je maandag meer moeite hebt met opstaan vergeleken met de rest van de dagen in de week is waarschijnlijk heel herkenbaar voor iedereen. Dit staat ook in verband met de sociale jetlag. Sommige mensen hebben hier meer last van dan anderen. Dit komt doordat mensen grote verschillen vertonen in de gewenste tijd van hun slaap en activiteit. Dit zogenaamde "chronotype" wordt grotendeels geregeld door de circadiane klok. Zowel genetische variaties in genen en omgevingsinvloeden dragen bij aan de verspreiding van chronotypes in een bepaalde populatie, van extreem vroege types naar extreem late types. De meerderheid van de mensen bevindt zich tussen deze uitersten. Mensen met een vroeg chronotype, of ook wel in de omgangstaal leeuweriken genoemd, worden spontaan vroeg wakker en vinden het moeilijk om laat op te blijven in de avond. Terwijl late chronotypes, oftewel uilen, laat naar bed gaan en er ook weer laat uitgaan. Late chronotypes vertonen de grootste verschillen in hun slaaplengte tussen werk- en vrije dagen dat leidt tot een aanzienlijke slaapschuld op werkdagen (Wittmann et al., Social jetlag: misalignment of biological and social time, 2006). Voor meer uitleg over chronotypes, zie 2.2 chronotype. 14

48 Kortom, het tijdverschil tussen werk- en vrije dagen, tussen de sociale klok en de biologische klok, wordt ook wel sociale jetlag genoemd. Er zijn veel gevolgen van een sociale jetlag. Zo leidt een sociale jetlag net zoals de gewone jetlag tot een grotere kans op kanker, een hogere bloeddruk, diabetes, hart- en vaatziekten, depressie en nog andere gezondheidsproblemen. Ook heeft men meer kans op obesitas (Roenneberg, Social jetlag and obesity, 2012). Vandaag de dag zijn er steeds meer mensen met een sociale jetlag. Dit komt doordat we door moderne technologieën niet meer zo afhankelijk zijn van daglicht, de belangrijkste zeitgeber. Elektriciteit is een voorbeeld wat hier voor zorgt. Ook staan we door de moderne technologieën s ochtend op vaste tijden op. We laten ons nu leiden door de sociale klok, terwijl men vroeger minder last had van een sociale jetlag, doordat mensen opstonden wanneer het licht werd en gingen slapen wanneer het donker werd. Dus vroeger lieten mensen zich nog echt leiden door de biologische klok (Lucius, Was het maar weer lente, 2012). 3.4 Overgang naar zomer- en wintertijd Maar ook de overgang naar zomer- en wintertijd kan de biologische klok van slag brengen. Het duurt dan weer een paar dagen voordat je je weer beter voelt. In de winter kunnen mensen moeilijker opstaan. Dit heeft te maken met de biologische klok. De biologische klok houdt namelijk rekening met je behoeften en wordt erg sterk beïnvloed door (dag)licht. 3.5 Leeftijd Er bestaan flinke individuele verschillen in de voorkeur van de biologische klok van mensen: we hebben niet allemaal hetzelfde chronotype. Zo bestaan er ochtendmensen en avondmensen, zoals al eerder aangegeven is. Mensen zijn vanaf hun geboorte een ochtendmens. Naarmate ze ouder worden, komt hun chronotype steeds hoger te liggen. Dit komt doordat de hersenen een ontwikkeling maken. De biologische klok wordt bij deze verandering mee veranderd, waardoor het dagritme verlengd wordt. Hierdoor worden ze vanaf hun twaalfde een avondmens. Het chronotype blijft stijgen, totdat ze ongeveer hun twintigste levensjaar bereiken. Hier vindt een omslag plaats en worden ze weer langzamerhand steeds meer een ochtendmens. Omdat vrouwen echter iets voor liggen op mannen qua groei en ontwikkeling, verschilt het chronotype ook iets van elkaar. Bij vrouwen is er een piek bij het gemiddelde van 19,5 jaar, terwijl mannen op hun 21e pas de omslag krijgen. Vanaf hun zestigste bereiken de mannen en vrouwen dan het punt dat ze gemiddeld hetzelfde chronotype hadden dan dat ze tien waren (Roenneberg et al., A marker for the end of adolescence, 2004)! Zie voor nadere toelichting grafiek 9. 15

49 Figuur 9. Het gemiddelde chronotype per leeftijd en sekse. Hierin is onder andere te zien dat er een echte piek is rond je twintigste. Ook zie je dat een man van 35 hetzelfde chronotype heeft als een vrouw van 25 (Roenneberg, Internal Time). Er zijn echter wel enkele kanttekeningen te maken bij de vorige alinea. We spreken er namelijk van gemiddeldes. Bij mensen van ongeveer hun twintigste tot hun vijftigste is vijftien procent een ochtendmens en vijfentwintig procent een avondmens. Dit verschilt erg per individu en het is onder meer genetisch bepaald. Het betekent dus niet dat als je op je dertigste een mid-sleep hebt van 5.00 a.m., je op je vijftigste een mid-sleep hebt van 4.0. De kans is groot dat je meer een ochtendmens bent geworden, maar voor hetzelfde geld is je chronotype helemaal niet veranderd of ben je zelfs meer een avondmens geworden. Dus de biologische klok verandert wel degelijk naarmate men ouder wordt. Niet alleen het veranderen van ochtendmens naar avondmens of andersom verandert de biologische klok. Ook speelt leeftijd een belangrijke rol in de behoefte aan en gevoeligheid voor zeitgebers. Als je kijkt naar de zeitgeber temperatuur, dan zie je dat gemiddeld genomen jongvolwassenen goed bij een temperatuur slapen tussen de 18 en 30 graden. Bij ouderen is het bereik van deze comfortzone veel kleiner, namelijk tussen de 23 en 25 graden. Dit draagt mede bij aan de slaapproblemen die ouderen vaak ervaren (Lucius, Was het maar weer lente, 2012). 16

50 Figuur 10. Nachtelijke Melatoninespiegels gedurende het leven (Melatonine: Waarom werkt melatonine zo goed). Ook verandert de melatoninecurve tijdens je leven. Normaal gesproken begint de melatonineproductie bij een volwassene tussen en uur op gang te komen. Om ongeveer drie uur s nachts wordt het maximum bereikt en om ongeveer 8.00 uur s morgens is men weer terug op de basiswaarde. Bij basisschool leerlingen is dit anders. Hierbij komt de melatonineproductie al tussen en uur op gang. Op puberleeftijd vinden veranderingen in het ritme van de melatonineproductie en in de hoeveelheid melatonineproductie plaats. Hierdoor gaat hun biologische klok als het ware achterlopen. Ze worden te laat moe, terwijl hun slaapbehoefte groot blijft. Het gevolg hiervan is dat ze vaak langer in hun bed blijven liggen dan dat ze gewend waren. Maar dit is niet het enige dat verandert gedurende het leven als je kijkt naar de melatonineproductie. De melatonineproductie neemt namelijk ook nog af naarmate je ouder wordt (Wetterberg et al., A multinational study of the relationships between nighttime urinary melatonin production, age, gender, body size, and latitude, 1999). Vanaf het moment dat baby s ongeveer drie maanden oud zijn, begint de epifyse met het aanmaken van melatonine (Scott et al., Developing Circadian Rhythmicity in Infants, 2003). Op dit moment, toevallig of niet, slapen de kindjes in de nachten ook langer door en zijn ze overdag meer wakker. Vanaf het moment dat de baby s een jaar oud zijn, slapen ze vrijwel de hele nacht door. Dit komt weer overeen met de productie van melatonine, want die is op dat moment min of meer in zijn circadiane ritme gekomen. De melatonineproductie is als je een kind bent, om precies te zijn rond je tiende, zoals je in figuur 10 kunt zien, erg hoog. Dit is ook nodig, want een kind heeft veel slaap nodig om zich te kunnen ontwikkelen en te kunnen groeien. Mensen boven de 50 jaar ervaren veel veranderingen in hun slaap- en waakritme. Ze slapen in de nacht minder en zijn overdag vaker moe. De oorzaak hiervan is dat de epifyse, die verantwoordelijk is voor de melatonineproductie, niet is ingesteld op de leeftijd die men tegenwoordig kan bereiken. Het gevolg hiervan is dat de melatonineproductie steeds lager en lager wordt waardoor men slechter slaapt. 17

51 4. Behandelingen (Lucius, Was het maar weer lente, 2012) Dat mensen bij het ouder worden minder slapen, vaker wakker worden en vaak moeite hebben met het in slaap komen, heeft deels te maken met het minder goed functioneren van hun biologische klok. Maar ongetwijfeld ook met hun levenswijze; ze komen vaak weinig buiten, waardoor het melatonine continu in het bloed blijf. Hierdoor is men overdag en s nachts wat suffig. Een lichtbehandeling of meer buiten zijn blijkt dan zeer effectief. 4.1 Lichttherapie Aangezien licht een van de sterkste zeitgebers is, is lichttherapie een van de krachtigste manieren om het bioritme te verschuiven. Timing is essentieel bij lichttherapie. Die bepaalt of je het ritme in de goede richting verschuift, of dat er nauwelijks iets zal gebeuren. In sommige gevallen is het erg belangrijk dat verschuivingen geleidelijk plaatsvinden. Ten eerste omdat het lichaam tijd nodig heeft om aan een nieuw ritme te wennen. Ten tweede kunnen sterke verschuivingen tot veel ernstigere verstoringen van de biologische ritmes leiden, soms met vervelende gevolgen. Om het gewenste effect van de therapie te bereiken is daarom soms geduld noodzakelijk. In de behandeling van winterdepressie is vaak veel minder geduld nodig: een tot twee weken lichttherapie is bijna altijd voldoende om prima resultaten te bereiken. Figuur 11. Lichttherapie met een lichtbril (Lichttherapiebril kleurt Blue Monday Green, 2013). Lichttherapie is ook een medicijn dat de biologische klok positief beïnvloedt. Dit gebeurt door je ogen bloot te stellen aan een speciale lichttherapielamp. Deze lamp heeft een hoge lichtintensiteit. 18

52 De hersenen gebruiken het lichtsignaal om het dag- en nachtritme beter te regelen. Functies die je biologische klok regelt, sluiten nu aan op het dagritme. Door het licht wordt men alerter en het hormoon melatonine wordt onderdrukt. Lichttherapie is effectief en gemakkelijk te ondergaan. Lichttherapie werkt niet verslavend en is doorgaans veilig. Over het algemeen schrijft een arts een kuur van vijf tot tien dagen voor, die meestal plaats moet vinden in de ochtend. Tijdens een behandeling kan men bijvoorbeeld gewoon lezen, televisie kijken of computeren. Het licht moet echter wel goed de ogen bereiken. De behandeling duurt, afhankelijk van de lichtsterkte, een half tot twee uur. De lengte van de behandeltijd en de afstand tot de lamp zijn afhankelijk van de gevoeligheid van de ogen, de klachten en het gebruik van medicijnen op dat moment. Lichttherapie heeft wel een aantal mogelijke bijwerkingen. Deze komen echter niet veel voor. Het zijn hoofdpijn, vermoeidheid, droge of juist tranende ogen en roodheid van het gezicht (Mayo Clinic Staff, Light Therapy: Tests and Procedures, 2013). Deze klachten nemen over het algemeen na enkele dagen af en verdwijnen daarna volledig. Bovendien kan lichttherapie ook juist huiduitslag verminderen en het zicht verbeteren (Scheller, Practical aspects of light therapy, 2011). Het is niet verstandig om gebruik te maken van lichttherapie wanneer een patiënt medicijnen gebruikt die een verhoogde gevoeligheid geven van het oog, of wanneer de patiënt een oogziekte heeft. Bij een manisch-depressieve stoornis kan alleen gebruik worden gemaakt van lichttherapie als de patiënt zorgvuldig wordt geobserveerd en begeleid. Bij deze patiënten bestaat namelijk de kans op het ontstaan van een manische periode. Bij mensen die problemen hebben met de regulatie van de biologische klok en hun slaap- en waakritme begint de melatonineproductie veel later dan gemiddeld op gang te komen en wordt ook veel later een maximum bereikt. Inmiddels is het bekend dat dit verschijnsel zelfs al bij zeer jonge baby's kan voorkomen. 4.2 Melatonine behandeling Het is bekend dat door toevoeging van melatonine de biologische klok kan worden beïnvloed. De stof is in veel landen vrij verkrijgbaar. Veel mensen die vliegen gebruiken melatonine om bij tijdsverschillen de biologische klok bij te stellen en een 'jetlag' te voorkomen. Melatoninetoediening kan helpen om het biologische ritme te beïnvloeden, maar het is erg belangrijk dat de juiste timing en dosering worden gebruikt. Het is over het algemeen veilig in gebruik, maar het timen en doseren voor een optimaal resultaat vergen behoorlijk wat kennis en ervaring. Voor het behandelen kan de patiënt op afgesproken tijden op een watje kauwen, waarna in het laboratorium kan worden bepaald wanneer de melatonineproductie van de patiënten op gang komt. Omdat de afwezigheid van licht de aanmaak van melatonine stimuleert, wordt het speeksel vaak verzameld onder gecontroleerde omstandigheden: zonder al te veel licht (dim light). Het tijdstip waarop we een stijging vinden in de melatoninecurve, de zogenaamde dim light melatonin onset (DLMO), is indicatief voor de fase van het bioritme. Dit is het moment waarop de nachtelijke melatonineaanmaak begint te pieken. Dit laatste informeert ons over het lichaamseigen slaapritme. Normaal gesproken treedt de DLMO 19

53 gemiddeld veertien uur na het eerste felle ochtendlicht op. Dit tijdstip kan desgewenst worden aangepast door een adequate behandeling met bijvoorbeeld lichttherapie en toediening van melatonine. Het tijdstip van de blootstelling aan het licht of de inname van melatonine is bepalend voor de richting waarin we het bioritme verschuiven. Met behulp van een phase response curve (PRC) kan het gewenste tijdstip van de interventie worden bepaald. De PRC is een grafiek waarin te zien is welk effect melatonine- of lichttoediening heeft op het biologische ritme. Toediening op een bepaald tijdstip zal het bioritme vooruit (phase advance) en op een ander tijdstip juist achteruit schuiven (phase delay). Terwijl er op weer andere momenten helemaal niets zal gebeuren. Figuur 12. Het effect van melatonine en licht op het dagritme van de biologische klok. Hoe verder de lijn boven de x-as ligt, des te meer wordt door het effect het bioritme vooruit geduwd. Hoe verder de lijn onder de x-as ligt, des te meer wordt door het effect het bioritme achteruit geduwd (Wozniak, Good sleep, good learning, good life, 2012). 20