De meeste mensen die wel eens een nachtje doorhalen zijn bekend met dit gevoel van “uitputting en overprikkeling”. Hoewel het lichaam extreem moe is, voelen de hersenen zich euforisch, versuft en bijna duizelig. Neurobiologen van de Northwestern University ontdekten als eersten wat dit “stomdronken” effect veroorzaakt. In een studie induceerden de onderzoekers een mild, acuut slaaptekort bij muizen en onderzochten vervolgens hun gedrag en hersenactiviteit. Tijdens de fase van acuut slaaptekort nam niet alleen de afgifte van dopamine toe, maar nam ook de synaptische plasticiteit toe – letterlijk het opnieuw bedraden van de hersenen om de uitbundige stemming voor de komende dagen te behouden.

Tekenen van slaaptekort

Deze bevindingen kunnen onderzoekers helpen om beter te begrijpen hoe stemmingen van nature veranderen. Ze kunnen ook leiden tot een beter begrip van de werking van snelwerkende antidepressiva (zoals ketamine) en onderzoekers helpen bij het identificeren van tot nu toe onbekende doelwitten voor nieuwe antidepressiva. De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Neuron. Mingzheng Wu, een postdoc aan de Northwestern University, is de eerste auteur van het onderzoek en professor Yevgenia Kozorovitskiy is de corresponderende auteur.

“Chronisch slaaptekort is goed onderzocht en de schadelijke effecten ervan zijn goed gedocumenteerd,” zei Kozorovitskiy. “Slaaptekort op korte termijn, zoals wanneer een student de hele nacht studeert voor een examen, is echter minder goed onderzocht. We hebben ontdekt dat slaaptekort een krachtig antidepressief effect heeft en de hersenen opnieuw bedraadt. Dit is een belangrijke indicatie van hoe onze alledaagse activiteiten, zoals een slapeloze nacht, de hersenen binnen een paar uur fundamenteel kunnen veranderen.” Kozorovitskiy is een expert in neuroplasticiteit en universitair hoofddocent neurobiologie en Irving M. Klotz Professor aan het Weinberg College of Arts and Sciences van Northwestern University.

Een nieuw experiment

Wetenschappers weten al lang dat acute slaapstoornissen geassocieerd worden met veranderde mentale toestanden en gedragingen. Veranderingen in de slaap en het circadiane ritme bij patiënten kunnen bijvoorbeeld manie uitlokken of soms depressieve episodes omkeren. “Het is interessant dat stemmingsveranderingen na acuut slaaptekort net zo echt aanvoelen bij gezonde proefpersonen als bij mij en vele anderen,” zei Wu. Maar de precieze mechanismen in de hersenen die tot deze effecten leiden, worden nog steeds niet goed begrepen.

Om deze mechanismen te onderzoeken, ontwikkelden Kozorovitskiy en haar team een nieuw experiment om een acuut slaaptekort op te wekken bij muizen die geen genetische aanleg hadden voor humane stemmingsstoornissen. De experimentele opstelling moest zacht genoeg zijn om de dieren geen stress te bezorgen, maar net ongemakkelijk genoeg om te voorkomen dat ze in slaap vielen. Na een slapeloze nacht veranderde het gedrag van de dieren en werden ze agressiever, hyperactiever en hyperseksueler dan de controledieren die een normale nachtrust hadden gehad.

Met behulp van optische en genetisch gecodeerde instrumenten maten de onderzoekers de activiteit van dopamine neuronen, die verantwoordelijk zijn voor de beloningsreactie van de hersenen. Ze ontdekten dat de activiteit hoger was bij de dieren tijdens de korte slaaptekortfase. De onderzoekers waren benieuwd welke specifieke gebieden van de hersenen verantwoordelijk waren voor de gedragsveranderingen en wilden weten of het een groot, uitgezonden signaal was dat de hele hersenen beïnvloedde of dat het iets specifiekers was.

Verhoogde neuroplasticiteit

Kozorovitskiy en haar team onderzochten vier gebieden in de hersenen die verantwoordelijk zijn voor het vrijkomen van dopamine: de prefrontale cortex, de nucleus accumbens, de hypothalamus en het dorsale striatum. Na het controleren van deze gebieden op dopamine-afgifte na acuut slaaptekort, ontdekten de onderzoekers dat drie van de vier gebieden (de prefrontale cortex, de nucleus accumbens en de hypothalamus) hierbij betrokken waren. Het team wilde de resultaten echter verder verfijnen en blokkeerde daarom systematisch de dopamine reacties. Het antidepressieve effect verdween alleen toen de onderzoekers de dopamine respons in de mediale prefrontale cortex blokkeerden. De nucleus accumbens en de hypothalamus bleken daarentegen het meest betrokken bij hyperactief gedrag, maar waren minder gerelateerd aan het antidepressieve effect.

Het antidepressieve effect bleef bestaan tenzij we de dopamine-input in de prefrontale cortex onderdrukten. Dit betekent dat de prefrontale cortex een klinisch relevant gebied is in de zoektocht naar therapeutische doelen. Maar het bevestigt ook het idee dat onlangs is ontstaan in dit veld: dopamine neuronen spelen zeer belangrijke maar zeer verschillende rollen in de hersenen. Ze vormen niet slechts een monolithische populatie die simpelweg beloningen voorspelt.

Terwijl de meeste gedragingen (zoals hyperactiviteit en verhoogde seksualiteit) binnen een paar uur na acuut slaaptekort verdwenen, hield het antidepressieve effect meerdere dagen aan. Dit suggereerde dat de synaptische plasticiteit in de prefrontale cortex mogelijk was toegenomen. Toen Kozorovitskiy en haar team individuele neuronen onderzochten, vonden ze precies dat. De neuronen in de prefrontale cortex vormden kleine uitgroeisels die dendritische stekels worden genoemd, zeer plastische structuren die veranderen als reactie op hersenactiviteit. Toen de onderzoekers een genetisch gecodeerd hulpmiddel gebruikten om de synapsen af te breken, werd het antidepressieve effect ongedaan gemaakt.

Een ontwikkeling om roofdieren af te weren?

Hoewel onderzoekers nog niet helemaal begrijpen waarom slaaptekort dit effect in de hersenen veroorzaakt, vermoedt Kozorovitskiy dat het te maken heeft met evolutie. “Het is duidelijk dat acuut slaaptekort een organisme op de een of andere manier activeert,” zei Kozorovitskiy. “Je kunt je bepaalde situaties voorstellen waarin een roofdier of ander gevaar dreigt en je een combinatie nodig hebt van relatief hoge prestaties en het vermogen om de slaap uit te stellen. Ik denk dat dat hier het geval zou kunnen zijn. Als je regelmatig slaap verliest, treden er verschillende chronische effecten op die consequent schadelijk zijn. Maar tijdelijk kun je je situaties voorstellen waarin het gunstig is om een bepaalde tijd bijzonder alert te zijn.” Kozorovitskiy waarschuwt ook tegen de hele nacht opblijven om slechte stemmingen te verjagen. “Het antidepressieve effect is tijdelijk, en we weten hoe belangrijk een goede nachtrust is,” zegt ze. Het is beter om naar de sportschool te gaan of een mooie wandeling te maken. Slaaptekort kan een negatieve invloed hebben op de gezondheid, vooral op de lange termijn. Het immuunsysteem wordt verzwakt, waardoor je vatbaarder wordt voor infecties. Tegelijkertijd neemt het risico op hart- en vaatziekten zoals hoge bloeddruk, hartaanval en beroerte toe omdat het lichaam onder constante stress staat en ontstekingsprocessen toenemen.

Slapeloze nachten kunnen de gezondheid van het hart in gevaar brengen

Een slechte nachtrust kan leiden tot een verhoging van de bloeddruk diezelfde nacht en de volgende dag. Onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Psychosomatic Medicine biedt een mogelijke verklaring voor het feit dat slaapproblemen het risico op hartaanvallen, beroertes en zelfs sterfgevallen door hart- en vaatziekten blijken te verhogen. Het verband tussen slecht slapen en cardiovasculaire problemen wordt steeds meer bevestigd in de wetenschappelijke literatuur, maar de redenen voor dit verband worden nog niet volledig begrepen.

Hoge bloeddruk, medisch bekend als hypertensie, is een aandoening waarbij de druk in de bloedvaten permanent te hoog is. Hierdoor moet het hart harder werken om het bloed door het lichaam te pompen. Hoge bloeddruk veroorzaakt vaak geen duidelijke symptomen en blijft lange tijd onopgemerkt, maar kan op lange termijn leiden tot ernstige gezondheidsproblemen. Hoge bloeddruk belast het hart en de bloedvaten, verhoogt het risico op een hartaanval en beroerte en kan ook organen zoals de nieren en ogen beschadigen. Omdat een hoge bloeddruk vaak onopgemerkt blijft, is het belangrijk om deze regelmatig te laten controleren. Een gezonde levensstijl met voldoende beweging, een zoutarm dieet en stressvermindering kunnen helpen om de bloeddruk te verlagen; in sommige gevallen is aanvullende medicatie voorgeschreven door een arts nodig.

Onderzoekers van de Universiteit van Arizona wilden meer te weten komen over hoe slapeloze nachten de cardiovasculaire gezondheid beïnvloeden en voerden een onderzoek uit bij 300 mannen en vrouwen tussen 21 en 70 jaar zonder voorgeschiedenis van hartproblemen. De deelnemers droegen twee dagen lang draagbare bloeddrukmanchetten. De manchetten maten willekeurig de bloeddruk van de deelnemers met tussenpozen van 45 minuten overdag en ook ’s nachts. s Nachts droegen de deelnemers actigrafiemonitoren – polshorloges die bewegingen meten – om hun “slaapefficiëntie” te bepalen, of de tijd die ze in bed in diepe slaap doorbrachten. Over het algemeen vertoonden degenen met een lagere slaapefficiëntie tijdens deze onrustige nacht een verhoging van de bloeddruk.

De volgende dag hadden ze ook een hogere systolische bloeddruk – het hoogste getal in de bloeddrukmeting van een patiënt. Er is meer onderzoek nodig om te begrijpen waarom slecht slapen de bloeddruk verhoogt en wat dit op de lange termijn zou kunnen betekenen voor mensen met chronische slaapproblemen. Desalniettemin kunnen deze nieuwste bevindingen een belangrijk stukje van de puzzel zijn om te begrijpen hoe slaap de algehele cardiovasculaire gezondheid beïnvloedt. Bloeddruk is een van de beste voorspellers van cardiovasculaire gezondheid. Er zijn talloze publicaties die aantonen dat slaap enige invloed heeft op sterfte en hart- en vaatziekten.