Vermoeidheid blijkt te leiden tot vertraging hersencellen

Het slaapritme kan de normale activiteit in bepaalde hersengebieden verstoren, aldus onderzoekers van Tel Aviv University (TAU), UCLA en University of Wisconsin-Madison (UW.

Eerder was al vastgesteld dat slaapgebrek ervoor zorgt dat je langzamer reageert, maar tot nu toe was niet duidelijk hoe slaapgebrek eigenlijk de hersenactiviteit en vervolgens het gedrag beïnvloedt.

Een nieuwe studie van de Universiteit van Tel Aviv, verschenen in Nature Medicine, constateert dat individuele neuronen zelf langzamer worden als we slaapgebrek lijden, wat zorgt voor tragere gedragsmatige reacties op de dingen die om ons heen gebeuren. Deze neurale terugval, of vertraging, heeft invloed op de visuele perceptie en de geheugenassociaties in de hersenen.

De studie was een samenwerking onder leiding van dr. Yval Nir van de Sackler Faculty of Medicine en Sagol School of Neuroscience van TAU; prof. Itzhak Fried van UCLA, TAU en Tel Aviv Medical Center; en slaapexperts prof. Chara Cirelli en prof. Giulio Tononi van de UW.

“Als een kat voor je auto springt midden in de nacht leidt het proces van het zien van de kat al tot een langzamere reactie, waardoor we later beginnen met remmen, ook al zijn we volledig wakker,” zet Dr. Nir. “Bij slaapgebrek wordt onze normale hersenactiviteit bij het uitvoeren van taken verstoord door plaatselijke slaap-achtige golven.”

Bij 12 patiënten met epilepsie die eerder niet of nauwelijks hadden gereageerd op medicijninterventies werd de hersenactiviteit vastgelegd. De patiënten werden een week in het ziekenhuis opgenomen en ze kregen elektroden geïmplanteerd om de plekken aan te wijzen in de hersenen waar de aanvallen vandaan kwamen. Tijdens de ziekenhuisopname werd de activiteit van hun neuronen continu vastgelegd.

Nadat ze de hele nacht wakker waren gehouden om hun medische diagnose te versnellen, kregen de patiënten plaatjes van beroemde mensen en plaatsen te zien die ze zo snel mogelijk moesten identificeren.

“Deze taak is moeilijk uit te voeren als we moe zijn en vooral na een hele nacht doorhalen,” zegt dr. Nir. “De data die uit het experiment kwamen gaven ons een uniek kijkje in de binnenkant van de menselijke hersenen. We zagen dat slaperigheid de reactietijd van individuele neuronen vertraagde, wat leidde tot verlate reacties in het gedrag.”

Bij meer dan 30 proeven met plaatjes werd de elektrische activiteit van bijna 1500 neuronen vastgelegd, waarvan er 150 duidelijk op de plaatjes reageerden. De wetenschappers keken welke veranderingen in reacties optraden bij individuele neuronen in de temporale kwab (die geassocieerd wordt met visuele waarneming en geheugen) wanneer de proefpersonen met slaapgebrek vertraagd reageerden op een taak.

“Tijdens zulke tragere gedragsmatige reacties waren ook de reacties van de neuronen langzaam, zwak en traag,” zegt prof. Fried. “Deze vertragingen traden op als de patiënten naar de plaatjes voor zich zaten te kijken en terwijl de neuronen in andere hersengebieden gewoon normaal functioneerden.”

Daarna werden de dominante hersenritmes onderzocht in dezelfde circuits door de plaatselijke elektrische velden te bestuderen die gemeten werden tijdens de vertraagde reacties. “We zagen dat neuronale vertragingen samenvielen met langzame hersengolven in dezelfde gebieden,” zegt dr. Nir. “Terwijl de druk om te slapen toenam, bleken bepaalde gebieden plaatselijk ‘een dutje te doen’. Het grootste deel van de hersenen was wakker en aan de gang, maar de neuronen in de temporale kwab waren aan het sluimeren en daarna traden de vertraagde reacties op . Aangezien rijden als je slaperig bent net zo gevaarlijk kan zijn als rijden onder invloed, hopen we op een dag deze resultaten te kunnen vertalen in een praktische manier om slaperigheid bij vermoeide mensen te meten voordat zij een gevaar vormen voor iets of iemand,” zo concludeert dr. Nir.

Vertaling: A Zwart