Hersenen en gedrag deeltoets 2
Hoorcollege 8
Hoofdstuk 8.1: ritmes van wakker worden en slapen
Endogene ritmes
Endogeen circanuaal ritme (endogeen = van binnenuit gegenereerd) is een
biologisch ritme van ongeveer 1 jaar dat van binnenuit door het
organisme zelf kan worden aangestuurd.
Het ritme zorgt ervoor dat dieren zich kunnen voorbereiden op
seizoenswisselingen voordat deze er zijn vogels die naar het zuiden
trekken.
Dieren produceren ook endogene circadiane ritmes die ongeveer een dag
duren. De ‘biologische klok’ je wordt slaperiger wanneer het avond is en in de
ochtend word je weer wakker.
Ons circadiaans ritme past zich niet gemakkelijk aan grotere afwijkingen
van een 24-uursschema. Circadiaanse ritmes beïnvloeden ook:
Honger, dorst, leveractiviteit, insulineafscheiding, darmactiviteit, DNA-
reparatie en nog meer.
Lichaamstemperatuur verschilt tussen in de nacht 36,7 tot 37,2 in de
middag.
Stemming: toename van geluk/positieve stemming vanaf wakker worden
tot late middag, en een lichte daling tot bedtijd.
De biologische klok instellen en resetten
De stimulus die je circadiaans ritme reset heet zeitgeber, betekent
‘tijdgever’. Licht is de dominante zeitgeber voor landdieren en getijden voor
zeedieren. Andere zijn: lichaamsbeweging, opwinding, maaltijden en de
temperatuur van de omgeving.
Sociale stimuli (effecten van andere mensen) zijn ineffectief als zeitgeber,
tenzij ze aanzetten tot lichamelijke beweging.
Tijdens lange missies van o.a. astronauten ervaren velen een depressie en
verminderde prestaties. Bij het proberen aan te passen van het slaap-
waakrite heeft zonlicht nog steeds invloed
Bv veranderen naar zomertijd, de klok gaat een uur achteruit de
volgende ochtend wanneer de klok 7 uur aangeeft en het tijd is voor werk,
registreer je brei 6 uur hierdoor zij mensen vaak minder uitgerust na
overgang naar zomertijd.
- Aanpassing vooral moeilijk bij mensen die al slaapgebrek hadden.
Blinde mensen:
Sommige stellen circadiane ritmes in door geluid, temperatuur, maaltijden
en activiteit ipv licht.
Voor mensen die minder gevoelig zijn voor deze produceren ze
circadiane rites die iets langer zijn dan 24 uur
- Wanneer hun cycli in fase zijn met de klok: alles in orde
1
, - Wanneer ze uit fase raken: s’ nachts slapeloosheid en overdag
slaperigheid.
Jet lag
Jet lag een verstoring van de circadiane ritmes na het overschrijden
van tijdzones.
Reigers hebben last van: slaperigheid overdag, slapeloosheid in de nacht,
soms depressie en verminderde concentratie.
Voor meeste mensen gemakkelijker om aan te passen aan overschrijden van
tijdzones naar westen dan naar oosten: langer opblijven en later wakker
worden, al gedeeltelijk aangepast rites worde vertraagd.
Naar oosten verschuiven de circadiane ritmes eerder slapen & eerder
wakker worden. Voor meeste mensen moeilijk om voor gebruikelijke slaap in
slaap te vallen & moeilijk om de volgende dag vroeg wakker te worden.
Aanpassen aan jetlag is stressvol stress verhoogt cortisol in bloed na
langdurige verhoging cortisol: beschadigingen neuronen in hippocampus
(belangrijk voor geheugen).
Nachtwerk
Mensen die in de nacht werken slapen overdag. Na maanden/jaren met z’n
schema blijven veel werknemers zich slaperig voelen op werk, slapen
slecht overdag en blijft lichaamstemperatuur pieken wanneer ze overdag
slapen ipv wanneer ze in de nacht werken.
Moeilijk om circadiane ritme aan te passen om in de nacht te werken meeste
gebouwen hebben kunstmatige verlichting matig effectief in resetten van
ritme.
Passen zich beter aan als ze overdag in zeer donkere kamer slapen en in de
nacht met fel licht werken.
Ochtend mensen en avond mensen
Circadiaanse ritmes verschillen per individu. Sommige worden vroeg wakker en
bereiken vroeg hun productiviteitspiek en worden later minder alert, zijn
ochtendmensen bij avondmensen is het andersom kunnen beter de hele
nacht opblijven.
Veel mensen zitten tussen 2 uiterste in, om erachter te komen vragen hoe laat
mensen wakker worden in de vakantie zonder wekker te zetten en hoe laat ze in
slaap vallen.
Tijdens verschillen per leeftijd:
Kind: vroeg naar bed en vroeg wakker
Adolescentie: later naar bed en laat wakker worden komt ook voor bij
diersoorten.
Verhoogde niveaus van geslachtshormonen dit laat naar bed/laat wakker.
2
,Of je ochtend of avondmens bent hangt af van genetische factoren en
verschillende omgevingsfactoren.
Met elektrische verlichting slapen mensen later en minder lang, mensen
in stad blijven later op dan op platteland.
In adolescentie/volwassenheid ochtendmensen gemiddeld gelukkiger te zijn
dan avondmensen (minder productief overdag/lagere schoolprestaties)
gedeeltelijk omdat ritmes zijn afgesteld op school- en werkritme.
Mechanismen van de biologische klok
Curt Richter ontdekte dat hersenen hun eigen ritmes genereren, een
biologische klok en dat biologische klok ongevoelig is voor de meeste
vormen van interferentie (het op elkaar inwerken of verstoren van golven,
signalen of structuren)
Het circadiaanse ritme blijft stabiel ondanks voedsel/watergebrek,
röntgenstraling, O2 gebrek, meeste soorten hersenbeschadiging, alcohol.
Biologische klok is een robuust mechanisme.
De suprachiasmatische kern (SCN)
De belangrijkste aanjager voor ritmes voor slaap en
lichaamstemperatuur suprachiasmatische kern (SCN), deel van
hypothalamus.
Na beschadiging worden de rites onregelmatig. SCN genereert automatisch
circadiane ritmes.
Als SCN-neuronen worden losgekoppeld van rest van hersenen of worden
verwijderd en in kweek worden gehouden blijven ze circadiaans ritme van
actiepotentialen produceren
Enkele SCN-cel kan ritme moeilijk handhaven interacties tussen
neuronen en astrocyten verbeteren nauwkeurigheid van ritme
Ritmes komen van SCN zelf als ander ritme in een ander organisme wordt
geplaatst houden de SCN-cellen hetzelfde ritme.
Hoe licht de SCN reset
SCN zit net boven het optisch chiasma, kleine tak van de
optische zenuw, de retinohypothalamische baan van het
netvlies naar de SCN verandert de instellingen van de
SCN.
Retinohypothalamische baan is zenuwbaan in hersenen die netvlies (retina)
van ogen rechtstreeks verbindt met hypothalamus biologische lichtmeter
om biologische klok te synchroniseren met dag- en nachtritme.
Grootse deel van de input naar dat pad komt niet van normale retinale
receptoren, de retinohypothalamische route naar de SCN is afkomstig van
bepaalde retinale ganglioncellen die hun eigen fotopigment, melanopsine
hebben.
Ganglioncellen ontvangen input van staafjes en kegeltjes, maar zelf
zonder de input reageren ze direct op licht.
3
, Ze reageren langzaam wanneer het licht aangaat en nemen langzaam af
wanneer het licht uitgaat reageren op de gemiddelde hoeveelheid
licht, niet op onmiddellijke veranderingen in licht.
Gemiddelde intensiteit heeft SCN nodig om het tijdstip van de dag te bepalen.
Ganglioncellen reageren voornamelijk op licht met korte golflengte (blauw
licht) computers, tv etc zenden vooral licht met korte golflengte uit
blootstelling eraan vertraagt in late avond het circadiane ritme moeilijk in
slaap komen + vermindert alertheid in ochtend.
Biochemie van het circadiaans ritme
Onderzoek naar productie van circadiaans ritme begon toen studies met
fruitvlieg genen vonden die een circadiaans ritme produceren.
Twee genen:
Period (PER)
Timeless (TIM)
Produceren de eiwitten PES en TIM, bevorderen slaap, concentratie
fluctueert gedurende de dag op basis van feedbackmechanismen.
Vroeg in ochtend: beginnen de mRNA-niveaus, verantwoordelijk voor productie
PER en TIM, bij lage concentraties
Gedurende de dag: nemen toe, voegen langzaam de synthese van eiwitten.
In de nacht: PER en TIM- concentraties hoog bevordert slaap, mRNA-
concentraties nemen af
Volgende ochtend: PER/TIM gedaald vlieg wordt wakker, cyclus kan
opnieuw beginnen.
Naast automatische feedback activeert licht een chemische stof die het TIM-
eiwit even snel afbreekt als het overdag wordt gevormd vlieg blijft
langer wakker interne klok wordt gesynchroniseerd met externe
wereld.
Zoogdieren hebben
verschillende varianten van PER-gen. Mensen met bepaalde PER-mutaties
hebben een circadiaans ritme dat korter is dan 24 uur worden vroeg in avond
slaperig + vroeg wakker. Ook omgekeerde mutaties laat slaperig & laat
wakker.
Melatonine
4
Hoorcollege 8
Hoofdstuk 8.1: ritmes van wakker worden en slapen
Endogene ritmes
Endogeen circanuaal ritme (endogeen = van binnenuit gegenereerd) is een
biologisch ritme van ongeveer 1 jaar dat van binnenuit door het
organisme zelf kan worden aangestuurd.
Het ritme zorgt ervoor dat dieren zich kunnen voorbereiden op
seizoenswisselingen voordat deze er zijn vogels die naar het zuiden
trekken.
Dieren produceren ook endogene circadiane ritmes die ongeveer een dag
duren. De ‘biologische klok’ je wordt slaperiger wanneer het avond is en in de
ochtend word je weer wakker.
Ons circadiaans ritme past zich niet gemakkelijk aan grotere afwijkingen
van een 24-uursschema. Circadiaanse ritmes beïnvloeden ook:
Honger, dorst, leveractiviteit, insulineafscheiding, darmactiviteit, DNA-
reparatie en nog meer.
Lichaamstemperatuur verschilt tussen in de nacht 36,7 tot 37,2 in de
middag.
Stemming: toename van geluk/positieve stemming vanaf wakker worden
tot late middag, en een lichte daling tot bedtijd.
De biologische klok instellen en resetten
De stimulus die je circadiaans ritme reset heet zeitgeber, betekent
‘tijdgever’. Licht is de dominante zeitgeber voor landdieren en getijden voor
zeedieren. Andere zijn: lichaamsbeweging, opwinding, maaltijden en de
temperatuur van de omgeving.
Sociale stimuli (effecten van andere mensen) zijn ineffectief als zeitgeber,
tenzij ze aanzetten tot lichamelijke beweging.
Tijdens lange missies van o.a. astronauten ervaren velen een depressie en
verminderde prestaties. Bij het proberen aan te passen van het slaap-
waakrite heeft zonlicht nog steeds invloed
Bv veranderen naar zomertijd, de klok gaat een uur achteruit de
volgende ochtend wanneer de klok 7 uur aangeeft en het tijd is voor werk,
registreer je brei 6 uur hierdoor zij mensen vaak minder uitgerust na
overgang naar zomertijd.
- Aanpassing vooral moeilijk bij mensen die al slaapgebrek hadden.
Blinde mensen:
Sommige stellen circadiane ritmes in door geluid, temperatuur, maaltijden
en activiteit ipv licht.
Voor mensen die minder gevoelig zijn voor deze produceren ze
circadiane rites die iets langer zijn dan 24 uur
- Wanneer hun cycli in fase zijn met de klok: alles in orde
1
, - Wanneer ze uit fase raken: s’ nachts slapeloosheid en overdag
slaperigheid.
Jet lag
Jet lag een verstoring van de circadiane ritmes na het overschrijden
van tijdzones.
Reigers hebben last van: slaperigheid overdag, slapeloosheid in de nacht,
soms depressie en verminderde concentratie.
Voor meeste mensen gemakkelijker om aan te passen aan overschrijden van
tijdzones naar westen dan naar oosten: langer opblijven en later wakker
worden, al gedeeltelijk aangepast rites worde vertraagd.
Naar oosten verschuiven de circadiane ritmes eerder slapen & eerder
wakker worden. Voor meeste mensen moeilijk om voor gebruikelijke slaap in
slaap te vallen & moeilijk om de volgende dag vroeg wakker te worden.
Aanpassen aan jetlag is stressvol stress verhoogt cortisol in bloed na
langdurige verhoging cortisol: beschadigingen neuronen in hippocampus
(belangrijk voor geheugen).
Nachtwerk
Mensen die in de nacht werken slapen overdag. Na maanden/jaren met z’n
schema blijven veel werknemers zich slaperig voelen op werk, slapen
slecht overdag en blijft lichaamstemperatuur pieken wanneer ze overdag
slapen ipv wanneer ze in de nacht werken.
Moeilijk om circadiane ritme aan te passen om in de nacht te werken meeste
gebouwen hebben kunstmatige verlichting matig effectief in resetten van
ritme.
Passen zich beter aan als ze overdag in zeer donkere kamer slapen en in de
nacht met fel licht werken.
Ochtend mensen en avond mensen
Circadiaanse ritmes verschillen per individu. Sommige worden vroeg wakker en
bereiken vroeg hun productiviteitspiek en worden later minder alert, zijn
ochtendmensen bij avondmensen is het andersom kunnen beter de hele
nacht opblijven.
Veel mensen zitten tussen 2 uiterste in, om erachter te komen vragen hoe laat
mensen wakker worden in de vakantie zonder wekker te zetten en hoe laat ze in
slaap vallen.
Tijdens verschillen per leeftijd:
Kind: vroeg naar bed en vroeg wakker
Adolescentie: later naar bed en laat wakker worden komt ook voor bij
diersoorten.
Verhoogde niveaus van geslachtshormonen dit laat naar bed/laat wakker.
2
,Of je ochtend of avondmens bent hangt af van genetische factoren en
verschillende omgevingsfactoren.
Met elektrische verlichting slapen mensen later en minder lang, mensen
in stad blijven later op dan op platteland.
In adolescentie/volwassenheid ochtendmensen gemiddeld gelukkiger te zijn
dan avondmensen (minder productief overdag/lagere schoolprestaties)
gedeeltelijk omdat ritmes zijn afgesteld op school- en werkritme.
Mechanismen van de biologische klok
Curt Richter ontdekte dat hersenen hun eigen ritmes genereren, een
biologische klok en dat biologische klok ongevoelig is voor de meeste
vormen van interferentie (het op elkaar inwerken of verstoren van golven,
signalen of structuren)
Het circadiaanse ritme blijft stabiel ondanks voedsel/watergebrek,
röntgenstraling, O2 gebrek, meeste soorten hersenbeschadiging, alcohol.
Biologische klok is een robuust mechanisme.
De suprachiasmatische kern (SCN)
De belangrijkste aanjager voor ritmes voor slaap en
lichaamstemperatuur suprachiasmatische kern (SCN), deel van
hypothalamus.
Na beschadiging worden de rites onregelmatig. SCN genereert automatisch
circadiane ritmes.
Als SCN-neuronen worden losgekoppeld van rest van hersenen of worden
verwijderd en in kweek worden gehouden blijven ze circadiaans ritme van
actiepotentialen produceren
Enkele SCN-cel kan ritme moeilijk handhaven interacties tussen
neuronen en astrocyten verbeteren nauwkeurigheid van ritme
Ritmes komen van SCN zelf als ander ritme in een ander organisme wordt
geplaatst houden de SCN-cellen hetzelfde ritme.
Hoe licht de SCN reset
SCN zit net boven het optisch chiasma, kleine tak van de
optische zenuw, de retinohypothalamische baan van het
netvlies naar de SCN verandert de instellingen van de
SCN.
Retinohypothalamische baan is zenuwbaan in hersenen die netvlies (retina)
van ogen rechtstreeks verbindt met hypothalamus biologische lichtmeter
om biologische klok te synchroniseren met dag- en nachtritme.
Grootse deel van de input naar dat pad komt niet van normale retinale
receptoren, de retinohypothalamische route naar de SCN is afkomstig van
bepaalde retinale ganglioncellen die hun eigen fotopigment, melanopsine
hebben.
Ganglioncellen ontvangen input van staafjes en kegeltjes, maar zelf
zonder de input reageren ze direct op licht.
3
, Ze reageren langzaam wanneer het licht aangaat en nemen langzaam af
wanneer het licht uitgaat reageren op de gemiddelde hoeveelheid
licht, niet op onmiddellijke veranderingen in licht.
Gemiddelde intensiteit heeft SCN nodig om het tijdstip van de dag te bepalen.
Ganglioncellen reageren voornamelijk op licht met korte golflengte (blauw
licht) computers, tv etc zenden vooral licht met korte golflengte uit
blootstelling eraan vertraagt in late avond het circadiane ritme moeilijk in
slaap komen + vermindert alertheid in ochtend.
Biochemie van het circadiaans ritme
Onderzoek naar productie van circadiaans ritme begon toen studies met
fruitvlieg genen vonden die een circadiaans ritme produceren.
Twee genen:
Period (PER)
Timeless (TIM)
Produceren de eiwitten PES en TIM, bevorderen slaap, concentratie
fluctueert gedurende de dag op basis van feedbackmechanismen.
Vroeg in ochtend: beginnen de mRNA-niveaus, verantwoordelijk voor productie
PER en TIM, bij lage concentraties
Gedurende de dag: nemen toe, voegen langzaam de synthese van eiwitten.
In de nacht: PER en TIM- concentraties hoog bevordert slaap, mRNA-
concentraties nemen af
Volgende ochtend: PER/TIM gedaald vlieg wordt wakker, cyclus kan
opnieuw beginnen.
Naast automatische feedback activeert licht een chemische stof die het TIM-
eiwit even snel afbreekt als het overdag wordt gevormd vlieg blijft
langer wakker interne klok wordt gesynchroniseerd met externe
wereld.
Zoogdieren hebben
verschillende varianten van PER-gen. Mensen met bepaalde PER-mutaties
hebben een circadiaans ritme dat korter is dan 24 uur worden vroeg in avond
slaperig + vroeg wakker. Ook omgekeerde mutaties laat slaperig & laat
wakker.
Melatonine
4
