Slaap reinigt je hersenen

Het is overduidelijk dat we niet zonder slaap kunnen. Na een nacht doorhalen wil je nog maar één ding en dat is met je hoofd op een kussen liggen en de ogen sluiten. Waarom hebben we de slaap eigenlijk nodig? Waarom heeft slaap een herstellende functie en waarom functioneren je hersenen minder goed bij een slaaptekort? Het zijn vragen die velen intrigeren, maar een duidelijk antwoord was er tot voor kort nog niet. Een recente publicatie in Science laat zien wat zich afspeelt in de hersenen van slapende muizen. Tijdens de slaap neemt de ruimte tussen de hersencellen met 60% toe, waardoor een versnelde doorstroming van het hersenvocht mogelijk is en tijdens de dag opgebouwde afvalstoffen sneller worden afgevoerd.1 Dit is het eerste experimentele bewijs op moleculair niveau voor wat weleens de belangrijkste functie van slaap zou kunnen zijn: het schoonmaken van de hersenen door het verwijderen van toxische afvalproducten.

Alzheimer en afvoer van afvalstoffen

Afvaleiwitten, waarvan de aanwezigheid in de hersenen geassocieerd wordt met neurodegeneratieve aandoeningen als Alzheimer, bevinden zich in de zogenaamde interstitiële ruimtes tussen de hersencellen. De hersenen worden omringt door hersenvocht en via het hersenvocht kunnen deze afvaleiwitten worden afgevoerd om uiteindelijk te worden afgebroken (zie onderstaande figuur). Overdag zijn deze degradatieproducten in hogere mate aanwezig dan gedurende de slaap, wat kan betekenen dat deze producten voornamelijk overdag worden geproduceerd. In dit onderzoek onderzochten de onderzoekers de alternatieve hypothese dat de verwijdering van β-amyloïd (een afvaleiwit dat zich in de hersenen ophoopt en zo leidt tot vorming van amyloïde plaques en sterk geassocieerd is met de ziekte van Alzheimer) via het hersenvocht, sterk versneld is gedurende de slaap en gereguleerd wordt door de waak-slaap cyclus.1

De hersenen ‘baden’ in hersenvocht. Via kleine vertakkingen die door de hele hersenen verspreid liggen (zie uitvergroting) kunnen afvalstoffen uit de hersenen worden vervoerd. Tijdens de slaap neemt het volume van de kanaaltjes met 60% toe, wat een versnelde afvoer van overdag ophopende afvalstoffen mogelijk maakt. Het verwijderen van afvalstoffen die overdag ophopen zou dus een belangrijke functie van de slaap kunnen zijn.

Afvoerkanalen nemen 60% in volume toe tijdens de slaap, afvoer versnelt

Door fluorescente tracers in te brengen bij slapende muizen die vervolgens werden wakker gemaakt, konden de onderzoekers visualiseren wat er gebeurde met de instroom van hersenvocht tijdens slaap dan wel waken. De resultaten lieten zien dat de kanalen met hersenvocht 60% in volume toenamen wanneer de muizen in slaap waren. Door gelabeld β-amyloïd in te brengen stelden de onderzoekers vast dat deze schadelijke afvaleiwitten twee keer zo snel werden verwijderd wanneer de muizen sliepen. De volgende hypothese van de onderzoekers was dat remming van noradrenaline, een neuromodulator die betrokken is bij de waakzaamheid, ook zou leiden tot een vergroting van de kanalen met hersenvocht; noradrenaline bleek inderdaad een belangrijke rol te spelen bij het bepalen van het volume van de ruimtes tussen de hersencellen.1

Nachtwerkers en nachtbrakers

De resultaten van dit onderzoek suggereren dat het verwijderen van overdag ophopende metabole producten een belangrijke functie van de slaap is. Veel neurologische aandoeningen zijn geassocieerd met een verstoorde slaap. Deze studie suggereert dat slaap een oorzakelijke rol speelt bij de ontwikkeling van bepaalde hersenaandoeningen.2 Een belangrijke les voor bijvoorbeeld mensen die nachtdiensten draaien, want dat zou dus hersenschade kunnen veroorzaken. En goed om te bedenken voor mensen die regelmatig een nacht doorhalen in de kroeg: ook zonder alcohol beschadig je de hersenen. Veel zaken rondom het mysterie slaap moeten nog worden onderzocht. Is dit mechanisme op eenzelfde wijze ook actief bij mensen en andere dieren? Zijn deze overdag ophopende afvalstoffen ook de stoffen die ons slaperig maken? Hoogstwaarschijnlijk heeft slaap veel meer functies dan alleen het schoonmaken van de hersenen. En zoals zo vaak, meer onderzoek is vereist. Allemaal zorgen voor later, nu eerst maar even samen met Kasper op de bank om een dutje te doen.

Referenties

  1. Xie L, Kang H, Xu Q, Chen MJ, Liao Y, Thiyagarajan M, O’Donnell J, Christensen DJ, Nicholson C, Iliff JJ, Takano T, Deane R, Nedergaard M. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science. 2013 Oct 18;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224.
  2. Emily Underwood. Sleep: The Ultimate Brainwasher? 17 oktober 2013 http://news.sciencemag.org/brain-behavior/2013/10/sleep-ultimate-brainwasher Laatst bezocht op 23 oktober 2013.