Slaap herkalibreert de geheugencellen van de hersenen, waardoor we kunnen stollen wat we hebben geleerd en het kunnen gebruiken wanneer we weer wakker worden, blijkt uit nieuw bewijs van muizen.
Slaaptekort, slaapstoornissen en slaappillen kunnen interfereren met het proces, concluderen onderzoekers van de Johns Hopkins University School of Medicine.
"Het komt erop neer dat slaap niet echt downtime is voor de hersenen."
"Onze bevindingen vergroten het idee dat de muis en vermoedelijk het menselijk brein alleen zoveel informatie kunnen opslaan voordat het opnieuw moet worden gekalibreerd", zegt Graham Diering, een postdoctoraal onderzoeker die het onderzoek in het tijdschrift leidde. Wetenschap.
"Zonder slaap en de herijking die tijdens de slaap plaatsvindt, kunnen herinneringen verloren gaan", zegt hij.
De onderzoekers keken naar een proces dat goed bestudeerd was in hersencellen in het laboratorium, maar niet in levende dieren, in slaap of wakker. Bekend als homeostatische scaling-down, het uniform verzwakt synapsen in een neuraal netwerk met een klein percentage, waardoor hun relatieve sterkte intact en waardoor leren en geheugenvorming doorgaan. Dat voorkomt dat hersencellen constant vuren en maximale belasting bereiken. Wanneer een neuron een maximum bereikt, verliest het zijn capaciteit om informatie over te brengen, waardoor geheugenvorming wordt belemmerd.
Om te achterhalen of het proces voorkomt bij slapende zoogdieren, heeft Diering zich geconcentreerd op gebieden van het muizenbrein die verantwoordelijk zijn voor leren en geheugen: de hippocampus en cortex. Hij zocht tijdens het opschalen naar dezelfde veranderingen als in cellen in het laboratorium.
De resultaten lieten een 20 procent daling in receptor-eiwitniveaus zien bij slapende muizen, wat wijst op een algehele verzwakking van hun synapsen in vergelijking met muizen die wakker waren.
"Dat was het eerste bewijs van homeostatische schaalverkleining bij levende dieren", zegt Richard Huganir, hoogleraar neurowetenschappen en hoofdauteur van het onderzoek. "Het suggereert dat synapsen elke 12 uur of zo door het muisbrein worden geherstructureerd, wat behoorlijk opmerkelijk is."
In de slapende muizen vonden onderzoekers, zoals ze verwachtten, significant hogere niveaus van een eiwit genaamd "Homer1a", waarvan bekend is dat het van cruciaal belang is voor het reguleren van slaap en waakzaamheid.
Eerdere testen met in het laboratorium gekweekte neuronen hadden al laten zien dat Homer1a een belangrijke rol speelt in het afbouwproces. In de nieuwe studie vonden onderzoekers niveaus van dat eiwit 250 procent hoger in de synapsen van slapende muizen versus wakkere muizen.
"We denken dat Homer1a een verkeersagent is", zegt Huganir, waarin hij uitlegt dat het eiwit niveaus van bepaalde neurotransmitters en chemicaliën evalueert om te bepalen wanneer de hersenen "rustig genoeg zijn om te beginnen met afbouwen".
De onderzoekers bevestigden dat slaap noodzakelijk is voor dit afbouwproces dat niet kan worden vervangen.
"Waar het op neerkomt, is dat slaap niet echt downtime is voor de hersenen", zegt Diering. "Het heeft dan belangrijk werk te doen, en wij in de ontwikkelde wereld stellen onszelf tekort door het over te slaan."
Huganir benadrukt dat omdat deze studie zich alleen richtte op de hippocampus en cortex, er meer onderzoek nodig is naar andere delen van de hersenen - en door het hele lichaam - om de noodzaak van slaap beter te begrijpen.
De onderzoekers merken ook op dat het nodig is om beter te kijken naar de manier waarop bekende medicijnen om homeostatische scaling-down te voorkomen, waaronder benzodiazepines en andere sedativa of slaapmiddelen, het leren en het geheugen verstoren.
Ondersteuning voor het werk kwam van de Canadian Institutes for Health Research, het Johns Hopkins Center for Proteomics Discovery en de National Institutes of Health.
Bron: Johns Hopkins University
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
