Slapen en dromen

Hendrik Spiering (2003) - Het nut van een dut.

'sMiddags een uurtje slapen leidt tot prestatieverbetering bij een eerder geleerde visuele taak - zonder extra oefening.

Zelfs een relatief korte siësta heeft al een positief effect op het geheugen. Proefpersonen die een middagslaapje van een à anderhalf uur deden, bleken vroeg in de avond duidelijk beter te presteren op een visueel testje dat ze die ochtend hadden geoefend. Personen die 's middags niet sliepen, presteerden 's avonds slechter. Cruciaal was wel dat het dutje specifieke fasen van de slaap bevatte: zowel de vroege non-REM-slaap als REM-slaap. Een dutje met alleen een bepaald type non-REM-slaap (slow wave sleep, SWS) leidt slechts tot handhaving van het 's ochtends bereikte niveau. Alleen als een dutje SWS èn REM-slaap bevat, verbetert de prestatie - dus zonder extra oefening. Bij dutjes korter dan een uur is de REM-fase waarschijnlijk te kort (Nature Neuroscience, online 22 juni).

Het dutje geniet de laatste tijd veel wetenschappelijke belangstelling. Vooral wanneer de nachtelijke slaap beperkt is heeft een dutje duidelijk positieve effecten op de alertheid, productiviteit en gemoedstoestand. Wie een dutje heeft gedaan kan daarna ook gemakkelijker woordjes leren. Maar het huidige onderzoek heeft voor het eerst een positief effect op eerder geleerde informatie vastgesteld. Tegelijk staat het middagdutje (in het Engels vaak power nap genoemd) maatschappelijk onder druk. In een moderne samenleving wordt alleen voor kleine kinderen nog tijd en ruimte ingericht voor een middagdutje.

Over de effecten van slaap op zenuwcelniveau is vrijwel niets bekend, maar het dutjes-onderzoeksteam van Harvard University, onder leiding van de bekende slaaponderzoeker Robert Stickgold, vermoedt dat in de SWS-fase zenuwcelverbindingen in de betrokken hersendelen worden geconsolideerd en in de REM-fase verder versterkt. Uit dierproeven is bekend dat in specifieke hersendelen van zebravinken tijdens de slaap de activiteit van zenuwcellen precies dezelfde patronen vertoont als tijdens het wakker zingen. Opmerkelijk is dat die replay kleine afwijkingen kent en ook iets langzamer gaat dan echte zang. In een ander experiment is muizen een zeer specifiek looppatroon in een labyrinth aangeleerd. Tijdens de slaap van die muizen herhaalden zenuwcellen in de hippocampus (een voor leren belangrijk hersendeel) hun specifieke activiteit van dat tochtje. De herhaalde wandeling kon op de voet worden gevolgd in de neuronenactiviteit. De onderzoeker, Matthew Wilson van het MIT, kon voortdurend zien wáár de muis zich bevond tijdens zijn 'droom'. Net als bij de zebravink speelt de muis zijn ervaringen ook langzamer af. Bij mensen kunnen deze invasieve experimenten, waarbij zenuwcellen met elektrodes worden aangeprikt, niet worden gedaan.

In totaal valt de menselijke slaap uiteen in een stuk of vijf verschillende fasen. De REM-slaap beslaat ongeveer een kwart van gezonde slaap en wordt gekenmerkt door grote hersenactiviteit, beeldende dromen en veel oogbewegingen (waaraan het zijn naam ontleent: Repetitive Eye Movements). Het lichaam zelf is slap tijdens de REM-slaap. De non-REM-slaap komt voor in een viertal varianten (waaronder dus SWS), die zich vooral kenmerken door minder hersenactiviteit, een beweeglijk lichaam en geen oogbewegingen. REM en non-REM verschillen ongeveer evenveel van elkaar als van de wakende toestand.

Dat beide typen slaap van belang zijn voor de consolidatie van het geheugen bleek al een paar jaar eerder, bij baanbrekend onderzoek door Stickgolds team en Duitse onderzoekers. Zij stelden vast dat een goede nacht slapen, van minstens zes uur en liefst acht uur, het leereffect van visuele of motorische training versterkt. Ook daarbij bleek cruciaal dat de slaap zowel SWS als REM-slaap bevatte. Hetzelfde effect werd gevonden voor bepaalde vingertikoefeningen. Wie goed sliep behaalde ook daarin zonder verdere oefening een betere prestatie. Slapen bleek dus echt goed voor het procedurele geheugen, iets dat veel musici overigens allang wisten. Een bloedig ingestudeerd loopje gaat de volgende dag vaak ineens veel gemakkelijker (Nature Neuroscience, dec 2000).

Opvallend is nu dat het effect van het dutje even groot is als dat van een hele nacht slapen, maar dat dit niet in de plaats komt van het effect van een goede nachtrust. Proefpersonen die al 's avonds verbetering merkten dankzij hun dutje, presteerden de volgende dag nog weer beter, allemaal zonder extra oefening.

Het positieve effect van de slaap is specifiek voor dat deel van het gezichtsveld waarin ook geoefend is. Dit betekent dat de versterking van de patroonherkenning zich waarschijnlijk voornamelijk afspeelt in de primaire visuele cortex, waar zich zenuwcellen bevinden met zeer specifieke gevoeligheden (zoals dus voor schuine objecten in één bepaald deel van het gezichtsveld).

De test die Stickgold toepast bestaat uit de herkenning van de positie van drie schuine streepjes in een scherm dat verder gevuld is met horizontale streepjes. De diagonalen, die zich in een van de vier kwadranten van het scherm bevinden, kunnen op een horizontaal rijtje staan of in een verticale kolom. De proefpersonen moeten naar het midden van het scherm kijken, waar een letter T of L, al dan niet gedraaid, wordt getoond. Dit scherm wordt kort (16 ms) getoond, dan is er korte tijd niets te zien en dan wordt er weer 16 ms een 'masker' getoond, bestaande uit willekeurige hoekige streepjes (zie illustratie).

Proefpersonen krijgen het scherm links 12 ms te zien, gevolgd door het 'masker' rechts. Vervolgens moesten ze zeggen of de drie diagonale streepjes naast elkaar of boven elkaar stonden. Na een siësta presteren ze ineens een stuk beter.

De proefpersonen moeten melden of ze een T of een L hebben gezien en of de diagonalen in een rijtje of een kolom stonden. De prestatie wordt gemeten door te bepalen bij welke blanco tussentijd de proefpersoon nog steeds 80% van de gevallen goed hebben in welke positie de diagonalen stonden. Hoe korter de tussentijd tussen scherm en masker, des te moeilijker de herkenning. Een normale tussentijd na een uur oefenen (waarin de test 1250 keer langskomt) ligt tussen de 30 en 100 ms. Zonder oefening is 400 ms normaal. Een dutje verbetert de prestatie met gemiddeld zo'n 10 ms, net als een goede nachtrust - een flinke verbetering dus.

M.v.g. G. Nevenzel.

Overzicht van onderwerpen.