Hieronder wordt uitgelegd waarom mensen vooral ’s nachts slapen en overdag wakker zijn en waarom de biologische klok belangrijk is voor dit slaapritme. De slaap-waakregulatie wordt vaak beschreven volgens het Twee-processen model. Dit model beschrijft hoe slaap en waak worden bepaald door de samenwerking van twee onderling onafhankelijke processen:
- Proces S, de homeostatische slaapdruk.
De homeostatische slaapdruk houdt in dat de neiging tot inslapen stijgt naarmate men langer wakker is en meer actief is en deze daalt na voldoende slaap. Toch is het niet zo dat we op elk moment van de dag of nacht kunnen slapen om de homeostatische slaapdruk te verminderen. En op elk moment weer wakker worden als de homeostatische slaapdruk voldoende is gedaald. Dit komt door de invloed van proces C, waardoor volwassenen meestal slapen volgens een vast ritme dat zich elke 24 uur herhaalt. - Proces C, de circadiane slaapdruk.
De circadiane slaapdruk beïnvloedt de slaap zo dat ’s nachts de behoefte toeneemt om te slapen en overdag de behoefte toeneemt om wakker te zijn. Dit wordt ook wel het dag-nachtritme genoemd. Het dag-nachtritme wordt bepaald door: a) interne processen en b) omgevingsinvloeden. Beide processen worden hieronder toegelicht. Aansluitend zullen we ingaan op het ultradiane ritme (korte cycli van alertheid en verminderde concentratie binnen 24 uur).
Interne processen
De interne aansturing van het dag-nachtritme gebeurt door een kern in de hersenen, de nucleus suprachiasmaticus, ook wel de biologische klok genoemd. Deze kern is belangrijk voor de aansturing van het dag-nachtritme en de hormoonhuishouding. De kern werkt in principe zonder externe sturing. Dat betekent dat ook zonder daglicht een mens automatisch een dag-nachtritme zou kunnen volgen. Het interne dag-nachtritme duurt uit zichzelf ongeveer 25 uur. Maar onder invloed van met name licht wordt de biologische klok gesynchroniseerd met het ritme van de 24-uursdag, en met bijvoorbeeld de tijdzone of het klimaat waarin je je bevindt.
Omgevingsinvloeden
Van de omgevingsinvloeden die het dag-nachtritme beïnvloeden is licht de belangrijkste. Licht geeft via een zenuwbaan die door de oogzenuw loopt, de tractus retinohypothalamicus, een signaal aan de bovengenoemde kern in de hersenen (zie figuur 3). Deze geeft signalen door aan andere kernen in de hypothalamus, en samenhangende klieren voor productie van de hormonen cortisol en melatonine. Deze hormonen spelen een belangrijke rol in de regeling van slapen en waakzaamheid. Cortisol, ook wel het stresshormoon genoemd, maakt je wakker en actief. Cortisolniveaus zijn het hoogst in de ochtend, en dalen naarmate de dag vordert. Melatonine, het hormoon dat in de avond en nacht wordt aangemaakt, maakt je slaperig. De melatonineproductie wordt geremd door licht. Het melatonine niveau is overdag dan ook laag en begint te stijgen in de avond, als het langzaam schemerig wordt. Het melatonine niveau piekt in het midden van de nacht, en daalt daarna weer.
Het ultradiane ritme
Onder het ultradiane ritme wordt verstaan dat er binnen het 24-uurs ritme kortere cycli zijn van alertheid en verminderde concentratie. Het bepaalt dat je niet alleen aan het begin van de nacht slaperig wordt, maar ook in het begin van de middag, de after-lunch of post-pandriale dip, die plaatsvindt onafhankelijk van of er wel of niet lunch wordt gebruikt. Een ander voorbeeld van het ultradiane ritme is de Basis Rust ActiviteitsCyclus (BRAC), met een cyclus van ongeveer 1,5 uur. Deze bepaalt dat mensen ’s nachts slaapcycli hebben van ongeveer 1,5 uur met diepe en actieve slaap. Maar ook dat mensen overdag na een uur van volle concentratie vaak een wat minder alerte periode hebben.
Figuur 3. Invloed van licht op de biologische klok. De aanwezigheid van licht geeft via het oog (retina) en de tractus retinohypothalamicus (een zenuwbaan die door de oogzenuw (nervus opticus) loopt) een signaal af aan de biologische klok (nucleus suprachiasmaticus). Via de hypothalamus, de hypofyse (niet afgebeeld) en de epifyse wordt de aanmaak van melatonine en cortisol beïnvloed, wat vervolgens weer signalen zijn voor de rest van het lichaam (Bron: Abbott, 2003).