Hoe slaaptekort het geheugen aantast

Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen en de universiteit van Pennsylvania (VS) hebben een nieuw stukje ontdekt in de puzzel die moet verklaren hoe slaaptekort het geheugen aantast.

In een artikel dat op 23 augustus verscheen in het tijdschrift eLife laten zij voor het eerst zien dat bij muizen die vijf uur minder slapen dan normaal het aantal verbindingen tussen hersencellen in de hippocampus afneemt. Dit hersengebied is betrokken bij leren en geheugen.

‘Het is duidelijk dat slaap belangrijk is voor het geheugen. We weten bijvoorbeeld uit eerder werk dat korte slaapperioden helpen om belangrijke herinneringen vast te houden’, zegt eerste auteur Robbert Havekes, assistant professor bij het Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences (GELIFES) van de RUG. ‘Maar hoe slaaptekort de werking van de hippocampus verslechtert is minder duidelijk.’

Een mogelijk verklaring is dat een verandering in de verbindingen tussen synapsen – structuren waarmee hersencellen signalen aan elkaar doorgeven – het geheugen kan beïnvloeden. Om hier meer zicht op te krijgen hebben de onderzoekers in muizenhersenen de invloed bekeken van korte periodes van slaaptekort op de structuur van dendrieten, vertakte uitlopers van zenuwcellen die signalen van andere synaptische cellen ontvangen.

Inhaalslaap

Zij gebruikten een speciale kleurtechniek om de dendrieten zichtbaar te maken zodat zij in de hippocampus de lengte konden bepalen, en het aantal uitstulpingen (dendritische spines). Zij deden dit na een periode van vijf uur slaaptekort, waarvan eerder is aangetoond dat dit het vormen van nieuwe herinneringen remt. Hun analyse laat zien dat slaaptekort de lengte en dichtheid van de spines vermindert op dendrieten die horen bij cellen van de CA1 regio in de hippocampus.

Zij herhaalden het experiment, maar nu lieten zij de muizen na het slaaptekort drie uur ongestoord slapen. Eerder onderzoek had laten zien dat die drie uur genoeg zijn om de negatieve effecten van het slaaptekort weg te nemen. Deze inhaalslaap zorgde er voor dat de dendritische structuren vergelijkbaar waren met die van muizen die gewoon geslapen hadden.

Vervolgens keken de onderzoekers wat er op moleculair niveau gebeurde tijdens slaaptekort. ‘We vroegen ons af of de veranderingen in de dendritische structuren in de hippocampus te maken hadden met een verhoogde activiteit van het eiwit cofiline. Dit kan namelijk zorgen voor een verkleining van dendritische spines’, vertelt Havekes.

Probleem

‘Ons onderzoek liet zien dat de moleculaire processen die zorgen voor de negatieve effecten van slaaptekort inderdaad lopen via cofiline. Wanneer we dat eiwit blokkeren in neuronen in de hippocampus van muizen met slaaptekort zien we dat er geen afname is van de verbindingen tussen hersencellen, en dat het geheugen van de muizen met slaaptekort gewoon goed werkt.’

Ted Abel, hoogleraar biologie aan de universiteit van Pennsylvania en hoofdonderzoeker in dit project legt de consequenties uit: ‘Slaaptekort is een algemeen probleem in onze moderne 24-uurs maatschappij. Het heeft grote gevolgen voor gezondheid, welbevinden en het functioneren van de hersenen. Ondanks tientallen jaren van onderzoek wisten we nog steeds niet waarom slaaptekort slecht is voor de werking van de hersenen.’

De nieuwe beschrijving van de route waarlangs slaaptekort de werking van het geheugen negatief beïnvloedt laat volgens Abel zien hoe belangrijk het is dat netwerken van neuronen zich kunnen aanpassen aan slaaptekort: ‘Het is opvallend dat de verbindingen tussen hersencellen na slechts een paar uur slaap weer helemaal hersteld zijn. Als mensen de broodnodige slaap inhalen, zijn ze bezig om hun hersenstructuur weer te herstellen.

Referentie: R. Havekes et al: Sleep deprivation causes memory deficits by negatively impacting neuronal connectivity in hippocampal area CA1, eLife 23 augustus 2016