Robbert Havekes is Assistant Professor aan de Rijksuniversiteit Groningen (RUG; Faculty of Science and Engineering; Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences) en doet hersenonderzoek naar slaaptekort en geheugenproblemen. Wij vroegen Robbert naar zijn onderzoeken en wat de gevolgen zijn van slaaptekort, ofwel slaapdeprivatie.
Achtergrond
Robbert behaalde zijn PhD in Wiskunde en Natuurwetenschappen aan de RUG, en heeft hierna onderzoek gedaan aan de Universiteit van Pennsylvania naar moleculen die betrokken zijn bij geheugenproblemen als gevolg van slaapdeprivatie. Sinds juli 2015 is hij opnieuw werkzaam aan de RUG, maar ditmaal als assistant professor en richt zijn onderzoek zich op onderliggende hersenmechanisme die zorgen voor geheugenverlies na slaaptekort.
Waarom is onderzoek naar slaapdeprivatie belangrijk?
Slaapdeprivatie is een belangrijk onderwerp omdat veel mensen hiermee te maken hebben, wij behoren namelijk een derde van ons leven te slapen. Slapen is door de jaren heen ook minder geworden. Waar wij in de jaren 50 nog gemiddeld 8 uur per nacht sliepen, ligt het gemiddelde nu op 6½ uur per nacht. Slaapdeprivatie kan grote gezondheidsrisico’s met zich mee brengen, zoals diabetes, hartritmestoornissen, hoge bloeddruk, en kan invloed hebben op hersenactiviteit. Dit laatste is waar mijn onderzoek zich met name op richt.
Kun je iets vertellen over belangrijke bevindingen uit je onderzoek?
Een belangrijk hersengebied dat gevoelig is voor slaapdeprivatie is de hippocampus. Dit hersengebied is belangrijk voor bepaalde geheugenprocessen (spatial memory: ruimtelijk geheugen). De hippocampus speelt bijvoorbeeld een rol in het onthouden van namen, waar je je sleutels voor het laatst hebt gezien, of waar je woont. Om meer over het effect van slaapdeprivatie en de hippocampus te weten te komen, gebruiken wij bij hersenonderzoek muizen.
Om onderzoek te doen naar het ruimtelijk geheugen bij muizen trainen wij dieren in een ruimtelijke leertaak waarbij de muizen de locaties van verschillende objecten leren te onthouden. Wanneer de muizen sliepen na de training verwerkten hun hersenen de locaties van deze objecten in een zogenaamde spatial map. Om het effect van slaapdeprivatie op het aanmaken van deze spatial map te onderzoeken werd een groep muizen 5 uur wakker gehouden direct na de training. Tijdens de test sessie de volgende dag verplaatsten wij één van de objecten naar een nieuwe locatie. De controle muizen detecteerden met behulp van hun ruimtelijke map dat het object verplaatst was en spendeerden de meeste tijd aan het onderzoeken van het verplaatste object. De slaap gedepriveerde dieren waren even nieuwsgierig naar alle objecten en niet enkel geïnteresseerd in het verplaatste object, in tegenstelling tot de muizen die wel een volledige nachtrust hadden gehad. Met andere woorden, door het slaaptekort hadden de muizen geen goed geheugen kunnen vormen voor de locaties van individuele objecten en als gevolg daarvan detecteerde ze niet dat een van de objecten verplaatst was. Deze bevinding suggereerde dat zelfs een enkele korte periode van slaap deprivatie het functioneren van de hippocampus sterk ondermijnd.
Nader onderzoek in de hippocampus van de muizen met 5 uur minder slaap liet zien dat er een disconnectie had plaatsgevonden binnen de hippocampus; 30% van de verbindingen tussen de hersencellen was na 5 uur minder slapen verbroken. Door het verlies van deze verbindingen kon de hippocampus binnenkomende informatie (zoals de locatie van objecten) niet goed verwerken en lijkt deze informatie verloren te gaan.
In hoeverre zijn deze onderzoeksresultaten toepasbaar voor mensen?
Muizen en mensen hebben dezelfde hersengebieden die belangrijk zijn voor leren en geheugen, waaronder de hippocampus. Voor beiden is de hippocampus cruciaal voor het onthouden van feiten, dus in die zin is het vergelijkbaar. Bij mensen blijkt dit gebied namelijk ook heel gevoelig te zijn voor slaapdeprivatie. Eén van de dingen die we nu onderzoeken is gebaseerd op het eerdere werk met muizen. Alleen door middel van proefdierenonderzoek is het mogelijk om hersenmateriaal te analyseren en erachter te komen welke moleculaire mechanismen ervoor zorgen dat de informatie verwerking niet goed gaat in de slaap gedepriveerde hippocampus. Zodra we dat in kaart hebben gebracht kunnen we analyseren welke farmaca mogelijk gebruikt zouden kunnen worden om de verstoorde geheugenprocessen te herstellen.
In recente studies hebben we onderzocht of de medicatie die bij astma gebruikt wordt aangrijpt op moleculaire processen die gevoelig zijn voor slaaptekort. Dit bleek inderdaad het geval te zijn. Na het toedienen hiervan vonden we dan ook dat deze medicijnen inderdaad een beschermende werking hadden voor cognitieve processen in wakker gehouden muizen. Met andere woorden, middels het toedienen van de farmaca konden we de geheugenprocessen resistent maken tegen slaaptekort. Dit biedt natuurlijk een goed perspectief voor mensen!
Je hebt in September 2019 een NWO subsidie gekregen voor je studie “Recovering memories ‘thought-to-be-lost’ in the sleep-deprived brain”. In dit project wil je onderzoeken of het mogelijk is om herinneringen die we “kwijt waren” terug te vinden. Kun je ons meer vertellen over de methoden die je gebruikt om dit te onderzoeken?
Wat we met dit onderzoek doen is geheugensporen in kaart breng om na te gaan wat er nou eigenlijk gebeurt met herinneringen als gevolg van slaapdeprivatie. Dit doen wij met een optogenetische methode: dit betekent simpel gezegd dat wij licht-gevoelige stofjes toedienen waardoor we geheugensporen kunnen volgen en ook activeren en manipuleren. Hiermee willen wij een belangrijk vraagstuk beantwoorden dat ontstond door het eerdere muizen onderzoek, namelijk waar het ‘mis’ gaat in het geheugen na slaapdeprivatie. Gaat het mis bij het opslaan van een herinnering, of juist het ophalen ervan (het ‘herinneren’ zelf)? Dit hopen wij met deze nieuwe onderzoeksmethode te kunnen beantwoorden. Afhankelijk van de uitkomsten kunnen we dan verder onderzoeken of het geheugenspoor weer hersteld kan worden zodat je het je wel weer kunt herinneren, en of dit voor andere vormen van leren ook geldt.
Hoe ziet de toekomst van onderzoek naar slaapdeprivatie eruit?
Met ons onderzoek willen we dieper ingaan op de vraag waarom de hippocampus zo gevoelig is voor slaapdeprivatie. Dit kan veroorzaakt worden door een imbalans in plasticiteit, bijvoorbeeld dat er meer verbindingen weggehaald dan dat er nieuwe verbindingen tussen neuronen worden aangemaakt. Daarnaast richten wij ons ook op andere aspecten, bijvoorbeeld wat de rol van slaapdeprivatie is op ouder worden. Mensen die ouder worden slapen doorgaans lichter en worden vaker wakker. Hierdoor kunnen ook bepaalde geheugenproblemen optreden.
Tot slot: in hoeverre leid je zelf aan slaaptekort?
Eigenlijk meer dan ik zou willen! Maar het is op het ogenblik dan ook erg druk, je eigen lab starten, subsidie aanvragen schrijven, onderwijs en het schrijven van het portfolio voor eventuele promotie naar Adjunct Hoogleraar, daar gaat behoorlijk wat tijd (en dus ook slaap) in zitten. Eigenlijk krijg ik dus net als velen wat minder slaap. Maar, met mijn geheugen gaat het nog goed. Althans, ik heb nog geen klachten gehoord van mijn omgeving…
Foto: TEDx talks
Afbeelding 1: medicalxpress.com
Afbeelding 2: NPR.org