Circadiane systemen
1. Slaap/waak-cyclus
De verschillende lichamelijke funkties verlopen niet volgens een continue activiteit, doch vertonen schommelingen in de loop van de tijd. Een aantal van deze funkties volgt een sinusoïdale kurve, waarbij een maximum en een minimum wordt bereikt. De cyclusduur bedraagt bij benadering 24 uur. Vandaar dat men spreekt van een circadiaan verloop (circa=ongeveer, diaan=dag).
Enkele voorbeelden van biologische systemen die zich volgens een circadiaan ritme gedragen zijn:
|
·
|
vrijstelling van hormonen in het bloed (bv. cortisol)
|
2. Biologische klok
In de hersenen bevindt zich een zenuwkern die de functie van “biologische klok” waarneemt: deze kern vertoont een duidelijke oscillatoire activiteit met een cycluslengte van ongeveer 24 uur. Het gaat om de nucleus suprachiasmaticus, een in de hypothalamus (in de bodem van het derde ventrikel) gesitueerde zenuwkern, die zich net boven het chiasma opticum bevindt, langs weerszijden van de middellijn. Experimenteel onderzoek bij knaagdieren heeft aangetoond dat vernietiging van deze zenuwkernen aanleiding geeft tot het verdwijnen van de bioritmiek van voornoemde systemen. De nucleus suprachiasmaticus wordt dus beschouwd als de “orkestmeester” of de “hoofdklok” die de activiteit van een aantal ondergeschikte pacemakers dirigeert. De zenuwcellen van de nucleus suprachiasmaticus vertonen een intrinsieke ritmische activiteit die blijft bestaan wanneer de cellen in vitro worden geïsoleerd.
3. Zeitgebers
De eigenschappen van de biologische klok werden bestudeerd op individuen in tijdsisolatie. In deze experimentele situatie heeft men kunnen vaststellen dat het circadiane ritme niet exact 24 uur, doch ergens tussen de 24 en 28 uur bedraagt. De klok loopt dus te traag. Er zijn evenwel mechanismen die de klok opnieuw synchroniseren met de dag/nacht-cyclus. Deze tijdsindicatoren worden “Zeitgebers” genoemd. De belangrijkste Zeitgeber is licht: de suprachiasmatische kern staat in verbinding met het netvlies van het oog (de retina) via de tractus retino-thalamicus. Lichtimpulsen met een bepaalde sterkte kunnen de fase van het circadiane ritme doen verschuiven. De richting van de verschuiving (vroeger - later) is afhankelijk van het tijdstip waarop de blootstelling aan licht zich voordoet. Ook sociale Zeitgebers (kennisname van het tijdstip van de dag, maaltijden...) kunnen sterk de circadiane klok beïnvloeden.
4. Individuele kenmerken
Onze slaap/waak-cyclus wordt in belangrijke mate beïnvloed door de activiteit van de biologische klok. Een aantal slaap/waak-problemen zijn het gevolg van een spontane verschuiving van het interne ritme ten opzichte van het sociale tijdsschema. Deze stoornissen resulteren in moeilijkheden om normaal te functioneren in het tijdskader van de maatschappij. Een vertraagde slaapfase, waarbij het individu later gaat slapen en later uit bed komt, wordt vaak gezien bij adolescenten en jonge volwassenen. Alhoewel bepaalde sociale Zeitgebers hier ongetwijfeld een rol kunnen spelen, stelt men vast dat vele jongelui toch een spontane neiging vertonen om later naar bed te gaan. Bij de (hoog)bejaarde bemerkt men een omgekeerde tendens, met neiging tot vervroeging van de slaapfase. Bij bepaalde vormen van dementie kan de vervroeging extreem zijn en aanleiding geven tot omkering van het dag/nacht-ritme. Vele gezonde individuen ervaren een (milde) verschuiving van de slaapfase en categoriseren zichzelf onder de “vroege vogels”, hetzij onder de “nachtuilen”.
5. Biologische klok en maatschappij
In de moderne tijd zijn kunstmatige verschuivingen van de slaap/waak-fase schering en inslag. De beste voorbeelden zijn: ploegenarbeid en transmeridiane vluchten. Bij westwaartse vluchten wordt een artificiële vertraging, en bij oostwaartse vluchten een vervroeging van de cyclus bewerkstelligd. Actueel wordt gebruik gemaakt van artificieel licht met hoge intensiteit (vb. lichthelmen) om de gedesynchroniseerde slaap/waak-cyclus te behandelen. Ook melatonine heeft een potentiële rol in de behandeling van verschuivingen van de slaap/waak-cyclus.
