miniatuur|Auf dem Ofen 1895 door Albert AnkerSlapende kinderen miniatuur|Diana en Endymion; Endymion is de personificatie van slaap, Walter Crane, 1883 miniatuur|Slapende straathond, Hargeysa, Somaliland, 2019
Slaap is de periode van inactiviteit en afwezigheid van wakend bewustzijn, waarbij het lichaam tot rust komt. De slaap-waakritmiek wordt bij mensen en dieren geregeld door gebieden in de hersenstam en de hypothalamus.
Slaapbehoefte en subjectieve kenmerken Er bestaat geen vaste norm voor het aantal uren slaap dat iemand nodig heeft. Er zijn korte slapers die aan 5 uur slaap per dag genoeg hebben en slapers die zich na 10 uur slaap nog niet uitgerust voelen. De beste subjectieve index van goed of slecht slapen is hoe iemand zich voelt op de volgende dag. Gezonde volwassenen wordt aangeraden om 7-9 uur te slapen.Ferrara, M., De Gennaro, L., 2001. How much sleep do we need? Sleep Med. Rev. 5, 155–179. Iemand die zich overdag moe of niet uitgerust voelt, heeft waarschijnlijk niet voldoende slaap of juist te veel slaap gehad.
Slaapbehoefte en leeftijd De tijd die een mens gemiddeld slaapt (of slaapbehoefte), hangt niet alleen af van de persoonlijke behoefte maar wordt ook beïnvloed door leeftijd (zie tabel). Baby’s slapen ongeveer 14 tot 18 uur. Deze tijdsduur neemt dan geleidelijk af tot de jongvolwassene fase. Tijdens de puberteit is er overigens een tijdelijke toename van de slaapbehoefte. Op oudere leeftijd neemt de duur van de nachtslaap vaak af maar neemt de dagslaap toe, in de vorm van dutjes. Er is dan nog nauwelijks verschil in de totale hoeveelheid slaap, opgeteld over de 24 uur.
Er zijn nog meer verschillen. Hoe diep een mens slaapt is ook afhankelijk van de leeftijd. Kinderen slapen dieper dan volwassenen. Vooral in het begin van de nacht. Vanaf ongeveer het veertigste levensjaar wordt de diepe slaapfase geleidelijk steeds korter. Ouderen slapen minder diep en de slaap is meer gefragmenteerd: men wordt vaker wakker. Bij ouderen is er minder diepe slaap en minder remslaap.
Leeftijd en conditie Gemiddeld aantal uren slaap per etmaal Pasgeborene tot 18 uur 1–12 maanden 14–18 uur 1–3 jaar 12–15 uur 3–5 jaar 11–13 uur 5–12 jaar 8–9 uur Adolescenten 9–10 uur Volwassenen en ouderen 7–8 uur Zwangere vrouwen 8(+) uur
Slaappatroon Het slaappatroon van mensen en dieren wordt bepaald door de momenten van inslapen en wakker worden in een periode van 24 uur (de dag-en-nachtcyclus). Van belang daarbij zijn: de totale slaapduur, en de slaapepisodes binnen de periode van 24 uur. Een rat slaapt bijvoorbeeld 12 uur in 120 perioden met een gemiddelde duur van 6 minuten. Hiervan valt 40 % in de nacht en 60 % overdag. Een jongvolwassen mens slaapt 7-8 uur, met een enkele episode van 7-8 uur in de nacht. Uit onderzoek van de University of Cambridge uit 2001 en Stanford University uit 1993 maakt het niet uit wanneer deze 8 uur slaap plaatsvinden, zolang deze maar achter elkaar zijn en met regelmaat (iedere dag dezelfde periode van 8 uur). Sommige dieren houden een winterslaap of hibernatie.
Slaapfases De slaap valt onder te verdelen in verschillende slaapfases, waarvan de remslaap (Rapid Eye Movement) de bekendste is. De indeling van de verschillende slaapfases wordt gemaakt op basis van het elektro-encefalogram (EEG), het elektromyogram (EMG) en het elektro-oculogram (EOG). Zij worden soms weergegeven in een hypnogram: een grafiek waarin de tijd doorgebracht in verschillende slaapfasen gedurende de nacht wordt weergegeven. Het EEG geeft de activiteit van de hersenen in een grafiek weer waarbij grote, langzame, uitslagen er op duiden dat grote groepen hersencellen tegelijkertijd vuren (gesynchroniseerde activiteit). Korte en kleine uitslagen op het EEG duiden daarentegen op niet-synchrone hersenactiviteit. In het algemeen laat het EEG een meer synchrone hersenactiviteit zien wanneer men in rust is en meer gedesynchroniseerde activiteit wanneer men zich inspant of concentreert. Het EOG geeft de activiteit van de oogspieren weer, waarbij zichtbaar is hoe vaak de ogen bewogen worden en in welke richting. Het EMG wordt gevormd op basis van de algemene spierbewegingen.
miniatuur|Hypnogram van een typische slaapcyclus: Fase 2-4 non-remslaap, PS = paradoxale slaap of remslaap
Het meest algemene onderscheid dat gemaakt wordt tussen de verschillende slaapfases is de remslaap en de non-remslaap. In de non-remslaap laat het EEG langzame golfbewegingen zien met frequenties van 4-13 hertz, zijn de spieren verslapt en maken de ogen langzaam rollende bewegingen. Incidenteel kunnen korte afwijkingen op het EEG optreden tijdens deze slaapfase, zoals plotselinge, hoogfrequente uitslagen, de zogenaamde slaapspoelen, alsmede een enkele grote uitslag die K-complexen genoemd worden. Tijdens de remslaap laat het EOG veel bewegingsactiviteit van de ogen zien en wordt op het EEG een zeer gedesynchroniseerde hersenactiviteit waargenomen, hetgeen verrassend genoeg overeenkomt met het soort EEG-activiteit van wakkere, alerte of geconcentreerde personen. Hierom wordt deze slaapfase ook wel paradoxale slaap genoemd.
miniatuur|Rood-kader: langzame hoog-gevolteerde EEG-golven tijdens de non-remslaap miniatuur|Snelle laag-gevolteerde EEG-golven tijdens de remslaap: rode streep bovenaan: oogbewegingen
Binnen de non-remslaap worden weer vier verschillende slaapfasen onderscheiden aan de hand van de frequenties van de uitslagen op het EEG, waarbij fase 1 non-remslaap met de hoogst frequente en fase 4 non-remslaap de laagst frequente EEG-golven gepaard gaat. Fase drie en vier van de non-remslaap worden gezamenlijk ook wel de tragegolfslaap of diepe slaap genoemd. Tijdens de diepe slaap (non-remslaap dus) worden mensen lastig wakker, in de remslaap gaat dat veel gemakkelijker. Verder merken mensen die tijdens de non-remslaap gewekt worden, in de meeste gevallen niet of nauwelijks te hebben gedroomd, terwijl mensen die tijdens de remslaap gewekt worden vrijwel altijd aangeven te hebben gedroomd. In alle fases is er sprake van dromen, echter tijdens de remslaap zijn deze dromen levendiger.
Tijdens de nacht worden er normaliter ongeveer vier of vijf cycli van afwisselend remslaap en non-remslaap doorlopen. Aan het begin van de nacht is er sprake van relatief veel diepe slaap en aan het einde van de nachtrust is er sprake van relatief meer remslaap.
Slaap en hersenen Aparte gebieden in de hersenstam controleren de toestand van waken en slapen. Tijdens de waaktoestand zijn vooral kernen in de hersenstam actief die de arousal reguleren. Drie belangrijke kernen zijn de locus caeruleus, de nuclei raphes, en kernen gelegen in o.a. de pons. Deze produceren respectievelijk de neurotransmitters noradrenaline, serotonine en acetylcholine. Deze systemen houden onze hersenen als het ware wakker. Tijdens de waaktoestand neemt de concentratie van stoffen in de hersenen toe die de arousal afremmen en daardoor de slaaptoestand kunnen uitlokken. Een voorbeeld is de stof adenosine. Voor de slaaptoestand blijkt een kerngebied vlak vóór de hypothalamus van belang te zijn. Dit kerngebied, de nucleus praeopticus ventrolateralis, is vooral actief bij het in slaap vallen. De werking berust vermoedelijk op inhibitie (afremming) van de eerder genoemde kerngebieden die de arousal reguleren.Carlson, N.R. (2002). Foundations of Physiological Psychology, Allyn and Bacon, Boston, 5th Edition.https://web.archive.org/web/20111106232735/http://healthysleep.med.harvard.edu/healthy/science/how/neurophysiology. Vooral de slowwave sleep of diepe slaap blijkt van het mechanisme van de nucleus praeopticus ventrolateralis afhankelijk te zijn. De remslaap wordt door een ander gebied in de pons geregeld, dat verbindingen heeft met de thalamus en occipitale cortex.
Slaapstoornissen
Ongeveer 30% van de bevolking heeft (tijdelijk of permanent) last van slaapstoornissen of insomnie.Ancoli-Israel S. and Roth, T. (1999). Characteristics of imsomia in the United States. Sleep, 22, S347-S353. Mensen met slaapstoornissen hebben ook vaker last van depressies.Ford, D.E. & Cooper-Patrick, L. (2001). Sleep disturbances and mood disorders. An epidemiological perspective. and Anxiety, 14, 3-6. Slecht slapen kan soms samenhangen met een overmatig gebruik van slaappillen. Soms kan een slaapstoornis het gevolg zijn van de ademhalingsstoornis slaapapneu. Allerlei factoren zoals pijn, stress, een hoge omgevingstemperatuur, lawaai, een onbekende omgeving of stimulerende stoffen zoals cafeïne kunnen de slaap verstoren. Dit geldt ook voor roken en gebruik van alcohol.
Theorieën over het nut van slapen Het is nog niet echt wetenschappelijk duidelijk waarom slaap bestaat. Het is tenslotte uiterst eigenaardig dat dieren in een zeer kwetsbare toestand gaan, quasi volledig ten prooi aan de elementen of roofdieren. Er bestaan wel verschillende theorieën over. Hieronder staan enkele van de meer waarschijnlijke beschreven:
Herstel van hersenen en lichaam Eén theorie is dat slapen een manier is om het lichaam en vooral de hersenen te laten herstellen van de inspanningen van de vorige dag.Kong et al., (2002). Brain glycogen decreases with increased periods of wakefulness: Imlications for homeoststatic drive to sleep. J. of Neuroscience, 22, 5581-5587. Tijdens het grootste deel van de slaap (tijdens de periodes van niet-remslaap) werken de neuronen (hersencellen) in mindere mate, waardoor ze de kans krijgen te herstellen van de schade die is aangericht door vrije radicalen. Dit wordt verondersteld omdat grotere dieren een lager metabolisme hebben dan kleine dieren en dus minder vrije radicalen, daardoor hoeven ze minder te herstellen en dus minder te slapen. Een volwassen mens slaapt gemiddeld zeven tot negen uur per etmaal.
Volgens een onderzoek van de Boston University waarvan de bevindingen werden gepubliceerd in ScienceCoupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep , zou tijdens de slaap cerebrospinale vloeistof (CSF) de hersenen binnenstromen, die de hersenen zou "wassen" in ritmische, pulserende golven.Are we ‘brainwashed’ during sleep?Are We “Brain Washed” during Sleep? New BU study reveals the first-ever images of cerebrospinal fluid washing in and out of the brain during sleepWaves of Fluid Bathe the Sleeping Brain, Perhaps to Clear Waste
Behoud van energie De oorspronkelijke functie van slaap zou volgens de evolutietheorie zijn: het behoud van energie als voedsel schaars is.Kleitman, N. (1963). Sleep and wakefulness. Chigaco Un. of Chigaco Press. Zo opgevat is slaap gelijk aan hibernatie of winterslaap. Door de afname van lichaamsfuncties als frequentie van hartslag en ademhaling en daling van de lichaamstemperatuur wordt geen energie verspild.
Consolidatie van geheugen en leren Slaap is mogelijk een manier om het leren beter te laten verlopen. Er zijn aanwijzingen dat er een samenhang bestaat tussen verschillende soorten leren en slaap. Men spreekt ook wel van de rol van slaap op consolidatie van het geheugen. Zo blijken proefpersonen die een bepaalde taak leren, het geleerde gedrag veel beter uit te voeren wanneer zij in de periode tussen het leren en de test geslapen hebben dan wanneer zij wakker bleven.Stickgold,R., Whidbee, D., Schirmer, B., Patel, V., Hobson, J., A. (2000) Visual discrimination task improvement: A multi-step process occurring during sleep. Journal-of-Cognitive-Neuroscience.12(2): 246-254.Walker, M., P., Brakefield, T. & Seidman, J. (2003) Sleep and the Time Course of Motor Skill Learning. Learning-and-Memory. 10(4): 275-284.Walker, M., P. & Stickgold R. (2005) Sleep, Memory, and Plasticity. Annual Review of Psychology. 57: 139-66. Ten slotte is het idee dat leren en slaap met elkaar verband houden consistent met het gegeven dat jonge kinderen die veel moeten leren een groter deel van de dag slapen dan ouderen, voor wie leren een veel minder belangrijke rol speelt.