Je hebt wellicht wel eens gehoord dat slaap heel belangrijk is tijdens een toets of tentamen week. Dat komt omdat slaap belangrijk is voor je geheugen. Slaap is een veelbesproken onderwerp op Brainmatters.nl. Lees hier waarom slapen een essentieel onderdeel is van een goede leerstrategie.
Onderzoek in muizen
In de US lieten onderzoekers sportieve muizen trainen in het voorwaarts rennen op een ronddraaiende cilinder. Voor-, tijdens, en na deze trainingssessie werden dendrieten in de motorcortex in kaart gebracht met met een speciale microscoop. Na de training werd de helft van de muizen wakker gehouden gedurende 7 uur, terwijl de andere helft rustig een dutje kon doen. Gedurende deze 7 uur werden de hersenen van de slaapkoppen met EEG in de gaten gehouden. Zo konden de onderzoekers aan de hand van hersengolven zien of de muizen sliepen, en in welke fasen van slaap zij waren. Er zijn twee slaapfasen te onderscheiden: Rapid Eye Movement (REM) slaap en non-REM slaap. Tijdens de REM-slaap is er grote hersenactiviteit, zijn onze spieren geheel ontspannen en dromen we vaak.
Het bleek dat muizen die goed geslapen hadden meer nieuwe dendritische stekels vormden dan muizen met een slaaptekort. Deze achterstand in vorming van dendritische stekels kon niet worden rechtgetrokken door een langere trainingssessie, of slapen na het slaaptekort. Verder bleek dat er in muizen met een slaaptekort een dag later minder nieuw gevormde dendritische stekels bewaard bleven! Deze muizen lieten een kleinere verbetering zien in hun prestatie op de cilinder na 1 tot 5 dagen dan de muizen die goed geslapen hadden. Ook werd er gevonden dat non-REM-slaap de fase is die belangrijk is voor de nieuwe vorming van dendritische stekels. Muizen die enkel tijdens REM slaap wakker werden gehouden hadden geen achterstand op muizen die goed geslapen hadden. Tot slot zagen de onderzoekers dat enkel de cellen die tijdens het rennen sterk toenamen in activiteit, opnieuw geactiveerd werden tijdens de non-REM-slaap. Deze reactivatie van taak-specifieke cellen is waarschijnlijk het proces waarmee nieuwe dendritische stekels gevormd worden.
Hoe zit dat bij mensen?
Dit onderzoek in muizen liet zien dat vooral de non-REM slaap belangrijk is voor het vormen van nieuwe verbindingen in de hersenen. Maar over deze non-REM slaap wisten we minder dan over REM slaap. Wel bijzonder: tijdens non-REM slaap zien we in EEG-signalen bij mensen af en toe zogenaamde ‘sleep spindles’ (slaapspoelen). Dit zijn momenten dat neuronen plotseling, en maar heel kort, ontzettend actief worden. Het was lang onduidelijk wat het nut is van deze spindles.
Onderzoekers uit Engeland vroegen proefpersonen om gedurende een aantal weken kennis over een bepaald concept te vergaren, bijvoorbeeld eigenschappen van verschillende typen cellen. Op deze manier ontwikkelden de proefpersonen een zogenaamd ‘schema’: een soort kapstok van achtergrondkennis. Het is bekend dat een dergelijk schema het makkelijker maakt om nieuwe feitjes te leren die te maken hebben met die achtergrondkennis. De onderzoekers waren nu benieuwd in hoeverre sleep spindles iets te maken hebben dat integreren van nieuwe informatie met zo’n schema. Om dit te toetsen, kregen de deelnemers aan het eind van de leerperiode nieuwe informatie voor hun kiezen om te leren, informatie die wel of niet te maken had met de achtergrondkennis. Vervolgens sliepen de proefpersonen een nachtje in het lab terwijl hun EEG gemeten werd. Tenslotte werd getoetst hoeveel van de nieuwe informatie ze onthouden hadden. Het resultaat: hoe krachtiger en intensiever de sleep spindles waren geweest tijdens slaap, hoe beter de informatie die gerelateerd was aan de schema’s werd onthouden. Met andere woorden, sleep spindles waren direct gerelateerd aan het integreren van nieuwe informatie met bestaande achtergrondkennis.
Een andere Britse studie wijst uit dat nieuw geleerde informatie tijdens je slaap opnieuw wordt geactiveerd en versterkt in het geheugen. Deelnemers aan deze studie werd gevraagd om associaties te leren tussen woorden en afbeeldingen van objecten en omgevingen. Vervolgens konden de proefpersonen een dutje doen in het laboratorium. Tijdens de slaap werd via een koptelefoon de helft van de geleerde woordjes afgespeeld. De onderzoekers hoopten hiermee de geheugensporen te activeren, om zo te kijken of deze woord-plaatjes associaties beter werden opgeslagen. Na een dutje te hebben gedaan mochten de vrijwilligers weer aan de bak. Ze kregen alle woorden nog eens te zien en moesten aangeven welke object- en omgevingsplaatjes bij elk woord hoorden. Hieruit bleek dat de herinneringen beter waren voor de associaties met de woorden die tijdens de slaap waren gepresenteerd! Tijdens de slaapperiode maten de onderzoekers de de hersengolven van de deelnemers middels EEG. Hieruit bleek dat bij het activeren van de herinneringen sleep spindles ontstonden. De onderzoekers bleken in staat om de hersengolven behorende bij objectherinneringen en omgevingsherinneren van elkaar te onderscheiden. Blijkbaar produceren deze spindles unieke geheugencodes voor bepaalde geactiveerde herinneringen, wat waarschijnlijk zorgt voor de verbeterde opslag van deze herinneringen tijdens slaap.
Kun je deze effecten van slaap op geheugen ook versterken?
We weten nu dat sleep spindles belangrijk zijn voor het opslaan van aangeleerde informatie en dat we dat kunnen versterken door tijdens de slaap deze informatie te activeren. Maar eerder werd er al een andere manier gevonden om geheugenopslag tijdens slaap te verbeteren.
Zoals bij de andere onderzoeken werd ook in dit experiment hersenactiviteit gemeten bij slapende proefpersonen door middel van EEG. Iedere keer als er langzame (anders dan spindles) hersengolven in het EEG-patroon te zien waren, kregen de slapende proefpersonen twee korte klikjes te horen. Deze klikjes vielen precies in het ritme van de EEG golven en zorgden ervoor dat het langzame ritme versterkt werd. Deze klikjes leken een effect te hebben op het geheugen. Alle proefpersonen hadden voordat ze naar bed gingen een serie woordparen uit het hoofd geleerd. Na het nachtje slapen werden zij gevraagd welke paren zij zich konden herinneren. Zoals verwacht verbeterde de prestatie van alle proefpersonen na een nacht slaap. Maar de ritmische klikjes hadden een extra groot effect op het geheugen, vergeleken met nachten waarin geen klikjes afgespeeld werden of waarin de klikjes niet in het ritme vielen.
Het is dus de timing van de klikjes ten opzichte van het ritme van de hersengolven dat cruciaal is. Het heeft dus geen zin om een metronoom naast het bed te zetten vlak voor een tentamen Franse woordjes. Tenzij je een paar handige neurowetenschappers inschakelt die deze metronoom verbinden met een EEG apparaat... Dus het lijkt erop dat het heel verstandig is om na het leren lekker te gaan slapen. Jouw hersencellen krijgen dan de kans alle geleerde stof nog een keer te activeren en veilig op te slaan. Dus voor het volgende tentamen geen warme dampende koffie mok, maar een heerlijk zacht bed.
Dit artikel is gebaseerd op eerder gepubliceerde brianmatters artikels van 9-6-2015 “Slapen hoort bij een goede leerstrategie” geschreven door Iris van Sambeek, 18-4-2016 “Slaap en Geheugen” door Sander van Bree, 20-3-2018 “Herinneringen uitlezen tijdens slaap” door Job van den Hurk en 29-5-2013 “Klikjes tijdens slaap verbeteren geheugen” geschreven door Bart Aben.
Referenties:
