Tijdens de slaap spoelt het brein weer schoon

Het opruimen van afvalstoffen uit diepe delen van de hersenen gaat tijdens slapen twee keer zo snel

Wie niet voldoende slaapt, vergiftigt zijn hersenen. Tijdens de slaap worden namelijk de afvalstoffen uit het brein opgeruimd, blijkt uit onderzoek van neurowetenschappers verbonden aan het University of Rochester Medical Center in de Amerikaanse staat New York. De resultaten van hun onderzoek bij muizen publiceren ze vandaag in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

De onderzoekers onder leiding van Maiken Nedergaard ontdekten tot hun verbazing dat de ruimte tussen zenuwcellen in de hersenen van muizen ruim vijftig procent groter is tijdens de slaap of narcose dan wanneer de dieren wakker zijn. Bij een slapende muis is de ruimte tussen de cellen 23 procent van het totale hersenvolume, maar als zij wakker zijn slechts 14 procent.

Dat verschil in volume bepaalt hoe makkelijk hersenvocht tussen de cellen door kan vloeien. Met behulp van geavanceerde technieken bepaalden de onderzoekers dat de hersenvloeistof tijdens de slaap wel twintig keer harder stroomt dan tijdens het wakker zijn. Ook kan de vloeistof makkelijker dieper in het brein doordringen. Met andere woorden: tijdens de slaap worden de hersenen schoongespoeld. De grote moleculen die als bijproducten ontstaan tijdens de normale activiteit van de zenuwcellen worden dan in een verhoogd tempo afgevoerd.

Dat dit echt zo werkt lieten de onderzoekers zien aan de hand van het eiwit bèta-amyloïde. Dat herseneiwit is bekend van de ziekte van Alzheimer, waarbij ophopingen van dit eiwit zogeheten plaques veroorzaken op de plek waar neuronen afsterven. De onderzoekers injecteerden radioactief gemerkte bèta-amyloïde in de hersenen van slapende en wakkere muizen. Bij slapende dieren werd het bèta-amyloïde twee keer sneller afgevoerd.

In een controle-experiment bleek ook een tweede stof, die van nature niet in de hersenen voorkomt, veel sneller uit de hersenen van slapende muizen te verdwijnen.

De snelheid van de doorstroom van hersenvocht blijkt heel sterk met het slapen samen te hangen. Als de onderzoekers slapende muizen wakker maakten door even tegen hun staart te tikken, bleek dat de stroomsnelheid van hersenvocht onmiddellijk afnam.

Het team van Nedergaard vermoedt dat de ruimte tussen de hersencellen en daarmee de doorspoelsnelheid onder controle staat van het hormoon noradrenaline. Uit proeven met stoffen die de werking van noradrenaline blokkeren, bleek inderdaad dat de ruimte tussen de cellen toeneemt, vergelijkbaar met slaap of narcose.

Noradrenaline stimuleert de activiteit van zenuwcellen. Door ionenuitwisseling die optreedt tijdens de elektrische activiteit zwellen de neuronen iets op, waardoor de ruimte tussen de cellen afneemt.

Het onderzoek geeft een nieuwe kijk op de noodzaak van slaap: om de hersenen te ontgiften. Dat slaaptekort geheugenprestaties vermindert, lijkt daarbij niet zo gek.