De Volkskrant, 27-07-2013, door Dennis Rijnvis 2009

Slapend slim

Nederlandse hersenonderzoekers hopen op een wereldprimeur. Ze willen nieuwe informatie implanteren in de geheugens van slapende proefpersonen.


Tussentitel: De grote vraag is of gesproken taal kan worden opgeslagen zonder dat je er wakker van wordt

Ik ontwaak door een zachte pieptoon. Het is niet mijn wekker, want ik lig in een vreemd bed. Op mijn hoofd zit een badmuts met een wirwar van elektroden en draden die aan een computer zijn bevestigd. Langzaam herinner ik me dat ik verblijf in een vertrek van het slaaplaboratorium van de Universiteit van Amsterdam. De deur gaat open. 'Je was maar heel even in diepe slaap', zegt Roy Cox, de onderzoeker die me een paar uur eerder mijn bed heeft gewezen. 'We waren net begonnen met het toedienen van informatie.'

Het experiment waaraan ik deelneem draait om geheugenimplantatie, een van de meest tot de verbeelding sprekende beloften van het wereldwijde onderzoek naar slaap en hersenen. Informatie opslaan met je ogen dicht, oftewel slapend leren, dat is het doel. Hoe sciencefictionachtig het ook klinkt, steeds meer wetenschappers geloven dat het slapende brein bijzonder be´nvloedbaar is.

Voordat ik in bed ging liggen, heeft Cox me de badmuts opgezet en vierenzestig elektroden verspreid over mijn schedel om mijn hersenactiviteit in kaart te brengen. Het is een bedritueel dat alle deelnemers aan het experiment ondergaan. Terwijl ze wegdommelen, staart Cox naar hun hersengolven op een beeldscherm in een klein kamertje naast het slaapvertrek. Als ze in diepe slaap zijn, activeert hij een computerprogramma dat berekent wanneer de omstandigheden in hun brein optimaal zijn om informatie op te nemen. Vervolgens worden er op laag volume betekenisvolle geluiden in de slaapkamer afgespeeld: gerinkel van een bel bijvoorbeeld, of getoeter van een auto.

Na hun slaapje krijgen de proefpersonen deze geluiden opnieuw te horen, afgewisseld met nieuwe klanken. 'De grote vraag is of je de tonen uit je slaap dan hebt onthouden', zegt Cox, terwijl ik me omdraai en mijn ogen sluit. 'Dat is waarop we hopen. Je moet nu echt weer proberen in slaap te vallen.'

Stoeiend geheugen
De eerste resultaten van het slaaponderzoek aan de UvA zijn waarschijnlijk eind dit jaar beschikbaar. Als het experiment slaagt, dan zou het een wereldwijde primeur zijn. Nieuwe, bewuste kennis toevoegen aan een slapend brein, dat lukte nog nooit iemand. Wel is uit verschillende studies gebleken dat ons geheugen 's nachts volop stoeit met eerder opgeslagen informatie.

Amerikaanse slaapwetenschappers van de Universiteit van Harvard ontdekten dat proces voor het eerst in het brein van ratten in de jaren negentig. Op hersenscans van de knaagdieren zagen ze dat specifieke hersenactiviteit die optrad tijdens het leren van een nieuwe taak - bijvoorbeeld navigeren in een doolhof - opnieuw zichtbaar werd als de dieren een dutje deden. Het was alsof de ratten de herinneringen versneld opnieuw beleefden.

Ook het menselijk brein speelt 's nachts dit soort 'herhalingen' af. Dat gebeurt in de diepere fasen van de slaap. Deze fasen wisselen af met perioden van remslaap, waarin we dromen. Lucia Talamini, hoofdonderzoeker en bedenker van het onderzoek aan de UvA, tekent een golfpatroon op een schoolbord. 'De hersenactiviteit bestaat tijdens de diepe slaap op het oog uit langzame, regelmatige golven', vertelt ze. 'Onderaan gebeurt er weinig; het brein is dan in rust. Bovenaan gebeurt er van alles.'

Met felle bewegingen zet Talamini kleine krasjes op het bord rond de toppen van de golven. 'Spindles', oftewel 'slaapspoelen' noemt ze die patronen. 'Het zijn korte uitbarstingen van hersenactiviteit die hooguit twee seconden duren', legt ze uit. 'Je ziet veel dezelfde patronen als overdag, maar dan versneld.'

Inmiddels is vrijwel zeker dat ons brein op deze momenten herinneringen wegschrijft naar het langetermijngeheugen. 'Alles wijst daar op', zegt Talamini. 'Hoe meer spindles er op hersenscans zijn te zien in de nacht nadat iemand een taak heeft geleerd, hoe meer hij heeft onthouden als hij wakker wordt.' Verder treedt er rond de top van een hersengolf veel activiteit op in de hippocampus - het hersengebied dat het geheugen aanstuurt. Ook zijn de hersencellen zeer plastisch. 'Dat wil zeggen dat ze gemakkelijk nieuwe verbindingen met elkaar maken en dus ook eenvoudig nieuwe langetermijnherinneringen vormen.'

Tijdelijke ingangen
Talamini ziet deze oplevingen van het brein tijdens de slaap als tijdelijke ingangen voor nieuwe kennis. Tijdens het slaapexperiment worden de geluiden daarom alleen op het toppunt van hersengolven afgespeeld. 'Als het brein op dat moment herinneringen van binnenuit kan verwerken, waarom zou er dan ook geen informatie van buitenaf kunnen worden opgenomen?', vraagt ze zich af. 'Waarom zou je geen nieuwe dingen kunnen leren in je slaap?'

Het roept beelden op van studenten en scholieren die 's nachts vreemde talen of historische data zonder enige inspanning in hun hoofd stampen. Talamini sluit dat soort praktische toepassingen niet uit. 'Als ons experiment slaagt, heb je per hersengolf ongeveer ÚÚn tot twee seconden de tijd om een geluid af te spelen. Je zou dan in theorie ook Franse woordjes kunnen aanbieden, of belangrijke data uit de geschiedenis.'

Twee recente onderzoeken bieden al een sprankje hoop op slaapeducatie. IsraŰlische wetenschappers van het Weizmann Institute slaagden er vorig jaar in om proefpersonen 's nachts op onbewust niveau nieuwe gewoonten bij te brengen. Ze lieten slapende mensen specifieke geluiden horen en verspreidden onmiddellijk daarna een prettige geur in hun slaapvertrek. De volgende dag maakten de deelnemers aan het experiment zonder dat ze het zelf beseften een snuifbeweging als een van de geluiden werd afgespeeld, ook als er daarna helemaal geen geur was te ruiken. Kortom: ze hadden een reflex 'geleerd' tijdens hun slaap.

De Nederlandse slaaponderzoeker Eelco van Dongen lukte het onlangs om proefpersonen een variant van het spel memory te laten oefenen in hun slaap. 's Avonds moesten de deelnemers eerst op de computer naar uiteenlopende plaatjes kijken en onthouden op welke plek op het beeldscherm ze werden vertoond. Ondertussen hoorden ze een toepasselijk geluid - bijvoorbeeld gemiauw bij afbeelding van een kat. Tijdens hun nachtrust - liggend in een hersenscanner - kregen ze de geluiden opnieuw te horen. Hersengebieden die betrokken zijn bij het geheugen, werden daardoor actiever. Hoe harder deze gebieden werkten, hoe beter de deelnemers zich de volgende dag de plaatjes konden herinneren.

Nachtelijke geheugenstimulatie heeft voorlopig alleen op papier voordelen. In de wetenschappelijke studies zijn de effecten zichtbaar als gemiddelden bij grote groepen, maar nauwelijks waarneembaar bij individuen. 'Je zou door de huidige technieken waarschijnlijk nog niet meetbaar beter gaan presteren bij het afleggen van een tentamen', zegt Van Dongen.

Processen
Slaapwetenschappers begrijpen ook nog lang niet alle processen in slapende hersenen. Zo is het weliswaar duidelijk dat spindles een belangrijke rol spelen bij het verwerken van herinneringen, maar welke functie de korte erupties van hersenactiviteit precies hebben?

Dat is volgens Van Dongen onduidelijk. 'Onthouden we meer doordat er spindles optreden of treden ze alleen op als het onderliggende proces goed is verlopen? We weten het niet.'

Als Lucia Talamini erin slaagt om geluiden in het brein van slapende mensen te op te slaan, is dat volgens Van Dongen een eerste, kleine stap naar slapend leren. Wie lesstof wil toedienen tijdens de nachtrust, heeft natuurlijk niet genoeg aan getoeter of gerinkel. 'De grote vraag is of gesproken taal kan worden geregistreerd en opgeslagen zonder dat je er wakker van wordt', zegt hij. 'Ik sluit niet uit dat het mogelijk is, maar het is nog niet overtuigend aangetoond.'

Zelf zal ik in ieder geval niet als eerste mens bewuste kennis opdoen in mijn slaap. Nadat ik wakker ben geworden - waarschijnlijk door een van de geluiden - lukt het me niet meer om in slaap te komen in het laboratorium. Maar hoe erg is dat? Is het eigenlijk wel gezond om je nachtrust te gebruiken voor extra leersessies?

Hoofdonderzoekster Lucia Talamini ziet geen gevaar. Het verwerken van informatie is een natuurlijk verschijnsel tijdens de slaap, benadrukt ze. 'Het gebeurt sowieso, of je nu wilt of niet. We zouden het proces alleen graag een beetje sturen, zodat je zelf bepaalt waarmee je hersenen aan de slag gaan.' Kortom: niet met de grappen uit de latenightshow waarnaar je 's avonds keek, wel met zinvolle informatie die uit luidsprekers naast je bed komt. 'Dat kan echt geen kwaad.'




Tussenstukken:
Geen slaapkop

Dennis Rijnvis, participerend verslaggever vanuit het slaaplaboratorium aan de Universiteit van Amsterdam. Hij sliep te kort om aan het eigenlijke experiment toe te komen.


Hoe scherp is het slapende brein?

Tot nu toe kunnen slapende proefpersonen hooguit onbewust wat simpele geluidjes onthouden. Maar voor een stevige leersessie is meer nodig. De vraag is of een dommelend brein ook scherp genoeg is om omgevingsgeluiden te interpreteren.

Volgens slaapwetenschapper Eus van Someren van het Nederlands Herseninstuut zijn onze hersenen zich 's nachts bij vlagen bewust van de omgeving. 'Vroeger dachten we dat de ophaalbrug van het brein helemaal openstond tijdens de slaap, maar dat is niet zo.'

Met 'ophaalbrug' bedoelt Van Someren de thalamus. Dat is een hersenkern die dienst doet als een soort verbindingsstation in het brein. Het gebied brengt informatie uit de waarneming over naar de cortex, de buitenste laag van de hersenen waarmee we bewust nadenken. 'Tijdens de slaap dringen er heel af en toe signalen door. We weten niet precies hoe dat komt.'

Of een geluid doordringt, en of iemand daar wakker van wordt, hangt in ieder geval sterk af van de persoon en de situatie. Zo worden de meeste mensen niet wakker van een piepend raam of geroezemoes. 'Maar als een moeder haar baby 's nachts hoort huilen, reken maar dat ze dan meteen rechtop in bed zit', aldus Van Someren.

Ook mensen met slaapproblemen zijn zich vaak bijzonder bewust van hun omgeving tijdens hun slaap. 'Er zijn individuen die altijd het gevoel hebben dat ze maar een uurtje per nacht slapen.' Bij onderzoek in het slaaplaboratorium blijkt dat vaak niet te kloppen. 'Hun hersenen vertonen op e.e.g.-metingen dezelfde kenmerken als het brein van andere slapende mensen. Maar deze probleemslapers hebben 's nachts wel meer gedachten en zijn zich bewuster van omgevingsgeluiden.'

Kortom: ieder slapend brein lijkt 's nachts anders afgesteld. Van Someren is dan ook voorzichtig met voorspellingen over technieken waarmee iedereen slapend zou kunnen studeren.

'Van nature verwerken onze hersenen tijdens de slaap vooral informatie die al binnen is: eerder opgeslagen herinneringen. Zelf betwijfel ik daarom of je bij iedereen zomaar kunt inbreken in dat proces om een stroom informatie van buitenaf toe te voegen, zoals feitjes of woordjes. Dat is nogal wat.'


Red.:   Misverstand: brein heeft tijdens slaap tijd vrij voor andere activiteiten. Oftewel: brein doet tijdens slaap "niets".


Naar Psychologische krachten, angst  , Psychologische krachten  , Psychologie lijst , Psychologie overzicht , of site home .
 

[an error occurred while processing this directive]