Beoordeling van grote spontane en sensorisch opgewekte langzame hersengolven tijdens slaap en hun relatie tot dromen

Dit project behandelt de uitdagende en reeds lang bestaande vraag hoe de
hersenen dromen genereren. Hoewel dromen de mensheid al sinds de vroegste
tijden interesseren, zijn de precieze mechanismen die aan dromen ten grondslag
liggen en hun functie nog steeds onbekend. Inzicht in dromen dient niet alleen
om de wetenschappelijke nieuwsgierigheid te bevredigen. Het maakt ook de weg
vrij voor een beter begrip van slaapstoornissen die gerelateerd zijn aan
abnormale vormen van mentale activiteit tijdens de slaap. Hoewel de meeste
mensen zich bij het ontwaken nauwelijks mentale ervaringen herinneren, en naast
de occasionele nachtmerrie, dromen niet als problematisch beschouwen, kunnen
dromen voor tot 5% van de bevolking een echte last worden. Klachten gerelateerd
aan mentale activiteit tijdens de slaap omvatten onder andere terugkerende
nachtmerries; parasomnieën, die abnormaal, vaak droomgerelateerd gedrag
vertegenwoordigen; epische droomstoornis, een aandoening waarbij dromen als
excessief en vermoeiend worden ervaren, en paradoxale slapeloosheid, gekenmerkt
door de subjectieve indruk zich wakker te voelen tijdens slaap en onophoudelijk
rumineren (terugkerende gedachten). Bovendien kan een beter begrip van dromen
licht werpen op gerelateerde verschijnselen zoals hallucinaties en wanen bij
psychiatrische stoornissen.

Als een zeer subjectief fenomeen dat beperkt is tot de slaap, is dromen lange
tijd ontoegankelijk gebleven voor direct wetenschappelijk onderzoek.
Aanvankelijk werd aangenomen dat dromen vrijwel uitsluitend voorkomen tijdens
de rapid eye movement (REM) slaap, een slaapfase die zijn naam dankt aan de
snelle oogbewegingen die plaatsvinden onder gesloten oogleden, en waarin de
hersenactiviteit, gemeten met elektro-encefalografie (EEG), snel is en lijkt op
de hersenactiviteit in wakkere staat. In latere studies is echter vastgesteld
dat dromen ook kunnen voorkomen in de non-REM (NREM) slaap, een slaapstadium
met heel andere EEG-patronen, bestaande uit prominente laagfrequente
oscillaties die langzame golven (slow waves) worden genoemd. In een recente
studie onderzochten we de neurale correlaten van dromen met behulp van
high-density (hd-)EEG, gecombineerd met meer dan 800 seriële ontwakingen om
droomverslagen te verzamelen. Wij ontdekten een neuraal patroon van dromen die
zowel door de REM- als de NREM-slaap wordt gedeeld, gekenmerkt door een lokale
activering van de posterieure hersengebieden (gegroepeerd onder de naam
'posterior hot zone'). We waren ook in staat, voor de eerste keer, om
hersenactivaties in kaart te brengen die corresponderen met specifieke inhoud
van de dromen tijdens volwaardige slaap, waaronder gezichten, beweging, spraak,
en de ruimtelijke setting van dromen. Hoewel deze baanbrekende studie een
potentieel antwoord gaf op de al lang bestaande vraag waarom dromen kunnen
voorkomen in gedragstoestanden met globaal verschillende EEG-patronen (door aan
te tonen dat dromen een lokale activatie vereist, ongeacht het EEG in de rest
van de cortex), blijft het onbekend welke neurofysiologische processen ten
grondslag liggen aan dit neurale patroon van dromen, en hoe de inhoud van
dromen wordt gegenereerd.

Intrigerend genoeg vonden wij in een reeks latere studies dat dromen nauw
verbonden is met twee typen hersengolven, die hier type I en type II
potentialen zullen worden genoemd. Om specifiek te zijn vonden wij dat het
waarschijnlijker was dat een droom werd gerapporteerd wanneer in de NREM-slaap
een grote en wijdverspreide langzame golf (type I-potentiaal) verscheen in de
EEG-opname kort vóór het ontwaken, en wanneer tegelijkertijd de langzame golven
in de *posterior hot zone* (type II-potentiëlen) bijzonder klein waren. De twee
typen trage golven vertonen verschillende variaties gedurende de nacht, komen
voor op verschillende EEG-achtergronden, induceren specifieke EEG-veranderingen
en worden verschillend beïnvloed door ontwikkeling en ervaring. Recente studies
hebben ook twee vergelijkbare typen langzame golven gedocumenteerd in de
NREM-slaap van knaagdieren en zelfs gesuggereerd dat ze verschillende
slaapgerelateerde functies hebben (consolidatie van het geheugen versus
vergeten). Hoewel langzame golven een typisch kenmerk zijn van de NREM-slaap,
kunnen ze ook voorkomen in de REM-slaap, zij het met een kleinere amplitude.
Interessant is dat wij onlangs hebben ontdekt dat er ook in de REM-slaap twee
soorten langzame golven zijn (genaamd zaagtandgolven en medio-occipitale
langzame golven), met soortgelijke eigenschappen als die in de NREM-slaap.
Tenslotte kunnen tijdens het waken, in reactie op onverwachte zintuiglijke
prikkels, hersengolven worden waargenomen die lijken op type I potentialen.
Tezamen suggereren deze waarnemingen dat de neurofysiologische processen die
ten grondslag liggen aan de twee typen langzame golven aanwezig zouden kunnen
zijn in verschillende gedragstoestanden (REM- en NREM-slaap).

De overkoepelende doelstellingen van dit voorstel zijn 1) het identificeren van
de neurofysiologische processen die ten grondslag liggen aan type I langzame
golven en 2) deze te manipuleren om te bepalen of en hoe ze verband houden met
dromen.
De specifieke doelstellingen worden hieronder uiteengezet:
Primaire doelstellingen
1) Eerste deel van de studie: creëren van een gedetailleerde corticale weergave
en vergelijking van spontane en sensorisch geïnduceerde type I hersenpotentialen
2) Tweede deel van de studie: bepalen hoe spontane type I hersenpotentialen
verband houden met de inhoud van dromen
Secundaire doelstelling(en):
1) Type I potentiaal "equivalenten" vergelijken tussen gedragsstaten (waken,
NREM en REM slaap)
2) Bepalen of type I hersenpotentialen geassocieerd zijn met specifieke
patronen van spieractivaties en veranderingen van het autonome zenuwstelsel

Dit is een interventiestudie met een within-subject design:
In het eerste deel van de studie zullen stimulus-geïnduceerde type I
hersenpotentialen (als gevolg van de toediening van zintuiglijke stimuli,
d.w.z. de interventie) vergeleken worden met natuurlijk voorkomende type I
hersenpotentialen tijdens de slaap bij dezelfde proefpersoon en dezelfde nacht.
In het tweede deel van de studie zal de interventie bestaan uit het wekken van
de proefpersonen op verschillende tijdstippen van de nacht en hen vragen naar
dromen en hun kenmerken. De kenmerken van de type I potentialen voorafgaand aan
het ontwaken zullen worden vergeleken tussen verschillende "uitkomsten"
(aanwezigheid van dromen, sensorische modaliteit van de droom, verrassing in de
droom, etc.)

Tijdens het waken en slapen worden zintuiglijke prikkels toegediend, waaronder visuele, auditieve en tactiele prikkels. Deze stimuli liggen ruim binnen het comfortabele bereik en kunnen tijdens de slaap worden toegepast zonder de deelnemer te storen.

De risico's verbonden aan dit studieprotocol zijn minimaal voor de deelnemers
aan de studie en bestaan **voornamelijk uit onwaarschijnlijke allergische
reacties op het EEG-net of elektrodegel, vermoeidheid en slaperigheid de dag na
de studie als gevolg van lichte slaapfragmentatie, en bij daarvoor gevoelige
personen het optreden van een migraine, toevallen of hypomane episode. Er zijn
maatregelen genomen om deze risico's te voorkomen of te minimaliseren,
waaronder een grondige screening van deelnemers, adequate voorlichting en
passende instructies. Er is geen direct voordeel voor deelnemers.