Wat voor invloed heeft slaap op het brein? - Chapter 8

Wat zijn ritmes in wakker zijn en slapen?

Zowel mensen als dieren vertonen bepaald gedrag met een zekere regelmaat. Er is daarbij sprake van een biologisch ritme. Het menselijk lichaam heeft een biologisch ritme voor slapen en wakker zijn.

Endogene ritmes

Bij trekvogels en dieren die aan een winterslaap doen, zien we dat ze op tijd voorbereidingen treffen voor deze winterslaap. Er is kennelijk iets aanwezig dat, ongeacht de omstandigheden buiten het lichaam, de dieren aanzet tot bepaald gedrag. Trekvogels lijken te weten wanneer ze weg moeten en trekken dan naar een tropisch land. Bovendien weten ze ook wanneer ze weer uit een tropisch land weg moeten trekken, ongeacht het feit dat in de meeste tropische landen de temperatuur en de hoeveelheid licht het hele jaar bijna hetzelfde blijft. Ze kunnen niet weten wanneer ze weg moeten door op de omgeving te letten. Daarom veronderstelt men een biologische klok die verschillende lichaamsfuncties reguleert. De biologische klok is endogeen, gestuurd van binnenuit. Bij de bovengenoemde dieren regelt deze klok niet alleen een dagelijks ritme (circadiaan ritme), maar ook een jaarlijks ritme (circa-annuaal ritme). Het circadiane ritme vind je niet alleen terug in slaap-en waakpatronen, maar ook in eet- en drinkgedrag, lichaamstemperatuur, het vrijkomen van hormonen, de urine-uitstoot en de gevoeligheid voor bepaalde medicijnen. Uit verschillende onderzoeken blijkt dat zowel dieren als mensen over zo'n dagelijks 24-uurs ritme beschikken.

Het instellen en opnieuw instellen van de biologische klok

Meestal duurt het circadiane ritme niet precies 24 uur. We passen onze interne activiteit aan zodat het beter past bij de wereld om ons heen. Binnen één individu, onder dezelfde omstandigheden, blijft het redelijk constant. Bepaalde afwijkingen worden bijvoorbeeld gecorrigeerd door externe factoren zoals de afwisseling van dag en nacht en van licht en donker. Voor mensen zijn er meer factoren die ervoor zorgen dat een iets afwijkend biologisch ritme aangepast wordt aan de 24-uurse dag. Die factoren worden ook wel zeitgebers genoemd. Voorbeelden zijn: beweging, geluid, maaltijden en de temperatuur van de omgeving. De belangrijkste zeitgeber is licht. Uit verschillende onderzoeken blijkt dat het natuurlijke circadiane ritme, zonder zeitgebers, ergens tussen de 24 en 25 uur zit.

Jetlag

Experimentele pogingen om deze ritmes te beïnvloeden laten zien dat mensen zich moeilijk aanpassen aan een ander ritme. Mensen passen zich makkelijker aan als de cyclus die ze volgen langer dan 24 uur is – dit is het geval als ze naar het westen reizen – dan als de cyclus die ze volgen korter dan 24 uur is – dit is het geval als ze naar het oosten reizen. Een jetlag is een onderbreking van circadiane ritmes die te wijten is aan het veranderen van tijdzones. Het is de mismatch tussen de interne circadiane klok en de externe klok.

Afwisselend werk

Bij mensen die veel ’s nachts werken en dus overdag slapen, is er sprake van een verminderde kwaliteit van de slaap, maar ook van een verminderde kwaliteit van het waakleven. Men voelt zich vaak wat duf, wat ook leidt tot meer ongelukken op het werk. Hun lichaamstemperatuur bereikt de hoogste waarde als ze proberen te slapen en niet als ze werken (normaal gesproken is de lichaamstemperatuur tussen het midden en het eind van de middag op zijn hoogst). Een methode om problemen tegen te gaan is de nachtploeg te laten werken in heel helder licht. Uit onderzoek blijkt dat de biologische klok zich dan wel aanpast. De biologische klok is moeilijk te ontregelen in normale omstandigheden.

Ochtendmensen en avondmensen

Circadiane ritmes verschillen wel per persoon. Sommige mensen (ochtendmensen) staan vroeg op, zijn snel productief en zijn minder actief later op de dag. Anderen (avondmensen) staan later op en worden langzamer actief dan ochtendmensen. Ze zijn actiever in de namiddag of avond. Niet iedereen is onder te verdelen in deze twee categorieën en het verschilt ook per leeftijd. Tot aan je twintigste wordt het moment waarop je wilt gaan slapen steeds later. Daarna verandert dit langzamerhand de andere richting op. Ouderen zijn het meest productief vlak na het wakker worden, terwijl jongeren later op de dag actiever worden.

Mechanismen van de biologische klok

De biologische klok wordt door de hersenen gegenereerd. Invloeden van buitenaf kunnen bijna geen invloed hebben op de werking van deze biologische klok.

De nucleus suprachiasmaticus (SCN)

De biologische klok is afhankelijk van de nucleus suprachiasmaticus (SCN), het deel van de hypothalamus dat boven het optische chiasme ligt. De SCN zorgt voor de belangrijkste controle over de circadiane ritmes van slaap en temperatuur. Als de SCN wordt beschadigd, worden de ritmes minder constant en zijn ze niet langer aangepast aan omgevingspatronen van licht en donker. Het SCN produceert circadiane ritmes op een manier die niet aangeleerd is, maar die wordt gecontroleerd door genen. Neuronen van de SCN produceren impulsen met een circadiaan ritme, zelfs na verwijdering uit het oorspronkelijke brein. Een enkele, geïsoleerde SCN-cel kan het circadiane ritme in stand houden, ook al zorgt interactie tussen cellen voor een preciezer ritme.

Hoe licht de SCN opnieuw instelt

De tractus retinohypothalamicus is een zenuwbaan die vanaf de retinale ganglioncellen in de retina van beide ogen door de oogzenuw en het optische chiasme naar de SCN loopt. Axonen van die baan veranderen de ‘instellingen’ van de SCN. De meeste input komt niet van de normale retinareceptoren, maar van een speciaal soort retinale ganglioncellen met hun eigen soort fotopigment, menalopsine, een ander soort fotopigment dan dat van kegeltjes en staafjes. Deze speciale ganglioncellen reageren direct op licht, ook al krijgen ze geen input van de kegeltjes en staafjes. Ze ontvangen wel input van de kegeltjes en staafjes, wat hun eigen reactie op licht versterkt. Ze zijn niet gelijkmatig verdeeld over de retina, maar bevinden zich voornamelijk bij de neus. De ganglioncellen reageren op de gemiddelde hoeveelheid licht, niet op plotselinge veranderingen in licht en ze dragen niet bij aan visie.

De biochemie van het circadiane ritme

Om de circadiane ritmes te bestuderen gebruiken onderzoekers insecten, omdat hun genetische basis eenvoudiger te onderzoeken is. Bij fruitvliegjes (drosophila) hebben ze twee genen ontdekt, periode en tijdloos, die circadiane ritmes genereren. Deze genen produceren de proteïnes PER en TIM. Deze proteïnes hebben een kleine hoeveelheid in het begin van de dag. De hoeveelheid neemt toe naar mate de dag vordert. ’s Avonds bereiken ze een hoog niveau waardoor de vlieg gaat slapen. De productie van proteïnes stopt en de concentratie daalt tot het begin van de ochtend, het moment waarop de cyclus opnieuw begint. Als het niveau van PER en TIM hoog is, is er sprake van interactie tussen PER en TIM en een proteïne die Klok heet, waardoor de behoefte aan slaap veroorzaakt wordt. De genen die de circadiane ritmes controleren zijn bijna hetzelfde bij zoogdieren en insecten. Het begrijpen van deze mechanismen kan handig zijn om bepaalde slaapstoornissen te verklaren. Mutaties in genen kunnen leiden tot abnormaal slaapgedrag.

Melatonine

De SCN zorgt voor controle over slaap- en waakritmes door het controleren van activiteitniveaus van andere hersengebieden, zoals de pijnappelklier, een endocriene klier die zich achter de hypofyse bevindt. De pijnappelklier laat melatonine vrij, een hormoon dat zowel de circadiane ritmes als de circannuale ritmes beïnvloedt. Melatonine wordt meestal ’s nachts uitgescheden, waardoor we rond die tijd slaperig worden. De uitscheiding begint meestal twee of drie uur voor bedtijd. Het dagelijks gebruik van melatonine kan de biologische klok beïnvloeden. Melatonine heeft een paar voordelige effecten op de gezondheid, maar de lange termijneffecten zijn nog niet bekend.

Hoe werken de slaapfases en betrokken hersenmechanismen?

Slaap en andere onderbrekingen van bewustzijn

Slaap is een staat die het brein actief produceert en het wordt gekarakteriseerd door een afname van hersenactiviteit en reacties op stimuli. Coma, daarentegen, is een lange periode van onbewust zijn, veroorzaakt door hersenschuddingen, beroertes of ziektes. Je kunt een persoon die slaapt wel wakker maken, maar iemand in coma niet. Tijdens een vegetatieve staat wisselt een persoon tussen periodes van slaap en gematigde opwinding, maar in beide staten heeft de persoon geen bewustzijn van de omgeving. Een minimale staat van bewustzijn is een stadium hoger, met zo nu en dan periodes van zinvolle acties en een begrensde hoeveelheid spraak en begrip. Hersendood is een conditie zonder tekenen van hersenactiviteit of reacties op stimuli.

De fases van slaap

Onderzoekers wisten niet dat slaap uit verschillende fases bestond, totdat ze deze fases per ongeluk maten. Met behulp van een EEG konden hersenonderzoekers hersenactiviteit gedurende de verschillende fases onderzoeken. Een combinatie van een EEG en oogbewegingsmetingen heet polisomnografie. Alfagolven zijn karakteristiek voor ontspanning, niet voor volledige waakzaamheid. In fase 1 (N1) is de slaap net begonnen en laat de EEG onregelmatige, scherp getande lage spanningsgolven zien. De hersenactiviteit is minder dan bij ontspannen waakzaamheid, maar meer dan bij andere fases. Fase twee (N2) wordt gekenmerkt door K-complexen en ‘sleep spindles’ op de EEG. ‘Sleep spindles’ bestaan uit 12 tot 14 Hz golven tijdens een uitbarsting die ten minste een halve seconde duurt. Ze zijn het resultaat van trillende interacties tussen cellen in de thalamus en de cortex. Een K-complex is een scherpe golf met een hoge amplitude. In de latere fases van slaap dalen de hartslag, ademhalingssnelheid en hersenactiviteit terwijl langzame golven met een hoge amplitude steeds meer voorkomen. Fase 3 en 4 (N3 & N4) worden samen trage golfslaap genoemd. Langzame golven wijzen erop dat neurale activiteit goed afgestemd is.

Paradoxale slaap of REM-slaap

In de jaren ’50 ontdekte Jouvet per ongeluk bepaalde periodes van schijnbare slaap waarbij hersenactiviteit relatief hoog was, maar waarbij de nekspieren volledig ontspannen waren. Hij noemde dit paradoxale slaap, omdat het op de ene manier een diepe slaap was en op de andere manier een lichte. Ondertussen observeerden Kleitman en Aserinsky oogbewegingen van mensen om de diepte van iemands slaap te meten, met de veronderstelling dat oogbewegingen zouden stoppen tijdens slaap. Aanvankelijk, toen ze periodes van oogbewegingen vonden, dachten ze dat hun machines kapot waren. Na herhaalde metingen kwamen ze erachter dat periodes van oogbewegingen voorkomen tijdens slaap. Ze noemden deze periodes Rapid Eye Movement (REM)-slaap en kwamen erachter dat dit hetzelfde was als de paradoxale slaap van Jouvet. Tijdens de REM-slaap laat de EEG onregelmatige, snelle golven van lage spanning zien. REM-slaap combineert diepe en lichte slaap en kenmerken die moeilijk diep of licht te noemen zijn. De fases die anders zijn dan REM-slaap worden non-REM (NREM)-slaap genoemd. Als je slaapt kom je eerst in fase 1, 2, 3 en 4. Vervolgens ga je van 4 terug naar 3 en 2 en dan REM. Deze reeks herhaalt zich en duurt ongeveer 90 minuten. Kort na de ontdekking van de REM-slaap dacht men dat het bijna synoniem was aan dromen. REM en dromen overlappen elkaar meestal, maar ze zijn niet hetzelfde.

Hersenmechanismen van waakzaamheid, opwinding en slaap

Hersenstructuren van opwinding en aandacht

Als je de voorhersenen en een deel van de middenhersenen scheidt van de lagere structuren, heeft een dier een verlengde staat van slaap voor de komende paar dagen. Ook na een paar weken zijn de waakzame perioden kort. De sensorische informatie kan niet meer aankomen in de hersenen. Toch heeft het dier nog steeds slaap- en waakritmen. Blijkbaar hebben de middenhersenen de sensorische informatie niet per se nodig; ze hebben hun eigen mechanisme om te waken. Een snee door de middenhersenen vermindert opwinding door het beschadigen van de reticulaire formatie, een structuur die loopt van de medulla tot de voorhersenen. Sommige neuronen van de reticulaire formatie hebben axonen die naar de hersenen lopen en anderen hebben axonen die naar het ruggenmerg lopen. Een deel van de reticulaire formatie dat bijdraagt aan corticale opwinding heet het pontomesencephalon. De neuronen ontvangen sensorische input van vele sensorische systemen en produceren zelf spontane activiteit. De axonen reiken tot in de voorhersenen en laten acetylcholine en glutamine vrij, waardoor cellen in de basale ganglia, de thalamus en de hypothalamus geëxciteerd worden. Het pontomesencephalon houdt opwinding in stand tijdens waakzaamheid en verhoogt het als reactie op nieuwe of uitdagende taken. De locus coeruleus, een kleine structuur in de pons, is meestal inactief maar stoot af en toe uitbarstingen van impulsen uit in reactie op betekenisvolle gebeurtenissen, met name die gebeurtenissen die emotionele opwinding produceren. Axonen laten door de hele cortex noradrenaline vrij. Alles dat de locus coeruleus stimuleert versterkt de opslag van recente herinneringen en verhoogt de waakzaamheid. Tijdens slaap is de locus coeruleus niet actief. De hypothalamus heeft verschillende paden die opwinding beïnvloeden. Een pad laat de neurotransmitter histamine vrij, wat excitatie-effecten veroorzaakt door de hersenen en een rol speelt bij opwinding en alertheid. Een ander pad laat een peptideneurotransmitter vrij, orexine of hypocretine genaamd. De axonen die orexine vrijlaten reiken tot de basale voorhersenen en andere gebieden waar ze neuronen stimuleren die belangrijk zijn voor waakzaamheid. Het is belangrijk voor het wakker blijven. Weer een ander pad reguleert cellen in de basale voorhersenen. Deze cellen hebben axonen die door de thalamus en de cerebrale cortex lopen en die acetylcholine of GABA vrijlaten.

Slaap en de inhibitie van hersenactiviteit

De functies van GABA helpen te verklaren wat we ervaren tijdens onze slaap; lichaamstemperatuur en stofwisselingsratio nemen lichtelijk af, net als de activiteit van neuronen, maar minder dan je zou verwachten. De neuronen vuren bijna net zoals normaal en neuronen in de sensorische gebieden van de hersenen blijven reageren op stimuli. Toch zijn we niet bij bewustzijn. Dit komt door de inhibitie van synaptische activiteit door GABA. Het kan gebeuren dat tijdens de REM-slaap de inhibitie in bepaalde hersengebieden meer actief is dan in andere hersengebieden. Een voorbeeld hiervan is dat je aan het dromen bent, maar je tegelijkertijd ook beseft dat je aan het dromen bent.

Hersenactiviteit in de REM-slaap

Onderzoekers die geïnteresseerd waren in de hersenmechanismen van de REM-slaap, maakten gebruik van een PET-scan om hersenactiviteit tijdens de REM-slaap te meten. Dit was niet eenvoudig, omdat het lastig is iemand een spuit te geven met radioactieve stof zonder ze wakker te maken. Bovendien kon men alleen een duidelijke afbeelding krijgen als het hoofd totaal stil zou liggen, iets dat het slapen ook niet eenvoudiger maakt. Uit het onderzoek bleek dat de activiteit in de pons, gedeeltes van de pariëtale en temporale kwab en in het limbisch systeem toeneemt tijdens de REM-slaap. Activiteit neemt af in de primaire visuele cortex, de motorcortex en de dorsolaterale prefrontale cortex. REM-slaap wordt geassocieerd met een te onderscheiden patroon van elektrische potentialen met een hoge amplitude die bekend staan als PGO-golven (pons-geniculate-occipatal). De golven worden eerst waargenomen in de pons, daarna in de laterale geniculate nucleus van de thalamus en ten slotte in de occipitale cortex. Elk dier heeft een bijna constant aantal PGO-golven per dag. De cellen in de pons sturen ook boodschappen naar het ruggenmerg, waardoor de motorneuronen de grote lichaamsspieren inhiberen. Er moet op die manier worden voorkomen dat het lichaam in actie komt tijdens de REM-slaap. REM-slaap hangt schijnbaar af van de relatie tussen serotonine en acetylcholine.

Slaapstoornissen

Niet iedereen heeft evenveel slaap nodig. De meeste volwassenen hebben 7,5-8 uur slaap per nacht nodig. Als iemand onvoldoende slaapt heeft hij last van insomnia of slapeloosheid. Je kunt dit het beste meten door te kijken hoe iemand zich de volgende dag voelt. Oorzaken van slapeloosheid zijn geluid, oncomfortabele temperaturen, stress, pijn, diëten en medicatie. Het kan ook veroorzaakt worden door epilepsie, de ziekte van Parkinson, hersentumoren, depressie, angst en andere aandoeningen. Er zijn verschillende soorten van slapeloosheid, die op verschillende manieren geclassificeerd kunnen worden. Sommige gevallen van slapeloosheid zijn gerelateerd aan veranderingen in circadiane ritmes. Mensen met een ‘phase delayed rhythm’ (slaapritmestoornis) vallen moeilijk in slaap en staan moeilijk op. Iemand met een ‘phase advanced rhythm’ valt eenvoudig in slaap maar wordt ook vroeg wakker. Een andere oorzaak van slapeloosheid is het gebruik van kalmeringsmiddelen als slaappillen. Herhaaldelijk gebruik van kalmeringsmiddelen of alcohol kan leiden tot afhankelijkheid van die middelen om te kunnen slapen.

Slaapapneu

Slaapapneu is een soort van slapeloosheid waarbij een verslechterde mogelijkheid tot ademhalen optreedt. Tijdens de slaap komen perioden van ademstilstand voor. Mensen met slaapapneu hebben neuronen verloren in verschillende hersengebieden, waardoor ze gebreken vertonen met betrekking op leren, redeneren, aandacht en impulscontrole. Waarschijnlijk worden deze gebreken veroorzaakt door de slaapapneu. Verklaringen voor slaapapneu kunnen worden gevonden in genen, hormonen, het verslechteren van hersenmechanismen die ademhaling controleren door ouderdom en obesitas.

Narcolepsie

Narcolepsie wordt gekenmerkt door frequente periodes van slaperigheid gedurende de dag. Narcolepsie heeft vier belangrijke symptomen:

• Plotselinge aanvallen van slaperigheid gedurende de dag.
• Slaapverlamming. Hierbij heeft men last van complete onmogelijkheid om te kunnen bewegen tijdens het in slaap vallen of het wakker worden.
• Hypnotische hallucinaties. Dit zijn bijzonder echt lijkende droomervaringen tijdens het inslapen. Het is voor de dromer moeilijk onderscheid te maken tussen werkelijkheid en droom.
• Soms doet zich kataplexie voor, meestal bij extreme emoties. Hierbij krijgt men een aanval van spierzwakte.

Er zijn meerdere verklaringen bekend voor narcolepsie. Ten eerste wordt gedacht aan overactieve acetylcholinesynapsen. Deze zijn noodzakelijk voor de voortduring van de REM-slaap. Als deze overdag actief zijn, zorgen ze voor kataplexie. Een andere verklaring richt zich op de neurotransmitter orexine. Mensen met narcolepsie hebben nauwelijks cellen in de hypothalamus die orexine produceren en vrijlaten. Orexine stimuleert acetylcholine-vrijlatende cellen waardoor ze de waakzaamheid en opwinding verhogen. Mensen met de ziekte van Huntington hebben schade in de basale ganglia. Hierdoor verliezen ze onder andere de neuronen die orexine aanmaken, waardoor zij het moeilijk vinden overdag wakker te blijven en ’s nachts te blijven slapen.

Periodieke bewegingsstoornis (PLMD)

Een andere slaapstoornis is PLMD. Deze stoornis wordt gekenmerkt door onvrijwillige bewegingen van de benen en armen tijdens de slaap.

REM-gedragsstoornis

Mensen met een REM-gedragsstoornis bewegen tijdens hun REM-slaap; ze beelden als het ware hun dromen uit. Dit heeft tot gevolg dat ze zichzelf pijn doen. Waarschijnlijk zijn cellen in de pons beschadigd, die boodschappen sturen die het bewegen van spieren inhiberen.

Nachtangst en slaapwandelen

Nachtangsten zijn ervaringen van intense angst die anders zijn dan nachtmerries. Nachtangst doet zich voor tijdens de NREM-slaap en komt voornamelijk bij kinderen voor. Meestal is de inhoud van dromen simpel, als er al gedroomd wordt tijdens nachtangsten. Slaapwandelen komt meestal voor bij kinderen en in sommige families meer dan in andere. Slaapwandelen gaat meestal niet gepaard met dromen en vindt meestal in slaapfase 3 en 4 plaats. In de meeste gevallen is slaapwandelen niet schadelijk. Het lijkt erop dat sommige delen van de hersenen wakker zijn en anderen slapen. Slaapseks is ook een slaapstoornis, waarbij mensen seksueel gedrag vertonen terwijl ze slapen en het zich achteraf niet herinneren.

Waarom (REM)slapen we en waarom dromen we?

Als we slapen rusten onze spieren, worden proteïnes in de hersenen herbouwd, worden synapsen gereorganiseerd en herinneringen versterkt. Maar wat is de belangrijkste reden om te slapen?

Functies van slaap

Slaap heeft veel verschillende functies. Het heeft daarom ook grote gevolgen als je te weinig slaap krijgt. Mensen kunnen door een slaaptekort bijvoorbeeld mentale stoornissen ontwikkelen of al bestaande symptomen verergeren.

Slaap en energiebesparing

Slaap had vroeger waarschijnlijk een simpele functie, waar de evolutie later meerdere functies aan toevoegde. Een aannemelijke hypothese is dat de originele functie van slaap was om energie te sparen. Dieren slapen meer als ze weinig te eten hebben, als energiebesparing extra belangrijk is.

Vergelijkbaar met slaap: hibernatie

Slaap lijkt wel op hibernatie (winterslaap). De functie van een winterslaap is echter enkel het besparen van energie als voedsel schaars is. Een paar opvallende feiten over de winterslaap zijn:

• Of beren een winterslaap houden of niet, hangt af van de gebruikte definitie.
• Hamsters houden ook een winterslaap.
• Veel reptielen en amfibieën raken in een soortgelijke staat gedurende de winter.
• Dieren komen af en toe een paar uur uit hun slaap.
• Winterslaap verlengt het proces van ouder worden.

Soorten verschillen in slaap

De slaapgewoonten van dieren hangen samen met de tijd die ze besteden aan het zoeken van eten, hoe veilig ze zijn als ze slapen en andere aspecten van hun levensstijl. Dolfijnen kunnen de ene hersenhelft laten slapen terwijl de andere helft zorgt voor het zwemmen en ademen. Trekvogels slapen minder tijdens een aantal weken in de lente en in de herfst.

Slaap en geheugen

Slaapt draagt bij aan het geheugen. Als mensen iets leren en daarna gaan slapen, verbetert hun geheugen ten opzichte van het moment voordat ze gingen slapen. Slaap helpt ook om herinneringen te reorganiseren. Het brein lijkt herhaaldelijk ervaringen te herhalen tijdens slaap, wat bijdraagt aan de versterking van herinneringen. Slaap draagt ook bij aan de versterking van herinneringen door het uitdunnen van (het aantal) minder succesvolle connecties. Andere synaptische verbindingen worden versterkt. Dit proces zou een belangrijke verklaring kunnen zijn voor de bijdrage van slaap aan het geheugen.

Functies van REM-slaap

De gemiddelde persoon slaapt een derde van zijn leven en de REM-slaap beslaat ongeveer een vijfde van zijn leven. Waarschijnlijk dient de REM-slaap een biologische functie; maar wat voor een? Een manier om die vraag te beantwoorden is op basis van een vergelijking tussen mensen en dieren die meer of minder REM-slaap hebben. De soorten die het meeste slapen hebben ook het hoogste percentage REM-slaap. De hoeveelheid NREM-slaap varieert minder tussen verschillende soorten en individuen. Een hypothese over de functie van REM-slaap is dat het belangrijk is voor de opslag van herinneringen, met name voor het verzwakken van ongeschikte verbindingen. Toch hebben mensen die MAO-remmers nemen, nauwelijks waarneembare geheugenproblemen; soms wordt het geheugen zelfs versterkt door de MAO-remmers. Een andere hypothese klinkt raar omdat we ons iets anders voorstellen dan datgene dat David Maurice (1998) stelde. Volgens Maurice zorgt REM ervoor dat ogen van voor naar achter bewegen om voldoende zuurstof te krijgen in de hoornvliezen. De hoornvliezen halen zuurstof direct uit de lucht, in tegenstelling tot de rest van het lichaam. Tijdens de slaap zijn ze afgesloten van lucht en halen ze wat zuurstof uit een stilstaande vloeistof. Het bewegen van de ogen zorgt voor een toename van zuurstoftoevoer naar de hoornvliezen. De andere manifestaties van REM zouden bijproducten zijn. Het klinkt logisch dat REM-slaap met name aan het einde van de slaap voorkomt, op het moment dat de hoornvliezen (meer) zuurstof nodig hebben. Het verklaart ook waarom individuen die langer slapen een groter percentage REM-slaap hebben.

Biologische perspectieven op dromen

Het bestuderen van dromen is lastig, omdat onderzoekers niet kunnen nakijken of de zelfrapportage over de dromen juist is.

De activatie-synthese hypothese

Volgens de activatie-synthese hypothese is een droom een representatie van de poging van het brein om betekenis te geven aan karige en verstoorde informatie. Dromen beginnen met periodieke uitspattingen van spontane activiteit in de pons, waardoor sommige delen van de cortex geactiveerd worden, waaronder de amygdala. De cortex combineert deze input met de activiteit die zich al voordeed en probeert hier een betekenisvol verhaal van te maken. Met betrekking tot het voorkomen van een droom waarin iemand het gevoel heeft te vallen of te vliegen, zegt de activatie-synthese hypothese het volgende: wanneer je slaapt lig je plat, anders dan je houding overdag. Je hersenen voelen de vestibulaire sensatie van je positie en interpreteren dit als vliegen of als vallen. Een punt van kritiek is dat de voorspellingen van de theorie vaag zijn.

De neurocognitieve hypothese

De neurocognitieve hypothese stelt dat dromen eigenlijk hetzelfde is als denken, maar dan onder ongewone omstandigheden. Dromen beginnen met spontane hersenactiviteit die veroorzaakt wordt door recente herinneringen. Tijdens de slaap komt weinig sensorische informatie binnen in de hersenen, daarom hebben bepaalde hersengebieden meer ruimte om beelden te creëren. Het idee is dat ofwel interne, ofwel externe stimulatie onderdelen van de pariëtale, occipitale en temporale cortex beïnvloeden. Dit idee is echter erg moeilijk om te toetsen.