Het circadiaans ritme – wat is het en hoe werkt het?

Biologische ritmen, of wel bio ritme genoemd, zijn cyclische veranderingen die in levende organismen optreden als reactie op wisselende milieuomstandigheden met een overeenkomstige frequentie. Deze omvatten ritmen van uiteenlopende duur, van zeer kort, tot dagelijks, tot seizoensgebonden of jaarlijks. Het dagritme blijkt bijzonder belangrijk te zijn voor het dagelijks functioneren van de mens. Veel processen in het menselijk lichaam volgen dit ritme, zoals de slaap-waakcycli en de hormoonafscheiding. Dit proces is ook wel bekent als onze biologische klok of wel het 24-uurs ritme, ieder mens heeft een biologische klok.

De wetenschap die biologische ritmes bestudeert is chronobiologie. Haar bevindingen hebben geleid tot een beter begrip van het menselijke dagritme, de mogelijke stoornissen daarin en mogelijke chronotypen, d.w.z. specifieke patronen van functioneren in overeenstemming met de interne biologische klok. Als men zijn eigen individuele activiteitenpatroon kent, kan men bovendien zijn levensstijl daarop afstemmen. Dit kan het risico op verstoringen van het circadiaans ritme aanzienlijk verminderen.

Dagritme – informatie in een notendop

Wat zijn circadiane ritmes?

Circadiane (circadiane) ritmen zijn biologische ritmen van het 24-uursritme van de biologische klok, hoewel meer algemeen wordt aangenomen dat zij tussen 20 en 28 uur kunnen duren. Een van de meest kenmerkende daarvan is de slaap-waakcyclus, die de dagelijkse werking van het menselijk lichaam regelt. Voorbeelden van circadiane ritmen zijn ook veranderingen in de lichaamstemperatuur, de bloeddruk of de afscheiding van hormonen. Dit soort cycli werkt op basis van de zogenaamde biologische klok.

Het is een intern mechanisme, dat onveranderlijk werkt, zelfs los van omgevingsfactoren. Dit werd aangetoond door het experiment van Aschoff en Wever in 1962 – zelfs onder omstandigheden van volledige afzondering van externe cycli behielden de proefpersonen een constant slaap-waakritme van ongeveer 25 uur. Hun resultaten lagen in de lijn van eerder onderzoek van Kleitman en Richardson, die 32 dagen in Mammoth Cave in volledige afzondering doorbrachten. Gedurende het experiment van 1938 functioneerden de onderzoekers onder uniforme omstandigheden, zonder omgevingsstimuli of besef van het tijdstip van dag of nacht. Ondanks deze eigenaardige omstandigheden was de slaap-waakcyclus van Kleitman en Richardson tamelijk regelmatig, met een circadiaan ritme dat binnen een periode van 25-28 uur viel.

De structuur in de hersenen die verantwoordelijk is voor de regulering van het circadiane ritme is de hypothalamische suprachiasmatische kern (SCN). Zij bevinden zich boven het knooppunt van de oogzenuwen en hun functie is het synchroniseren van externe en interne factoren voor de goede werking van het lichaam. Zij zijn dus de belangrijkste biologische klok van de mens en zorgen ervoor dat deze zo efficiënt mogelijk werkt.

Infradoblastisch en ultradoblastisch ritme

Infradobische ritmen zijn alle ritmen die langer dan 28 uur duren, met inbegrip van maand-, seizoens- en jaarritmen. Sommige theorieën schrijven hun verband onder meer toe aan de schijngestalten van de maan, zoals de menstruatiecyclus bij vrouwen. Sommige onderzoekers rekenen in deze categorie ook circadiane ritmen die nog niet voldoende zijn bestudeerd en verklaard, zoals de 33-daagse cyclus van intellectuele creativiteit, de 28-daagse cyclus van mentale kwaliteiten of de 23-daagse cyclus van fysieke prestaties.

Ultradobische (of ultradiale) ritmen worden gekenmerkt door een duur van minder dan 20 uur. Dit betekent dat er meer dan één volledige cyclus op een dag kan plaatsvinden. Kenmerkende voorbeelden van dit soort ritme zijn de slaapfasen, die ‘s nachts verschillende keren kunnen voorkomen.

Kenmerken van biologische ritmen

Biologische ritmen, waaronder het circadiaans ritme, worden gekenmerkt door specifieke parameters. Deze omvatten de periode van het ritme, d.w.z. de tijd die nodig is om een volledige cyclus van verschuivingen te voltooien, alsmede de frequentie, opgevat als het aantal volledige cycli per dag. De volgende parameter is de fase, d.w.z. de waarde die de variabele op een bepaald moment aanneemt. Het punt waarop het maximale ritme optreedt is dan weer acrophase. Een kenmerk van een bioritme is ook de gemiddelde waarde (MESOR), terwijl het verschil tussen de gemiddelde en de maximumwaarde amplitude wordt genoemd. Ritmen omvatten voorts overlappende endogene en exogene componenten, die interacties tussen het functioneren van het organisme en omgevingsfactoren vertegenwoordigen.

Slaap-waak cyclus

Het circadiaans ritme regelt de slaap- en waakcycli, zodat er informatie van het lichaam stroomt over wanneer we moeten opstaan en gaan slapen. Ondanks enkele leeftijds- en levensstijl gebonden verschillen kunnen toch enkele onderscheidende patronen worden onderscheiden. De laagste activiteit doet zich voor tussen 2 en 4 uur ‘s nachts, met een aanzienlijke daling tussen 13 en 15 uur, wat in veel culturen leidt tot dutje na de lunch. Bij sommige mensen, vooral tieners en jonge volwassenen, kan de vermindering van energie iets later optreden – tussen 14.00 en 17.00 uur. Daarentegen kan tussen 8.00 en 12.00 uur en tussen 16.00 en 21.00 uur een toename van de activiteit worden geconstateerd.

Het dagritme van baby’s

Het dagritme van zuigelingen verschilt aanzienlijk van dat van volwassenen. In de eerste drie levensmaanden maakt het lichaam van de zuigeling nog geen onderscheid tussen dag en nacht, zodat de duur van de slaap en de activiteit gelijkmatig kunnen worden verdeeld, ongeacht het tijdstip. Pas na drie tot zes maanden begint zich bij het kind een ritme te vormen waarin overdag meer activiteit is en ‘s nachts meer wordt geslapen. Bovendien slapen zuigelingen aanvankelijk verscheidene uren per dag in cycli van 3-4 uur, voornamelijk gekoppeld aan voedingstijden.

Dagritme van hormonen

Ook de werking van hormonen in het menselijk lichaam is onderhevig aan circadiane ritmen. De hoogste insulineconcentraties treden ‘s morgens op, terwijl ‘s avonds een daling kan worden waargenomen. Een circadiaan ritme met een piek in de ochtenduren wordt ook vertoond door hormonen als dopamine, adrenaline en tyrosine, onder andere. Voor kinderen geldt dat de aanmaak van groeihormoon in de nacht pieken tijdens de trage slaap, reden waarom een gezonde en voldoende lange slaap zo belangrijk is voor het menselijk lichaam, vooral voor kinderen en adolescenten in ontwikkeling. In de context van de slaap lijken de dagritmen van melatonine en cortisol bijzonder relevant.

Dagritme van melatonine

De secretie van melatonine is nauw verbonden met de lichtintensiteit gedurende de dag. Het niveau van dit hormoon in het bloed daalt bij blootstelling aan lichtprikkels, zowel zonlicht als kunstmatige bronnen, zoals blauw licht dat door elektronische apparaten wordt uitgezonden. Daarom is het belangrijk ervoor te zorgen dat de slaapkamer donker is. Bij gezonde mensen begint de melatonine-afscheiding laat op de avond toe te nemen en bereikt zij haar hoogtepunt tussen 2 en 3 uur ‘s nachts. Later neemt zij geleidelijk af; ‘s morgens is de concentratie betrekkelijk laag, vergelijkbaar met die welke gedurende het grootste deel van de dag wordt aangetroffen.

Dagritme van cortisol

Cortisol, vaak het stresshormoon genoemd, wordt geproduceerd door de bijnieren en vertoont een circadiaan ritme. Daglicht, dat de oogzenuw bereikt, beïnvloedt de suprachiasmatische kernen (SCN) die het slaap-waakritme regelen. Dit beïnvloedt de verhoogde productie van cortisol en neurotransmitters zoals noradrenaline en serotonine. Ze hebben tot doel het lichaam wakker en geprikkeld te houden. De maximale cortisolspiegels treden op in de ochtend, tussen 6 en 8. De laagste concentraties worden echter geregistreerd tussen middernacht en 4 uur ‘s morgens. Cortisolspiegels worden gekenmerkt door een hoge mate van variabiliteit, aangezien de secretie ervan onder meer wordt beïnvloed door de ervaren stress.

Circadiaan ritme en tijdsverschillen

Uit onderzoek blijkt dat elke verandering van tijdzone het circadiane ritme van een persoon beïnvloedt en van het lichaam verlangt dat het zich aanpast. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat vliegreizen van west naar oost meer tijd vergen van de biologische klok om zich aan te passen. Dit komt omdat de hersenen afzonderlijke mechanismen kunnen gebruiken om met overtollige of verloren tijd om te gaan. Een beter begrip van de mechanismen achter de aanpassing van de biologische klok aan een nieuwe tijdzone kan het mogelijk maken de gevolgen van het verschijnsel jetlag (plotselinge tijdzoneverandering syndroom) te beperken. Bovendien vergt de seizoensverandering van winter- naar zomertijd ook aanpassing en kan dit op korte termijn slaapproblemen en slechter functioneren tot gevolg hebben.

Stoornissen in het circadiane ritme

Vertraagde slaapfase syndroom slaapfase

Het vertraagde-slaapfasesyndroom is een dagritmestoornis die wordt gekenmerkt door een aanzienlijke vertraging van de slaap-waakcyclus. Degenen die er last van hebben, voelen zich soms pas laat in de avond moe en vinden het ‘s morgens vroeg opstaan erg moeilijk. Hun circadiaans ritme is met minstens twee uur verschoven. Dit kan resulteren in moeilijkheden bij het vervullen van sociale rollen, zoals school of werk. Bovendien proberen mensen met een vertraagde slaapfase op hun vrije dagen vaak “te weinig” te slapen, waardoor zij vaak in een vicieuze cirkel van slapeloosheid terechtkomen. De gevolgen kunnen chronische slapeloosheid en slaaptekort zijn. De stoornis komt het vaakst voor bij adolescenten: tussen de zeven en zestien procent van de jongeren heeft ermee te kampen.

Versnelde slaap fase syndroom slaapfase

Door het versnelde slaapfasesyndroom zijn mensen die eraan lijden veel vroeger slaperig dan bij het standaard dagritme. Bovendien worden ze ‘s morgens vroeg wakker of nog tijdens de nacht. Pogingen om zich aan te passen aan het typische circadiane ritme kunnen leiden tot slaaptekort en het optreden van slapeloosheid. Dit type slaap-waakcyclus komt vooral voor bij mensen van middelbare leeftijd en senioren.

Onregelmatig circadiaan ritme

Tot de meest voorkomende oorzaken van de stoornis die bekend staat als een onregelmatig circadiaan ritme behoren ploegendienst of werken in onregelmatige tijden, en een onregelmatige levensstijl. Er zijn aanwijzingen dat mensen die werken in ploegendienst kans hebben op een verstoord circadiane ritme en de slaap-waakcycli tot op zekere hoogte verstoort. Dit kan zich vertalen in slaapstoornissen, zowel in de vorm van slapeloosheid ‘s nachts als van buitensporige slaperigheid overdag. Het negatieve effect van ploegenarbeid op de slaapkwaliteit kan worden verminderd door een regelmatig ploegenrooster in te voeren. Ook als u een onregelmatige levensstijl hebt, is het goed om slaapgewoonten in te voeren om uw circadiane ritme niet te ontregelen zodat de duur en de intensiteit van de slaap voldoende is.

Chronotypes

Het chronotype is een soort interne biologische klok die de werking van het lichaam regelt. Het is waarschijnlijk genetisch bepaald. Soorten zoals uilen en leeuweriken werden onderscheiden. Sommige bronnen vermelden ook een ongedifferentieerd type, zonder de dominantie van een bepaald chronotype, en geven aan dat het tussentype wellicht het meest voorkomt.

Chronotype van de uil en de leeuwerik

Het leeuwerik chronotype, of ochtendtype, kenmerkt mensen die graag vroeg opstaan en relatief vroeg naar bed gaan. Hun piek van activiteit is in de ochtenden. Het tegenovergestelde van de zgn. “ochtendvogels” zijn uilen, beschreven als het avondtype. Dit type chronotype wordt geassocieerd met later gaan slapen en later opstaan, en deze mensen vertonen de grootste productiviteit in de avonduren.

Nieuwe benadering van chronotypes – dolfijn, beer, leeuw en wolf

Wegens de beperkingen van de bestaande indeling in chronotypen is naar nieuwe indelingsmogelijkheden gezocht naarmate de stand van de kennis over slaap is toegenomen. Michael Breus, auteur van de populair-wetenschappelijke publicatie “The Power of When”, stelde voor chronotypes in vier categorieën in te delen.

Dolfijn

De eerste is de dolfijn, een type dat ongeveer 10 procent van de populatie uitmaakt. Dit zijn mensen die worstelen met chronische slapeloosheid. Zij slapen zeer licht en worden ’s nachts vaak en gemakkelijk wakker, waardoor zij zich overdag moe kunnen voelen. De piek van de dolfijnactiviteit ligt in de late avond of nachtelijke uren.

Beer

Een ander chronotype is de beer, volgens de auteur kan dit patroon tot de helft van de bevolking betreffen. Hun werking is betrekkelijk consistent met de aanwezigheid van zonlicht. Hun grootste activiteit vindt plaats in de late ochtend en ze beginnen zich moe te voelen in de late avond. Het berentype vertoont een grote behoefte aan slaap, zij slapen vrij diep en kunnen het moeilijk vinden om wakker te worden van het geluid van een wekker.

Leeuw

De leeuw is een chronotype dat kenmerkend is voor ongeveer 15 procent van de mensen. Van de klassieke types lijkt hij het meest op het chronotype van de leeuwerik. Dit zijn mensen die ’s morgens heel vroeg opstaan, ’s morgens hun productiviteitspiek bereiken en tot het middaguur zeer actief zijn. Bovendien beginnen ze zich al vroeg in de avond moe te voelen. Ze hebben een matige behoefte aan slaap.

Wolf

Het laatste chronotype volgens Breus is de wolf, die één op de zes of één op de zeven mensen in de bevolking kan zijn. In veel opzichten is het analoog aan het uilentype. Zij vinden het moeilijk om ’s morgens vroeg op te staan en slapen graag langer. Zij zijn laat in de avond het meest actief en productief en voelen zich soms pas moe rond middernacht. Ze hebben een matige behoefte aan slaap.

Bibliografia:

Anna Maluszczak

Afgestudeerd in psychologie, gecertificeerd sociaal vaardigheidstrainer, handtherapeut, auteur van psycho-educatieve artikelen. Haar interessegebied is kinderpsychologie en CGT- en ACT-psychotherapie.