Sleep loss, brain vulnerability and psychopathology : experimental studies on the neurobiological consequences of chronic sleep restriction in rats

Abstract

Veel mensen in onze samenleving leiden aan regelmatige slaapproblemen of hebben gewoonweg niet voldoende tijd voor slaap. Wanneer slaapgebrek een chronisch probleem wordt zouden er wel eens veranderingen in hersenen en lichaam kunnen optreden die ernstige gevolgen hebben voor de psychische en fysieke gezondheid. Zo is er vaak gesuggereerd dat verstoorde slaap kan bijdragen aan het ontstaan van stemmingsstoornissen als depressie. In dit proefschrift worden studies beschreven naar de neurobiologische gevolgen van chronische slaaptekort in ratten. De dagelijkse hoeveelheid slaap werd tot minder dan de helft gereduceerd en in de weken daarna werden de gevolgen bestudeerd voor hersensystemen en hormonale processen die mogelijk betrokken zijn bij depressie. Hoewel een enkele dag van slaaptekort nog geen effecten had op deze systemen, waren er na een week al duidelijk veranderingen meetbaar in de gevoeligheid voor de neurotransmitter serotonine en in de regulatie van de hypofyse-bijnier as, het hormonale systeem dat betrokken is bij de reactie op stress. Na een maand van slaaptekort traden er zelfs morfologische veranderingen op in het brein. Er was een duidelijke afname in de grootte van de hippocampus, een hersengebied dat een belangrijke rol speelt bij de regulatie van emoties en cognitieve processen. Veel van de waargenomen neurobiologische en hormonale veranderingen na chronisch slaaptekort in ratten komen sterk overeen met afwijkingen die zijn vastgesteld bij depressieve patiënten. De resultaten van deze studies leveren dan ook een sterke ondersteuning van de hypothese dat verstoorde slaap niet enkel een symptoom is van depressie maar, bij een deel van de patiënten, mogelijk een causale rol speelt bij het ontstaan van de stemmingsstoornis. Many people in our society experience lack of sleep. While subjects may initially recover from the effects of sleep loss with subsequent sleep, chronic sleep loss may induce alterations in the brain and in the body with serious consequences for the health. Evidence suggests that sleep disturbances can precede and predict the development of mood disorders such as depression, although the mechanisms underlying this effect are largely unknown. This thesis describes a series of studies on the neurobiological consequences of chronic sleep restriction in rats with focus on those systems and processes that are altered in depression. Rats were allowed to sleep for less than half of the time they normally sleep every day. While one day of sleep restriction did not affect the systems considered, one week of sleep restriction induced alterations in the functionality of the serotonergic system and in the reactivity of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. One month of sleep restriction determined a decrease in the size of the hippocampus, a brain area important for the regulation of cognitive processes and emotions. These changes reported in sleep restricted rats are also observed in patients with depression. The results of this thesis support the hypothesis that sleep disturbances may not be only a symptom of depression, but could also contribute to the development of the disease.