1
Slapen en Waken het Klokje Rond
Het Circadiaanse Ritme bij Adolescenten en Ouderen
Rosalie Nelissen
Universiteit van Amsterdam studentnr: 10062807
7 augustus 2015 Bachelorthese
Begeleidster: Winni Hofman aantal woorden: 6950
Inhoudsopgave
Abstract
Individuele Verschillen, het Chronotype, de Biologische Klok en de Rol van Leeftijd p. 4
Eigenschappen van de Biologische Klok en de Neurofysiologische Basis p. 5
Leeftijdsafhankelijke Veranderingen bij het Chronotype p. 12
Een Verklaring voor de Leeftijdsafhankelijke Veranderingen in het Chronotype? p. 15
Conclusie & Discussie p. 17
3 Abstract
Dit literatuuroverzicht bestudeert de invloed van de eigenschappen van de biologische klok op de individuele verschillen in het chronotype en relateert deze eigenschappen aan de
leeftijdsafhankelijke veranderingen van het chronotype die optreden tijdens de levensduur. Allereerst wordt er ingegaan op de eigenschappen van de biologische klok. Deze
eigenschappen, de lengte van de intrinsic period en de sensitiviteit/blootstelling aan licht beïnvloeden de individuele verschillen in het chronotype. Vervolgens worden de
leeftijdsafhankelijke veranderingen in het chronotype besproken per leeftijdscategorie. Naarmate kinderen ouder worden zij avondtypes, waarna aan het einde van de adolescentie een vervroeging van het chronotype optreedt. Ouderen van 65+ zijn vervolgens de vroegste ochtendtypes. De eigenschappen die de individuele verschillen in het chronotype verklaren geven nog onvoldoende bewijs om de leeftijdsafhankelijke veranderingen van het chronotype te verklaren. Mogelijke andere variabelen zoals de invloed van hormonen en normale
verouderingsprocessen op de biologische klok kunnen wellicht ook een verklaring geven voor de gevonden verschillen.
Individuele Verschillen, het Chronotype, de Biologische Klok en de Rol van Leeftijd Het is zeven uur in de ochtend en de wekker gaat in vele huishoudens. De ene bewoner staat direct naast het bed, klaar en fris om de dag te beginnen. De buurman echter, draait zich nog drie keer om voordat hij met slaperige ogen en een kop koffie de dag begint. Het gevolg van slechte nachtrust? Een andere verklaring voor deze verschillen is het
chronotype. Het chronotype wordt gedefinieerd als de individuele verschillen in het tijdstip van slaap en waak in de dagelijkse 24-uurs cyclus van de dag (Roenneberg, 2004). Binnen de populatie zijn drie subcategorieën te onderscheiden, ochtendtypes, neither types en
avondtypes. De twee hierboven beschreven personen zijn voorbeelden van deze extremen. Ochtendtypes bezitten de eigenschap dat zij de voorkeur geven aan vroeg opstaan, vroeg pieken in de mate van activiteit gedurende de dag en vervolgens vroeg naar bed gaan.
Avondtypes bezitten de eigenschap om laat op te staan, laat te pieken in de mate van activiteit gedurende de dag en vervolgens laat naar bed gaan (Adan et al, 2012).Volgens een
grootschalig onderzoek dat in de West-Europese landen (Duitsland, Zwitserland, Nederland en Oostenrijk) werd uitgevoerd, blijkt dat de populatie nagenoeg normaal verdeeld is met een lichte over-representatie van late chronotypes. In onderzoek wordt de onderste 25% en bovenste 25% van de verdeling ten opzichte van het gemiddelde respectievelijk ochtend- en avondtype genoemd (Roenneberg et al, 2015). Het meest voorkomende chronotype is de neither types. Ongeveer 60% van de volwassen populatie wordt geclassificeerd als het neither type. De twee extremen (ochtendtypes en avondtypes) worden gevormd door ongeveer 40% van de volwassen populatie (Adan et al, 2012).
De afwisseling van slapen en waken wordt gereguleerd door onze biologische klok. De biologische klok is actief in bijna alle levende organismes en reguleert lichamelijke
functies op basis van een bepaalde periodiciteit. De periodiciteit kan maanden, jaren of 24 uur inhouden (Moore-Ede, Sulzman & Fuller, 1982). Het meest opvallende ritme van periodiciteit vormt het circadiaanse ritme (circa=ongeveer, dian=dag). Binnen het circadiaanse ritme vallen bepaalde biologische en gedragscycli, waaronder onze slaap/waak ritme, eetpatronen en lichaamstemperatuur. Aanwijzingen dat de biologische klok beschikt over een endogeen gestuurd periodiek tijdssysteem kwamen voort uit onderzoek bij dieren en mensen die de gedragscycli behielden onafhankelijk van tijdsignalen uit de omgeving. Deze
zelf-gereguleerde tijdscyclus die de biologische klok genereert zonder externe tijdsstimuli wordt de intrinsic period genoemd en verschilt in periode lengte per individu (Moore-Ede, Sulzman & Fuller, 1982; Czeisler et al, 1999). Ondanks het vermogen van de biologische klok om een persistent circadiaans ritme aan te houden, is het noodzakelijk dat deze optimaal afgestemd wordt op veranderingen in de omgeving. Een van de meest opvallende veranderingen in onze omgeving is de dag/nacht cyclus, die ontstaat door de roterende aarde en onze zonneklok bepaalt. Planten, zoogdieren en mensen reageren in meer en mindere mate op dag en nacht en stemmen hierop de dagelijkse gedragspatronen af, zoals het slaap/waak ritme en eetpatronen (Moore-Ede Sulzman & Fuller, 1982). Het afstemmen van de individuele intrinsic period (t) op de periode van de externe omgevingscycli, in het bijzonder de dag/nacht cyclus (T), wordt entrainment genoemd.
In de literatuur domineert de hypothese dat het verschil tussen intrinsic period en de externe 24-uurs cyclus resulteert in de individuele verschillen in de timing van het
5 timing van het circadiaanse ritme. Een vroege timing van het circadiaanse ritme resulteert in een ochtendtype en een late timing van het circadiaanse ritme in een avondtype (Duffy, Rimmer & Czeisler, 2001).
De uitvinding van kunstmatig licht en de introductie van de technische klok - de veralgemeende tijd die ontstaan is door de introductie van de tijdzones - hebben ertoe geleid dat men minder leeft naar de natuurlijke dag/nacht cyclus maar meer is gaan leven naar sociale verplichtingen die afgestemd zijn op de technische klok. Daarnaast kan men vanwege het kunstmatige licht meer en tot latere uren binnenshuis actief bezig zijn. Deze twee
uitvindingen hebben grote effecten op ons circadiaanse ritme. Uit onderzoek blijkt dat de technische klok beter afgestemd is op de intern gereguleerde slaapfase van ochtendtypes dan van avondtypes (Roenneberg et al., 2003; Wittmann et al., 2006). Zoals eerder aangegeven hebben avondtypes de eigenschap om later te gaan slapen en als gevolg daarvan later opstaan ten opzichte van ochtendtypes. De wekker leidt bij hen tot een onderbreking van hun
natuurlijke slaapperiode. Het gevolg hiervan is een opbouwend slaaptekort. In de literatuur wordt veelvuldig ondersteund dat slaaptekort negatief samenhangt met schoolprestaties, mentale gezondheid en slaapmedicatie (Wittmann et al., 2006). Daarom is het van belang te onderzoeken wat de mogelijke verklaringen zijn voor deze verschillende chronotypes om zo beter inzicht te krijgen in oplossingen en interventies.
Daarnaast blijkt uit eerder onderzoek dat leeftijdsafhankelijke veranderingen optreden tijdens de levensduur met betrekking tot het chronotype (Cavallera & Giudici, 2008; Tankova et al., 1994; Roenneberg et al, 2003, 2004, 2007). Deze veranderingen treden op in
verschillende culturen, zoals de Verenigde Staten (Carskadon et al, 1993), Duitsland (Randler et al, 2009), Spanje (Diaz-Morales & Guttierrez,2008) en Japan (Park et al, 1999). Aangezien het avondtype slaaptekorten of zelfs slaapstoornissen tot gevolg kan hebben en daarnaast chronotypes veranderen tijdens de levensduur is het van belang om te onderzoeken hoe het chronotype zich verhoudt tot de verschillende leeftijdsgroepen. In dit literatuuronderzoek wordt gekeken wat de onderlinge relatie is tussen het chronotype, de biologische klok en de leeftijdsafhankelijke veranderingen.
In de eerste paragraaf wordt aandacht besteed aan de neuro-anatomische en
neurofysiologische basis van de biologische klok. Ook wordt besproken hoe de biologische klok en het circadiaanse ritme zich verhouden tot de dag/nacht cyclus. Op basis van deze verhouding wordt een mogelijke verklaring geopperd voor de verschillen in chronotype. De tweede paragraaf focust zich op leeftijdsafhankelijke veranderingen die optreden tijdens de levensduur. Hierbij worden de relatie tussen het chronotype per leeftijdscategorie
besproken. In de derde paragraaf wordt onderzocht of de theorie die de individuele verschillen in chronotype verklaart gekoppeld kan worden aan de leeftijdsafhankelijke veranderingen in het chronotype.
Eigenschappen van de Biologische Klok en de Neurofysiologische Basis
In ons hedendaagse bestaan leven wij met drie klokken. Onze interne biologische klok, die onder andere ons slaap/waak ritme stuurt, de zonneklok die afhankelijk is van de
roterende aarde en de technische klok die onze sociale en werkverplichtingen leidt. Deze drie klokken zijn allen van invloed op onze dagelijkse bezigheden en nachtelijke rust. Deze paragraaf bespreekt de neuro-anatomische en neurofysiologische basis van de biologische
klok. Daarnaast wordt de invloed van de biologische klok en de zonneklok op de individuele verschillen in chronotypes besproken.
De Neuro-Anatomische en Neurofysiologische Basis van de Biologische Klok Steeds meer kennis komt beschikbaar over de neuro-anatomische basis en de
neurofysiologische processen van zowel de biologische klok als van entrainment. Deze kennis komt voornamelijk voort uit onderzoek bij verschillende diersoorten, zoals knaagdieren en primaten. Aangenomen kan worden dat de volgende processen ook op mensen van toepassing zijn. Gedacht wordt dat de mechanismes van de biologische klok ingedeeld kunnen worden in drie componenten, de input kanalen, de biologische klok zelf en de output kanalen (Benloucif et al, 2005). De eerste component zijn de inputkanalen van de retina naar de biologische klok. Deze kanalen spelen een belangrijke rol bij het detecteren van licht, dat benodigd is voor het afstemmen van de klok op de externe dag/nacht cyclus, in de regulatie van activiteit en het onderdrukken van hormonen (Golombek et al, 2010). Via specifieke fotoreceptoren in de retina, zogenaamde photsensitive retina ganglion cells (PRGC's) wordt de lichtimpuls via de retina-hypothalamische kanaal (RHT) doorgezonden en eindigt in verscheidene breincentra waaronder de Supria-Chiasmatische Nuclei (SCN) (Czeisler & Gooley, 2007, Golombek, 2010).
De tweede component is de biologische klok zelf. De 24-uurs oscillaties van de biologische klok worden geproduceerd door een deel van de anterieure hypothalamus, de Supria-Chiasmatische Nuclei (SCN), ook wel de pacemaker genoemd, die gesitueerd is boven de kruising van de optische zenuwen (Moore-Ede, Sulzman en Fuller, 1982; Czeisler & Gooley, 2007; Roenneberg, 2003, 2004). De SCN omvat ongeveer 100.000 neuronen die verdeeld zijn in twee structuren een "schil" en een "kern" waarbij het onderscheid gemaakt wordt op basis van de vormstructuren van de neuronen (Hofman & Swaab, 2006).
De derde component van de biologische klok zijn de outputkanalen. De SCN heeft een uitgebreid netwerk van outputkanalen naar verschillende breincentra, zoals de hypothalamus, thalamus en het limbisch systeem. Een van deze kanalen loopt naar de epifyse. De epifyse synthetiseert het hormoon melatonine dat nauw samenhangt met het slaap/waak ritme en afhankelijk is van lichtimpulsen afkomstig via de RHT (Kalsbeek, 2006). Melatonine heeft een aanzet twee uur voor het slaapmoment, piekt gedurende de nacht en wordt op basis van licht geremd bij het waken. De verschillende kenmerken van de melatoninespiegel, zoals onset, piek en offset, blijken een goede outputvariabele te zijn om de interne ritmes van de biologische klok te meten. Andere outputvariabelen waarvan de periodiciteit gereguleerd wordt door de biologische klok zijn lichaamstemperatuur en cortisol (Kalsbeek et al, 2006).
De Eigenschappen van de Biologische Klok
De interne biologische klok heeft twee belangrijke eigenschappen. De eerste eigenschap betreft het endogeen gereguleerde ritme dat ontstaat in afwezigheid van tijdssignalen, ofwel de intrinsic period (t). De tweede eigenschap is de mogelijkheid van de klok om zich af te stemmen op externe 24-uurs cyclus, entrainment genoemd. De tijdsignalen waarmee de biologische klok afstemt worden zeitgebers genoemd.
Hoewel al langere tijd bij dieren en planten aangenomen wordt dat deze beschikken over een intern gereguleerd tijdsmechanisme waarbij de periode van een totale cyclus per organisme verschilt, deden Czeisler et al (1999) een onderzoek om de lengte van de intrinsic period bij mensen te onderzoeken. Aangezien het ritme van de biologische klok gemakkelijk
7 beïnvloed kan worden door periodieke veranderingen in gedrag en de omgeving is het
noodzakelijk het experiment uit te voeren onder constante condities. Om deze reden werd het onderzoek uitgevoerd op basis van een forced desynchrony protocol. Dit protocol houdt in dat deelnemers een maand lang in een omgeving geplaatst worden die afgesloten is van
periodieke veranderingen van tijdsignalen. Deelnemers leven bijvoorbeeld continue onder omstandigheden van gedimd licht. Daarnaast wordt de deelnemers gevraagd een slaap/waak cyclus aan te houden van ofwel 20 uur ofwel 28 uur. De biologische klok is niet in staat het interne ritme af te stemmen aan deze te korte ofwel te lange slaap/waak cyclus (ligt buiten de range of entrainment) en zal hierdoor gedwongen worden het eigen endogene ritme aan te houden. Uit de resultaten van de studie van Czeisler et al (1999) bleek in tegenstelling tot een 25 uur cyclus dat voorheen werd gevonden, dat de mens een gemiddelde intrinsic period heeft van 24,18 uur.
Een dergelijke methode zoals het forced desynchrony protocol is intensief en kostbaar, waardoor het slechts met een klein aantal deelnemers uit te voeren is. Daarnaast zijn er vele interne factoren als ook externe factoren, zoals de aangenomen lichaamshouding (staan, zitten of liggen), die de ritmes van de biologische klok kunnen beïnvloeden (Duffy et al, 2005). Ontwikkelingen in de celbiologie bieden mogelijk een uitkomst. Door de hiërarchische structuur van de biologische klok als master klok, die het ritme aanstuurt voor de cellen in het perifere weefsel, is het mogelijk circadiaanse eigenschappen in vitro te meten in de perifere cellen. In het onderzoek van Brown et al. (2005) werd de intrinsic period in geïsoleerde fibroblast cellen (de belangrijkste cel van het bindweefsel) gemeten bij negentien deelnemers. Uit de resultaten bleek een gemiddelde intrinsic period van 24,5 uur die vrij goed overeen komt met de gemiddelde intrinsic period uit gedragsstudies onder contante condities (24,2-24,5 uur) (Brown et al., 2005; Czeisler, 1999).
De tweede de eigenschap van de biologische klok is het vermogen om de interne circadiaanse ritme dagelijks af te stemmen op de externe 24-uurs cyclus, entrainment. Dit mechanisme is van belang om bepaalde gedragingen en metabolische processen van organismes in
In figuur 1 is een voorbeeld opgenomen van een situatie waarin het interne circadiaanse ritme, met een langere intrinsic period dan 24 uur, dagelijks (bovenste helft van figuur 1) en niet dagelijks (onderste helft figuur 1) gesynchroniseerd wordt aan de externe cyclus. Na verloop van tijd zal in de onderste helft van figuur 1 het activiteitenpatroon verschuiven van dag naar nacht. Wanneer het interne circadiaanse ritme, ofwel intrinsic period (t) afgestemd wordt op de externe zeitgeber periode (T), ontstaat er een bepaalde faserelatie (Ψ) tussen de intrinsic period en zeitgeberperiode, ook wel phase of entrainment genoemd. De faserelatie kan worden beschreven in termen van tijdverschil (uren) tussen de beide periodes (Ψ=T-t). Een fase is een referentiepunt binnen een cyclus waardoor zichtbaar wordt dat een cyclus zich herhaalt. Bij externe zeitgeber periode kan dit aangeduid worden als de zonsopgang of
zonsondergang. Bij de intrinsic period van de biologische klok is dit het moment van inslapen en het moment van wakker worden of bepaalde cyclische pieken en/ of dalen van hormonale waardes, zoals melatonine. Een voorbeeld van een faserelatie dat beschreven wordt in Moore-Ede et al (1982) is een dier met een intrinisc period van 22 uur waardoor het zijn activiteiten twee uur voor zonsopgang (externe cyclus 24) begint. In dit geval (Ψ = T-t, Ψ= 24-22uur). Het faseverschil (Ψ) dat ontstaat, bedraagt +2 uur.
Om het mechanisme van entrainment te bewerkstelligen is het van belang dat de biologische klok gevoelig is voor tijdsignalen uit de omgeving om voor dit faseverschil te corrigeren. De invloed van de externe zeitgebers wordt niet alleen bepaald door sensitiviteit van de biologische klok, maar ook door de verscheidene eigenschappen van licht, zoals intensiteit, duur en moment van blootstelling, wavelength en voorafgaande blootstelling, ook wel de strength van de zeitgeber. De onderlinge relatie tussen zeitgeber en sensitiviteit van de biologische klok verschilt per organisme en per type zeitgeber. Tegenwoordig wordt
aangenomen dat bij alle zoogdieren inclusief mensen de belangrijkste zeitgeber daglicht is (Roenneberg et al, 2013). Steeds meer studies beschrijven (1) de sensitiviteit voor licht en (2)
figuur 1 Bovenin het figuur de intrinsic period entrained aan de externe zeitgeber. Onderin het figuur het gevolg van een intrinsic
period die niet entrained is
aan de externe zeitgeber cyclus. In dit voorbeeld resulteert dit tot een dagelijks toename van fase uitstel.
(Bron: Golombek & Rosenstein, 2010).
9 de interactieve effecten van de strength van licht op het circadiaanse tijdsysteem (Duffy & Wright, 2005; Roenneberg, Daan & Merrow, 2003).
Een van de belangrijkste bevindingen over de effecten van licht is de relatie tussen tijdstip van blootstelling aan licht en de circadiaanse faseverschuivingen. Licht blijkt afhankelijk van het moment van blootstelling een fasevervroeging, faseuitstel of geen van beide tot gevolg te hebben. Deze faserelatie wordt beschreven in de phase response curve (PRC) afgebeeld in figuur 2. In het geval van licht wordt het een photic PRC genoemd. Uit onderzoek blijkt dat de biologische klok het meest gevoelig is voor lichtimpulsen gedurende het begin en einde van de biologische slaap (de timing van de waak/slaap volgens de cyclus van de biologische klok) (Duffy & Czeisler, 2009). Blootstelling aan licht gedurende de start van de biologische slaap leidt tot een maximaal faseuitstel. Blootstelling aan licht aan het einde van de biologische slaap leidt tot een maximale fasevervroeging (st Hilaire et al, 2012; Duffy & Czeisler, 2009). Hoewel er geen eenduidigheid bestaat over de effecten van
blootstelling aan licht gedurende de midden dagperiode, wordt aangenomen dat de
lichtimpulsen niet of nauwelijks een effect hebben op faseverschuivingen. (Jewett et al 1997, St Hilaire et al, 2012).
.
.
figuur 2. De schematische weergave van een phase response curve (PRC). De y-as geeft de richting en mate van verschuiving van het ritme van de Lichaamstemperatuur
(doorgetrokken lijn) en het Melatonine ritme (stippellijn) als outputvariabelen van de biologische klok weer. Op de x-as is zowel de lokale als de circadiaanse tijd weergegeven. Het tijdstip van 18:00 op de circadiaanse tijds-as correspondeert met een
lichaamstemperatuurminimum. Het zwarte blokje is een weergave van de slaapperiode in overeenstemming met het ritme van lichaamstemperatuur wanneer dit entrained is aan de externe 24uur cyclus. (Bron; Hätönen, 2000).
Naast het moment van de blootstelling aan licht, hebben ook andere strenghts van licht invloed op de faseverschuivingen, zoals duur van de blootstelling (Chang et al 2012).
In de literatuur wordt aangenomen de de lengte van de intrinsic period en mogelijk de strength van de zeitgeber de spreiding van individuele verschillen verklaart. (Roenneberg et al, 2003; Wright et al, 2005; Goulet et al, (2007); Brown et al, 2008, Hida et al 2013). Ten eerste spelen de verschillen in lengte van de intrinsic period een rol vanwege de assumptie dat de intrinsic period (t) verschilt in lengte per individu (Duffy, Rimmer & Czeisler, 2001; Brown et al 2008). Bij ochtendtypes is de intrinsic period korter dan 24-uur, bij avondtypes langer dan 24 uur-, waardoor er vanzelfsprekend een faseverschil ontstaat tussen de periodes (faseverschil = T-t) (Brown et al, 2008). Om toch gesynchroniseerd te blijven aan de 24 uur cyclus, treedt er bij ochtendtypes met een kortere intrinsic period dan 24 uur een faseuitstel (phase delay, faseverschil is positief) op en bij avondtypes met een langere intrinsic period dan 24 uur een fasevervroeging (phase advance, fase verschil is negatief). Ten tweede wordt verondersteld dat de strength van de zeitgeber invloed heeft op het chronotype. Roenneberg et al., (2003) veronderstelt het volgende: In figuur 3a is de normaalverdeling geschetst van de intrinsic period (of free-running period) waarbij de extremen aangegeven zijn met een lichtgrijze (ochtendtypes) en een zwarte lijn (avondtypes). Aangenomen wordt dat een hogere intensiteit en een langere duur van blootstelling aan licht leidt tot een steilere PRC (of vlakkere bij een tegengestelde situatie) (zie figuur 3 B en C). Een sterkere zeitgeberstrength kan een groter faseverschil tussen de periodes corrigeren, terwijl een zwakkere
zeitgeberstrength slechts een korter faseverschil kan corrigeren (Granada et al, 2013). Ten gevolge van de lagere zeitgeberstrength (fig. 3B) worden de faseverschillen tussen de extreme periodes groter en ontstaat er een bredere spreiding van de normaalverdeling van het
chronotype (fig. 3F de zwarte normaal verdeling) tegenover een sterkere zeitgeberstrength (fig, 3D) tot een smallere spreiding van de normaalverdeling van chronotypes.
11 figuur 3. A. De verdeling van cicadiaanse periodes gemeten in mensen in isolatie van externe tijdssignalen laat een piek zien bij een gemiddelde periode die langer is dan 24uur. De lichtgrijze lijn markeert de extreme individuen met een kortere intrinsic period dan 24uur, de zwarte lijn markeert de extreme individuen met een langere intrinsic period dan 24uur. De faseresponsen van het circadiaanse systeem op verschillende
zeitgeber strengths zijn geïllustreerd in B en C. B is een weergave van een krachtige zeitgeber, C van een
zwakkere zeitgeber. De lichtgrijze en zwarte lijn corresponderen met de lijnen uit figuur 3A. De normaal verdeling van de intrinsic periodes in combinatie met de verschillende strength van de zeitgebers zijn weergegeven in F. De phase response curves uit B en C leiden tot verschillend normaalverdelingen van het chronotype. Figuur C, E en G blijven buiten beschouwing (Bron: Roenneberg et al, 2004).
Een mogelijke invloed van de strength van de zeitgeber op de spreiding van de
normaalverdeling van chronotypes wordt ondersteund door een onderzoek van Wright et al. (2013). In dit onderzoek werd de invloed van blootstelling aan zowel elektrisch licht als zonlicht op de timing van het circadiaanse ritme onderzocht. Allereerst brachten de
deelnemers een week lang door in hun 'normale' omgeving met de dagelijkse routine. Hierbij werd op basis van actigraphy (polsband) hun dagelijkse blootstelling aan licht en de
momenten van activiteit gemeten. Vervolgens brachten zij 24-uur door in een laboratorium waar de individuele intrinsic period werd gemeten. Ten slotte kampeerden de deelnemers een week lang in de bergen zonder gebruik van elektrisch licht en op basis van zelf-gereguleerde slaapschema's. Uit de resultaten bleek dat de deelnemers aan een vier maal zo hoge
lichtintensiteit werden blootgesteld tijdens het kamperen in vergelijking tot de natuurlijke dagelijkse omgeving. Daarnaast bleek de fase te vervroegen met gemiddeld 2 uur tijdens het
kamperen. Tenslotte bleek bij het kamperen dat er een afname was in de spreiding van de individuele verschillen in circadiaanse fase dat vooral het gevolg was van een grotere fase vervroeging bij late chronotypes.
Leeftijdsafhankelijke Veranderingen bij het Chronotype
Een vijftienjarige in de ochtend die moeite heeft met opstaan op schooldagen en een kind dat in de vroege uren naast het bed van slapende ouders staat te springen zijn
voorbeelden die voor velen niet als verrassend voorkomen. Deze paragraaf focust zich op verschillende studies naar leeftijdsafhankelijke veranderingen in het chronotype. Om een volledig beeld te kunnen schetsen van de relatie tussen het chronotype en leeftijd, worden de studies besproken per leeftijdscategorie. In vele studies zijn termen gebruikt als peuters, kinderen en adolescenten. Zelden worden exact dezelfde leeftijden onder deze noemers gebruikt. Om deze reden zijn de leeftijdscategorieën verdeeld over de volgende subgroepen, pasgeborenen tot elf jaar oud, twaalf jaar tot 20 jaar oud, 20 jaar tot 65 jaar oud en 65 jaar en ouder.
Pasgeborenen tot elf jaar oud
Er is nog relatief weinig onderzoek bij jonge kinderen. Randler et al (2011) deden onderzoek naar veranderingen in chronotype, bedtijd en waaktijd in samenhang met leeftijd bij kinderen tussen de nul en de zes jaar oud. Op basis van vragenlijsten, ingevuld door ouders, met betrekking tot waak/slaap tijden werd geconcludeerd dat kinderen een significant fase uitstel van het slaap/waak ritme laten zien naarmate zij ouder worden. Werner et al. (2009) in een onderzoek bij vier tot zeven jarige kinderen vonden vergelijkbare resultaten. Echter bleek dat ouders in deze leeftijdsfase een directe invloed uitoefenen op tijdstip van slaap en waak. 80% van de ouders gaf aan hun kinderen naar bed te sturen in de avond, tegenover 50% van de ouders die de kinderen zelden tot nooit wekken in de ochtend. Daarnaast gaven ouders aan dat zij hun kinderen tijdens weekdagen proberen te forceren tot regelmatige bedtijden maar tijdens de weekenddagen een voorkeur geven aan een latere bedtijd en waaktijd (Randler et al., 2011). Hierdoor is het moeilijk vast te stellen of de slaaptijden het natuurlijke moment van slaap/waak vertegenwoordigen van de kinderen. Simpkin et al (2014) onderzochten bij
kinderen in de leeftijd van 30 tot 36 maanden (2,5 - 3 jaar oud) het chronotype en hebben naast vragenlijsten ook de DMLO (Dim-Light Melatonine Onset) waardes als biologische marker voor de fase van de biologische klok gemeten. Deze studie ondersteunen de resultaten die gevonden werden in de studie van Randler et al. (2011) en Werner et al. (2009). Daarnaast bleken kinderen op deze leeftijd een grote spreiding van individuele verschillen in slaap/waak fase te laten zien. Bij de leeftijdsgroep van nul tot elf jaar oud kan een faseuitstel van het slaap/waak ritme ondersteund worden op basis van zowel vragenlijsten als biologische markers. Ouders blijken echter wel een grote invloed uit te oefenen op het moment van slaap en waken, vooral van slapen bij kinderen. Hierdoor zijn de natuurlijke slaap/waak ritmes moeilijk te bepalen.
Twaalf tot twinig jaar oud.
Adolescentie in samenhang tot chronotype is al langere tijd het onderwerp van onderzoek. Uit het uitgebreide scala van onderzoeksliteratuur blijkt dat adolescenten gemiddeld meer neigen naar eveningness in vergelijking tot andere leeftijdsgroepen (Carskadon et al, 1993, 1998,
13 1999; Diaz-Morales & Gutierrez, 2008; Roenneberg, 2007). De overgang van ochtendtype naar avondtype blijkt plaats te vinden tussen de 12-15 jaar oud (Randler et al, 2011).
In tegenstelling tot onderzoek bij kinderen van 0 tot 11 jaar is er bij de adolescenten al langere tijd onderzoek naar de invloed van sociale en omgevingsvariabelen op chronotype, zoals zelfstandigheid in het bepalen van slaap- en waaktijden tijdens weekenddagen (tijdens weekdagen worden waaktijden gestuurd door ouders en schoolschema's) (Wolfson & Carskadon, 1998) en de toename aan sociale en academische vereisten van adolescenten (Carskadon et al, 1993; 2011). Carskadon (1993) concludeerde in een onderzoek dat de psychosociale factor sociale groepsdruk minder van invloed dan verwacht op uitstel van de slaapfase. Zij vond echter een sterke samenhang tussen pubertal status en uitstel van de slaapfase. Hieruit concludeerde zij dat de invloed van mogelijke biologische factoren op fase uitstel groter was dan voorheen gedacht. De relatie tussen pubertal status en uitstel van slaapfase werd ondersteund in longitudinale studie van Laberge et al (2001). In het onderzoek werden kinderen tussen de tien en dertien jaar oud gescoord op slaappatronen. Uit de
resultaten bleek een hogere leeftijd samen te hangen met een faseuitstel van slaaptijd. Bij de dertienjarigen waar een hogere pubertal development gemeten werd, bleek een latere slaaptijd en latere waaktijd gemeten te worden op weekenddagen (Waaktijden tijdens schooldagen worden beïnvloedt door schooltijden) in vergelijking met dertienjarigen waar een lage pubertal development gemeten werd. Pubertal development zou dus van invloed kunnen zijn op verlaat waak/slaap schema. Een onderzoek van Crowley et al (2014) nam in de studie naast vragenlijsten ook de DMLO waardes en blootstelling aan licht mee door middel van
actigraphy. Er werden twee cohorten elke zes maanden voor 2,5 jaar lang gemeten. De leeftijdsgroepen waren 9-13 jaar oud en 15-19 jaar oud waardoor een bereik in ontwikkeling van leeftijd van 9-19 gemeten werd.
Uit de resultaten bleek dat op basis van actigraphy metingen (activiteitenpatroon gemeten met polsband) zowel binnen het jongere cohort als binnen het oudere cohort een latere bedtijd gemeten werd naarmate ze ouder werden. Deze resultaten werden ondersteund door metingen van het circadiaanse tijdsysteem op basis van DMLO, waarbij in beide cohorten een uitstel van DMLO fase werd gemeten met een oudere leeftijd. Op basis van zowel vragenlijsten als ook biologische markers wordt bij de adolescenten in de leeftijdscategorie een later
slaap/waak tijdstip waargenomen. Waarop biologische factoren, naast psychosociale factoren van grote invloed blijken te zijn.
Twintig tot negenvijftig jaar oud.
Na een periode van graduele overgang naar avondtype in de leeftijdsgroep van 12-20 jaar oud treedt er een ommekeer op van avondtype naar vervroeging rond een leeftijd van 20 jaar volgens populatie studies van Roennerberg (2004). Het keerpunt wordt door hem benoemd als the marker for the end of adolescence. Het aantal studies naar de transitie rond het 20e
levensjaar en het chronotype in samenhang met deze leeftijdsgroep is vrij schaars.
Thorleifsdottir et al (2002) deden onderzoek naar de intra- en interindividuele verschillen in slaapgewoontes van deelnemers in de leeftijd van 1-30 jaar oud op basis van zowel een cohortmodel als ook longitudinaal. De resultaten ondersteunen de bevindingen dat ongeveer rond de leeftijd van 20 jaar een keerpunt plaatsvindt. Daarnaast bleek dat vrouwen in de leeftijdsgroep van 20-29 vroeger naar bed gingen dan mannen in dezelfde leeftijdscategorie. Carrier et al (1997) bestudeerden de effecten van chronotype op slaappatronen in een groep
van 110 volwassenen tussen de 20 en 59 jaar oud. De resultaten wezen uit dat een oudere leeftijd samenhing met een vroeger waakmoment, vroegere bedtijd en een betere stemming en waakzaamheid op de vroege ochtend. Deze trend werd eveneens ondersteund in een studie met een smaller leeftijdsbereik, namelijk 30-49 jaar (Paine, 2006).
Vijfenzestig jaar en ouder
Tijdens de ouderdom treedt een belangrijke verandering op in het chronotype. Deze leeftijdsgroep laat een duidelijke trend naar het ochtendtype zien naarmate zij verouderen. Bovendien is hun waak/slaap fase gemiddeld vroeger dan dat van kinderen (Roenneberg, 2007). Meerdere studies zijn gefocust op de veranderingen die optreden rond de 65+ leeftijd. Dat het merendeel van de ouderen van 65+ gecategoriseerd worden als ochtendtype kwam duidelijk naar voren in een studie Monk et al (2011). De studie deed onderzoek bij ouderen in een leeftijdsbereik van 65 jaar tot 92 jaar oud (gem. 74,7), waarbij de voorwaarde voor deelname gold dat de ouderen gepensioneerd zijn. Uit de vragenlijsten naar het chronotype bleek 43% van de ouderen gecategoriseerd werd als ochtendtype. Om deze reden werd besloten te categoriseren in twee groepen, ochtendtypes en overige types in plaats van de drie categorieën, ochtendtype, neither type en avondtype. Uit een onderzoek van Duffy et al (1998) bleek dat de slaap/waak fase van ouderen (64 -81 jaar oud) gemiddeld 1 uur eerder was ten opzichte van jongvolwassen (18-31 jaar oud). Uit een cross-sectionele studie in China bij 2947 ouderen die in drie leeftijdsgroepen werden ingedeeld, 65-69 jaar oud, 70-74 jaar oud en 75 jaar en ouder bleek dat een toegenomen leeftijd samenhing met een vroeger tijdstip van slapen en waken, waarbij elke vijf jaar een vervroeging gemeten werd van 0,15 uur van naar bed gaan en 0,14 uur van ontwaken (Ayeung et al, 2013). Dat ouderen een vroegere
slaap/waakfase hebben dan de andere leeftijdsgroepen is al langere tijd bekend. Deze vervroegde slaap/waakfases bleken gerelateerd te zijn aan een vervroegde fase van het circadiaanse systeem. Monk et al (1995) vond in een studie dat bij ouderen (gem 82,2 jaar) sprake is van een vervroegde temperatuurfase. Dit in vergelijking met de temperatuurfase van jongvolwassenen (gem. 24,7 jaar) en volwassenen (gem. 44,1 jaar). Andere studies vonden vergelijkbare resultaten waarbij er een fasevervroeging van lichaamstemperatuur gemeten werd van 1,5 uur vroeger bij ouderen (65-85 jaar oud) ten opzichte van (jong) volwassenen (18-31 jaar oud) (Czeisler et al, 1992). Bij ouderen worden vervroegde slaapschema's minder gekoppeld aan psychosociale factoren. Vanwege het pensioneren na 65+ kunnen zij hun natuurlijke slaapperiode beter naleven. Echter worden vervroegde slaap/waakfases vaak gekoppeld aan de algemene ontregeling van de slaapregulatie, zoals fragmentatie en kortere slaapduur, dat door velen ervaren wordt als een afname van de slaapkwaliteit (Monk et al, 2011).
Op basis van onderzoek beschreven in deze paragraaf kan geconcludeerd worden dat er zowel per leeftijdscategorie als ook in de complete populatie een verandering chronotype zichtbaar is die samenhangt met leeftijd. Per leeftijdscategorie blijkt dat er sprake is van een normaalverdeling. Dat wil zeggen dat ook binnen leeftijdscategorieën individuele verschillen voorkomen in het chronotype, ochtend types, neither types en avondtypes (Roenneberg, 2007). Monk et al. (2011) constateerde in zijn studie dat bij 65 plussers een over-representatie van ochtendtypes. Daarnaast is er een duidelijke verdeling tussen de leeftijdsgroepen
zichtbaar. Gemiddeld genomen zijn kinderen ochtendtypes, adolescenten avondtypes en vervroegt men vervolgens weer naarmate men ouder wordt. De 65 plussers zijn bovendien
15 gemiddeld het vroegste ten opzichte van de andere leeftijdsgroepen, zelfs vroeger dan
kinderen.
Een Verklaring voor de Leeftijdsafhankelijke Veranderingen in het Chronotype? In de afgelopen decennia heeft een veelvoud aan onderzoek bijgedragen aan een verklaring voor de verschillen in de fase van het circadiaanse ritme en de individuele verschillen qua chronotype. Daarnaast worden er leeftijdsafhankelijke veranderingen in het chronotype gedurende de levensspan gevonden. Twee leeftijdsgroepen zijn het meest
opvallend, de adolescenten en de ouderen. Respectievelijk de graduele overgang van ochtend- naar avondtype en de graduele overgang van avond- naar ochtendtype. In deze paragraaf wordt een biologische verklaring voor de verschillen in chronotypes gekoppeld aan de leeftijdsafhankelijke veranderingen in het chronotype bij adolescenten en ouderen. In de hypothese voor de individuele verschillen in chronotype worden twee factoren genoemd die van invloed zijn op de timing van het circadiaans ritme: de lengte van de intrinsic period en de sensitiviteit van de biologische klok en/of strength van de zeitgeber. De vraag is of deze factoren ook gerelateerd kunnen worden aan veranderingen bij de verschillende
leeftijdsgroepen.
De eerste factor die van invloed zou kunnen zijn is de lengte van de intrinsic period. Een langere intrinsic period zou leiden tot een late fase van het circadiaans ritme dat zich vervolgens uit in een avondtype. Een korte intrinsic period zou leiden tot een vroege fase van het circadiaans ritme dat zich vervolgens uit in een ochtendtype. Aangezien uit onderzoek blijkt dat adolescenten een faseuitstel van het circadiaanse ritme tonen en ouderen boven de 65 een fasevervroeging, zou een verschil in de lengte van intrinsic period van beide
leeftijdsgroepen een verklaring kunnen bieden. Op basis van deze redenering zijn er verschillende onderzoeken uitgevoerd om te achterhalen of adolescenten over een langere intrinsic period beschikken ten opzichte van ouderen. Carskadon et al (1999) deed een studie op basis van een forced desynchronized protocol waarbij met drie outputvariabelen,
melatonine, lichaamstemperatuur en cortisol de circadiaanse fase werd gemeten. Uit de resultaten bleek dat de gemiddelde lengte van de intrinsic period bij adolescenten (gemiddelde leeftijd 13,7 jaar oud) enigszins langer is dan de gemiddelde lengte van de intrinsic period , die bij volwassenen gevonden werd (Czeisler et al 1995). Het vergelijken van dergelijke resultaten moet echter wel met enige voorzichtigheid gedaan worden vanwege mogelijke verschillen in opzet van het onderzoek. Een studie naar de lengte van de intrinsic period bij ouderen (gemiddelde leeftijd 67,4 jaar) en jongvolwassenen (gemiddelde leeftijd 23,7 jaar) van Czeisler et al (1999) toonde echter geen verschil aan in de gemiddelde lengte van de intrinsic period (24,18). Deze resultaten zijn in contradictie met onderzoeken bij dieren waarbij een kortere intrinsic period gevonden werd naarmate het dier ouder wordt (Hagenauer & Lee, 2012). Pagani et al (2011) deden onderzoek naar de verschillen tussen ouderen en jongeren in bepaalde kenmerken van het circadiaanse systeem, zoals intrinsic period lengte, amplitude en circadiaanse fase, bij geïsoleerde fibroblastcellen uit het
bindweefsel. Uit de resultaten bleek dat de cellen van oude en jonge donoren niet verschilden in lengte van intrinsic period. Na toevoeging van bloedserum (de heldere vloeistof die
verkorten ongeacht of het donorcellen waren van jongvolwassenen of ouderen. Vervolgens bleek de fase van de cellen na toevoeging van het bloedserum van ouderen een
fasevervroeging te vertonen. Er kan geconcludeerd worden dat mogelijk niet de moleculaire structuur van de cel zelf verandert na veroudering, maar dat hormonale veranderingen in het milieu van de cel leiden tot veranderingen in de cellulaire klok.
De tweede factor is de sensitiviteit van de biologische klok en/of mate van
blootstelling aan licht. Mogelijk verschillen ouderen en adolescenten ofwel in sensitiviteit van de biologische klok ofwel in de dagelijkse blootstelling aan licht. Licht heeft verscheidene eigenschappen, zoals timing, intensiteit, amplitude en duur die in relatie staan tot
faseverschuiving, waarvan de meest beschreven eigenschap de timing van blootstelling is in relatie tot faseverschuivingen van het circadiaanse ritme. Een eerste assumptie is dat er gedurende levensspan een verandering optreedt in sensitiviteit voor licht, in het bijzonder met betrekking tot de timing van blootstelling. Zoals eerder beschreven heeft een vroege
blootstelling aan licht tijdens de biologische slaapperiode een fasevervroegend effect en een late blootstelling een faseuitstellend effect. Wellicht hebben ouderen een verlaagde
sensitiviteit voor licht, vooral in de late fase van de biologische slaapperiode tegenover een verhoogde sensitiviteit in de vroege fase. Bij adolescenten zou mogelijk een tegengesteld mechanisme plaatsvinden. Meerder onderzoeken hebben deze hypothese bestudeerd, bij zowel ouderen als adolescenten.
Allereerst blijkt in studies geen eenduidigheid te bestaan over de assumptie van een veranderde sensitiviteit van de biologische klok voor licht bij ouderen. Benloucif et al (2006) onderzochten de respons van zowel ouderen (gemiddelde leeftijd 67,1 jaar oud) als
jongvolwassenen (gemiddelde leeftijd 29,3 jaar oud) na blootstelling van ofwel hoge lichtintensiteit (3500 lux) ofwel dim licht (10 lux) op faseuitstel in de vroege biologische nacht. Jongvolwassenen en ouderen bleken gelijke response te vertonen in het faseuitstel bij zowel hoge lichtintensiteit als bij dimlicht. Echter werd in een studie van Duffy, Zeitzer & Czeisler (2007) die de invloed van verschillende lichtintensiteiten van dimlicht tot hoge lichtintensiteit (2lux-8000lux) op faseuitstellende effecten maten, wel een verschil in sensitiviteit van de biologische klok tussen ouderen en jongvolwassenen gevonden bij een zwak tot gemiddelde lichtintensiteit (50-1000lux). Dit resultaat werd ondersteund in een onderzoek bij een hoge lichtintensiteit (9500 lux). Deze resultaten werden weer
tegengesproken door een studie van Kim et al (2012). In deze studie werden jongvolwassenen (gem. 25,1 jaar oud) en ouderen (gem. 66,5 jaar oud) blootgesteld aan een lichtimpuls van 2 uur in een random volgorde aan twee lichtintensiteiten (2000 lux en 8000 lux) en
verschillende tijdsmomenten in relatie tot melatonine fase. Hoewel bij de oudere deelnemers een vroegere melatonine fase werd gemeten ten opzichte van de jongvolwassenen in
vergelijking tot de baseline meting, was er bij geen van beide lichtintensiteiten verschil in de mate of richting van faseverschuivingen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat acute
faseverschuivingen in respons op blootstelling aan licht niet beïnvloed wordt door leeftijd. Deze conclusie moet echter met enige voorzichtigheid gemaakt worden. Zoals in de resultaten naar voren komt spelen interacties tussen de verschillende eigenschappen zoals intensiteit, duur en timing een rol in de mate van faseverschuiving. Daarnaast neemt een volledige
respons van een acuut lichtimpuls enkele cycli in beslag voordat er een stabiel effect zichtbaar is (Moore-ede et al, 1982).
17 Bij adolescenten worden evenzeer tegenstrijdige resultaten gevonden en is er nog onvoldoende onderzoek om harde conclusies te kunnen trekken. Uit een studie van Carskadon et al (2002) bleek dat late/post puberale adolescenten minder gevoelig waren voor dimlicht blootstelling in de ochtend dan pre/vroeg puberale adolescenten. Er waren geen verschillen tussen de groepen in respons op blootstelling in de late fase van de biologische slaapperiode. Een studie (Boriskenov, 2011) naar de response op licht van een populatie in het noorden van Rusland, waar grote verschillen in zonsopgang tussen seizoenen zijn, bleek dat adolescenten in mindere mate reageerden op veranderingen in de tijd van de zonsopkomst dan volwassenen en ouderen. Dit is in overeenstemming met een studie van Crowley et al (2010) die in hun onderzoek voor het faseuitstel van de adolescenten tussen de 15,1 en 16,7 jaar oud probeerden te corrigeren door blootstelling aan licht in de vroege ochtend tijdens de weekenden. Echter bleek de blootstelling aan licht geen fasevervroegende effecten te hebben, dat mogelijk veroorzaakt wordt door een gereduceerde gevoeligheid voor blootstelling aan licht bij adolescenten.
Conclusie & Discussie
Uit het besproken onderzoek komt naar voren dat de verschillen in lengte van de intrinsic period en verschillen in de sensitiviteit en de strength van de biologische klok voor de zeitgeber een bijdrage leveren aan de faseverschillen van het circadiaanse ritme, dat zich gedragsmatig uit in het chronotype. Individuele verschillen in de deze eigenschappen (intrinsic period en eigenschappen van de zeitgeber) van de biologische klok leiden tot een fasevervroeging of tot een faseuitstel van het circadiaanse ritme, dat zich respectievelijk uit in een ochtendtype of een avondtype.
Er zijn bij de onderzoeken nog enkele kanttekeningen te plaatsen. In de studie van Brown et al (2008) werd niet bij alle deelnemers een samenhang gevonden tussen chronotype (gemeten met vragenlijsten) en de lengte van de intrinsic period in fibroblast cellen. Bij sommigen werd zelfs een 'normale' lengte in intrinsic period gemeten met een extreme vorm van het chronotype. In de studie van Wright (2013) wordt ondersteund dat blootstelling aan natuurlijk licht een ander effect lijkt te hebben op late chronotypes dan op vroege chronotypes. De late chronotypes leken hun fase meer te verschuiven ten opzichte van de vroege chronotypes. Wat de precieze oorzaak is voor het verschil in het effect tussen late chronotypes en vroege
chronotypes op de verschil in faseverschuiving is nog niet duidelijk. De oorzaken kunnen mogelijk ofwel sociaal (werkverplichtingen) of biologisch (verhoogde sensitiviteit) van aard zijn.
Een mogelijke alternatieve hypothese die de verschillen in de circadiaanse timing verklaren is een neurofysiologische. Voorheen werd gedacht dat de SCN uit een entiteit bestond die de circadiaanse ritmes reguleerde. Uit recenter onderzoek bij fruitvliegen blijkt echter dat de pacemaker bestaat uit verschillende subgroepen van cellen die een eigen intrinsieke periode kennen, de zogeheten 'ochtend' cellen en 'avond' cellen, die actief zijn tijdens de ochtend dan wel de avond. Er lijkt nog onvoldoende bewijs te zijn dat deze structuren en mechanismes ook werkzaam zijn bij mensen. Echter bij verder onderzoek zouden de eigenschappen van deze subgroepen van cellen en de daarvan afhankelijke
oscillaties in de toekomst de inter-individuele verschillen kunnen verklaren in timing van waak en slaap bij mensen (Beersma en Gordijn, 2007).
Ten tweede blijkt het verschil in het circadiaanse ritme te veranderen gedurende de levensspan. Kinderen (0-12 jaar) worden gemiddeld geclassificeerd als ochtendtype, waarna een graduele overgang plaatsvindt naar een avondtype tijdens de adolescentie (12-20 jaar). Vervolgens treedt een keerpunt op waarbij na 20 jarige leeftijd men weer gradueel omkeert naar een ochtendtype, en 65 plussers het meest ochtendtype zijn. Een biologische oorzaak van deze veranderingen van chronotype zijn in vele onderzoeken bestudeerd en gerelateerd aan de eigenschappen die individuele verschillen in het chronotype an sich verklaren. Op basis van de besproken onderzoeken kunnen de eigenschappen van de biologische klok (die de verschillen in chronotype verklaren) onvoldoende gerelateerd worden aan de
leeftijdsafhankelijke veranderingen in de faseverschuivingen van het circadiaanse ritme. Er is een gebrek zowel aan studies die tussen ouderen en adolescenten de verschillen in lengte intrinsic period als sensitiviteit voor licht meten. In de meeste studies is er geen directe vergelijking in de onderzoeksopzet tussen ouderen en adolescenten maar worden deze gemiddelden wel met elkaar vergeleken, zoals de gemiddelde intrinsic period die gemeten werd door Carskadon (1999) bij adolescenten en door Czeisler (1999) bij volwassenen. Deze verschillen kunnen ook gevolg zijn van verschillen in onderzoeksopzet.
Verschillende studies hebben zich geconcentreerd op mogelijke andere variabelen die van invloed zijn op de biologische klok. Bij adolescenten kunnen sekshormonen en
ontwikkelingen tijdens de puberteit wellicht van invloed zijn op structurele veranderingen in het circadiaanse systeem (Carskadon, 1993; Hagenauer, 2012). Zoals in de tweede paragraaf besproken werd, hangt pubertal development samen met faseuitstel bij adolescenten
(Carskadon, 1993). Consistente bevindingen werden gevonden in dierenonderzoek.
Dierenonderzoek wees uit dat het verwijderen van geslachtsklieren (ovaria en testes) bij ratten leidde tot geen of nauwelijks faseuitstel tijdens de puberteit. Hoewel er steeds meer onderzoek gedaan wordt naar de invloed van hormonen op de biologische klokeigenschappen, zijn hieruit nog geen harde conclusies te trekken omdat zij vaker gerepliceerd moeten worden en bijna uitsluitend op dierenonderzoek zijn gebaseerd.
Bij ouderen is de slaapregulatie een veelomvattend probleem waarvan de vervroegde fase van het circadiaanse ritme er een vormt. Mogelijk zijn de problemen, zoals
slaapfragmentatie, vervroegde circadiaanse fase en een toename van middagslapen een gevolg van algemene veroudering. Wat betreft de vervroegde circadiaanse fase wordt dit ondersteund door Pagani et al (2010) waar het toevoegen van bloedserum van ouderen leidde tot een verandering in het circadiaanse ritme. Veroudering van neuronen in de SCN en/of het visuele systeem leveren mogelijkerwijs een grote bijdrage aan de structurele veranderingen van het circadiaanse ritme (Charman, 2003).
Om meer inzicht te krijgen in de oorzaken van de verschillen tussen ouderen en adolescenten in slaap/waak fase is nader onderzoek nodig. Vooral onderzoek naar de invloed van hormonen in de adolescentie en veroudering van lichamelijke functies bij 65+ kan licht werpen op de mogelijke oplossingen bij problemen bij deze leeftijdsgroepen. Bij adolescenten zou dat kunnen betekenen dat de uitvinding van elektrisch licht en een introductie van
tijdzones waarop onze technische klok is afgestemd die onze sociale- en werkverplichtingen stuurt een negatieve invloed heeft op de biologische klok, zoals adolescenten die "te vroeg"
19 moeten opstaan vanwege vroege schooltijden. Een op een later tijdstip starten van school zou meer passen bij het slaap- en waakritme van adolescenten. En voor ouderen geldt dat zij een slaaptekort opbouwen als zij zich blijven vasthouden aan het ‘oude’ slaapritme en veel medicatie zoals melatonine slikken om hun slaapfase hieraan aan te passen. Terwijl de oplossing zou kunnen liggen in het aanpassen van hun slaap- en waakritme zoals dit bij hun leeftijd hoort vanwege het lichamelijke verouderingsproces.
Literatuurlijst
Adan, A., Archer, S. N., Hidalgo, M. P., Di Milia, L., Natale, V., & Randler, C. (2012). Circadian typology: A comprehensive review. Chronobiology international, 29, 1153-1175.
Auyeung, T. W., Lee, J. S. W., Leung, J., Kwok, T., Leung, P. C., Woo, J., & Wing, Y. K. (2013). Cognitive deficit is associated with phase advance of sleep–wake rhythm, daily napping, and prolonged sleep duration—a cross-sectional study in 2,947 community-dwelling older adults. Age, 35, 479-486.
Benloucif, S., Green, K., L’Hermite-Balériaux, M., Weintraub, S., Wolfe, L. F., & Zee, P. C. (2006). Responsiveness of the aging circadian clock to light.Neurobiology of
aging, 27, 1870-1879.
Benloucif, S., Guico, M. J., Reid, K. J., Wolfe, L. F., L’Hermite-Balériaux, M., & Zee,P. C. (2005). Stability of melatonin and temperature as circadian phase markers and their relation to sleep times in humans. Journal of biological rhythms, 20(2), 178-188. Beersma, D. G., & Gordijn, M. C. (2007). Circadian control of the sleep–wake
cycle. Physiology & behavior, 90(2), 190-195.
Borisenkov, M. F. (2011). The pattern of entrainment of the human sleep-wake rhythm by the natural photoperiod in the north. Chronobiology international,28, 921-929.
Brown, S. A., Fleury-Olela, F., Nagoshi, E., Hauser, C., Juge, C., Meier, C. A.,
Chicheportiche, R., Dayer, J., Albrecht, U. & Schibler, U. (2005). The period length of fibroblast circadian gene expression varies widely among human individuals. PLoS biology, 3, 1813.
Brown, S. A., Kunz, D., Dumas, A., Westermark, P. O., Vanselow, K.,
Tilmann-Wahnschaffe, A., Herzel, H. & Kramer, A. (2008). Molecular insights into human daily behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(5), 1602-1607.
Carskadon, M. A., Vieira, C., & Acebo, C. (1993). Association between puberty and delayed phase preference. SLEEP-NEW YORK-, 16, 258-258.
Carskadon, M. A. (2011). Sleep in adolescents: the perfect storm. Pediatric Clinics of North America, 58, 637-647.
Carrier, J., Paquet, J., Morettini, J., & Touchette, É. (2002). Phase advance of sleep and temperature circadian rhythms in the middle years of life in humans.Neuroscience letters, 320, 1-4.
Carrier, J., Monk, T. H., Buysse, D. J., & Kupfer, D. J. (1997). Sleep and morningness‐ eveningness in the ‘middle’years of life (20–59y). Journal of sleep research, 6, 230-237.
21 Cavallera, G. M., & Giudici, S. (2008). Morningness and eveningness personality: A survey
in literature from 1995 up till 2006. Personality and Individual differences, 44, 3-21. Chang, A. M., Santhi, N., St Hilaire, M., Gronfier, C., Bradstreet, D. S., Duffy, J. F., Lockley,
S. W., Kronauer, R. E. & Czeisler, C. A. (2012). Human responses to bright light of different durations. The Journal of physiology, 590, 3103-3112.
Charman, W. N. (2003). Age, lens transmittance, and the possible effects of light on melatonin suppression. Ophthalmic and Physiological Optics, 23, 181-187.
Crowley, S. J., & Carskadon, M. A. (2010). Modifications to weekend recovery sleep delay circadian phase in older adolescents. Chronobiology international,27, 1469-1492. Crowley, S. J., Van Reen, E., LeBourgeois, M. K., Acebo, C., Tarokh, L., Seifer, R., Barker,
D. & Carskadon, M. A. (2014). A Longitudinal Assessment of Sleep Timing, Circadian Phase, and Phase Angle of Entrainment across Human Adolescence.
Czeisler, C. A., Duffy, J. F., Shanahan, T. L., Brown, E. N., Mitchell, J. F., Rimmer, D. W., Ronda, J. M., Silva, E. J., Allan, J. S., Emens, J. S., Dijk, D. & Kronauer, R. E. (1999). Stability, precision, and near-24-hour period of the human circadian
pacemaker. Science, 284(5423), 2177-2181.
Czeisler, C. A., & Gooley, J. J. (2007). Sleep and circadian rhythms in humans. In Cold Spring Harbor symposia on quantitative biology, 579-597.
Díaz-Morales, J. F., & Sorroche, M. G. (2008). Morningness-eveningness in adolescents. The Spanish journal of psychology, 11, 201-206.
Dijk, D. J., Duffy, J. F., & Czeisler, C. A. (2000). Contribution of circadian physiology and sleep homeostasis to age-related changes in human sleep.Chronobiology
international, 17, 285-311.
Duffy, J. F., Rimmer, D. W., & Czeisler, C. A. (2001). Association of intrinsic circadian period with morningness–eveningness, usual wake time, and circadian
phase. Behavioral neuroscience, 115, 895.
Duffy, J. F., & Czeisler, C. A. (2002). Age-related change in the relationship between circadian period, circadian phase, and diurnal preference in humans.Neuroscience letters, 318, 117-120.
Duffy, J. F., Zeitzer, J. M., & Czeisler, C. A. (2007). Decreased sensitivity to phase-delaying effects of moderate intensity light in older subjects.Neurobiology of aging, 28, 799-807.
Fuller, P. M., Gooley, J. J., & Saper, C. B. (2006). Neurobiology of the sleep-wake cycle: sleep architecture, circadian regulation, and regulatory feedback.Journal of biological rhythms, 21, 482-493.
Gandhi, A. V., Mosser, E. A., Oikonomou, G., & Prober, D. A. (2015). Melatonin Is Required for the Circadian Regulation of Sleep. Neuron, 85, 1193-1199.
Granada, A. E., Bordyugov, G., Kramer, A., & Herzel, H. (2013). Human chronotypes from a theoretical perspective. PloS one, 8, 59464.
Goulet, G., Mongrain, V., Desrosiers, C., Paquet, J., & Dumont, M. (2007). Daily light exposure in morning-type and evening-type individuals. Journal of biological rhythms, 22, 151-158.
Golombek, D. A., & Rosenstein, R. E. (2010). Physiology of circadian entrainment. Physiological reviews, 90, 1063-1102.
Hätönen, T. (2000). The impact of light on the secretion of melatonin in humans(Doctoral dissertation, Institute of Biomedicine).
Hastings, M., O’Neill, J. S., & Maywood, E. S. (2007). Circadian clocks: regulators of endocrine and metabolic rhythms. Journal of Endocrinology,195, 187-198.
Hagenauer, M. H., & Lee, T. M. (2012). The neuroendocrine control of the circadian system: Adolescent chronotype. Frontiers in neuroendocrinology,33, 211-229.
Hofman, M. A., & Swaab, D. F. (2006). Living by the clock: the circadian pacemaker in older people. Ageing research reviews, 5, 33-51.
Jewett, M. E., Rimmer, D. W., Duffy, J. F., Klerman, E. B., Kronauer, R. E., & Czeisler, C. A. (1997). Human circadian pacemaker is sensitive to light throughout subjective day without evidence of transients. American Journal of Physiology-Regulatory,
Integrative and Comparative Physiology, 273, R1800-R1809.
Kalsbeek, A., Palm, I. F., La Fleur, S. E., Scheer, F. A. J. L., Perreau-Lenz, S., Ruiter, M., Kreier, F., Cailotto, C. & Buijs, R. M. (2006). SCN outputs and the hypothalamic balance of life. Journal of biological rhythms, 21, 458-469.
Kim, S. J., Benloucif, S., Reid, K. J., Weintraub, S., Kennedy, N., Wolfe, L. F., & Zee, P. C. (2014). Phase‐ shifting response to light in older adults. The Journal of
physiology, 592, 189- 202.
Kripke, D. F., Elliott, J. A., Youngstedt, S. D., & Rex, K. M. (2007). Circadian phase response curves to light in older and young women and men. Journal of circadian rhythms, 5, 4.
Laberge, L., Petit, D., Simard, C., Vitaro, F., Tremblay, R. E., & Montplaisir, J. (2001). Development of sleep patterns in early adolescence. Journal of sleep research, 10(1), 59-67.
Lee, J. H., Kim, I. S., Kim, S. J., Wang, W., & Duffy, J. F. (2011). Change in individual chronotype over a lifetime: a retrospective study. Sleep Medicine Research (SMR), 2, 48-53.
23 Monk, T. H., Buysse, D. J., Begley, A. E., Billy, B. D., & Fletcher, M. E. (2009). Effects of a
Two‐ Hour Change in Bedtime on the Sleep of Healthy Seniors.Chronobiology international, 26, 526-543.
Monk, T. H., Buysse, D. J., Billy, B. D., Fletcher, M. E., Kennedy, K. S., Schlarb, J. E., & Beach, S. R. (2011). Circadian type and bed-timing regularity in 654 retired seniors: correlations with subjective sleep measures. Sleep, 34, 235.
Monk, T. H., & Buysse, D. J. (2014). Chronotype, bed timing and total sleep time in seniors. Chronobiology international, 31, 655-659.
Moore, R. Y. (2007). Suprachiasmatic nucleus in sleep–wake regulation. Sleep medicine, 8, 27-33.
Moore-Ede, M,C., Sulzman, F, M., Fuller C. A., The Clocks That Time Us: Physiology of the
Circadian Timing System Harvard University Press, Cambridge (1982)
Randler, C., Ebenhöh, N., Fischer, A., Höchel, S., Schroff, C., Stoll, J. C., & Vollmer, C. (2012). Chronotype but not sleep length is related to salivary testosterone in young adult men. Psychoneuroendocrinology, 37, 1740-1744.
Roenneberg, T., Keller, L. K., Fischer, D., Matera, J. L., Vetter, C., & Winnebeck, E. C. (2015). Chapter Twelve-Human Activity and Rest In Situ.Methods in
enzymology, 552, 257-283.
Roenneberg, T., Hut, R., Daan, S., & Merrow, M. (2010). Entrainment concepts revisited. Journal of biological rhythms, 25, 329-339.
Roenneberg, T., Kuehnle, T., Juda, M., Kantermann, T., Allebrandt, K., Gordijn, M., & Merrow, M. (2007). Epidemiology of the human circadian clock. Sleep medicine reviews, 11, 429-438.
Roenneberg, T., Kuehnle, T., Pramstaller, P. P., Ricken, J., Havel, M., Guth, A., & Merrow, M. (2004). A marker for the end of adolescence. Current Biology,14, R1038-R1039. Roenneberg, T., Wirz-Justice, A., & Merrow, M. (2003). Life between clocks: daily temporal
patterns of human chronotypes. Journal of biological rhythms, 18, 80-90.
Pagani, L., Schmitt, K., Meier, F., Izakovic, J., Roemer, K., Viola, A., ... & Eckert, A. (2011). Serum factors in older individuals change cellular clock properties. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108, 7218-7223.
Paine, S. J., Gander, P. H., & Travier, N. (2006). The epidemiology of
morningness/eveningness: influence of age, gender, ethnicity, and socioeconomic factors in adults (30-49 years). Journal of biological rhythms, 21, 68-76.
Park, Y. M., Matsumoto, K., Seo, Y. J., Shinkoda, H., & Park, K. P. (1997). Scores on morningness-eveningness and sleep habits of Korean students, Japanese students, and Japanese workers. Perceptual and motorskills, 85, 143-154.
Randler, C., Fontius, I., & Vollmer, C. (2012). Delayed weekend sleep pattern in German infants and children aged 0–6 years. Biological Rhythm Research, 43, 225-234. Randler, C. (2011). Age and gender differences in morningness–eveningness during a
dolescence. The Journal of genetic psychology, 172, 302-308.
Randler, C., & Bausback, V. (2010). Morningness-eveningness in women around the transition through menopause and its relationship with climacteric
complaints. Biological Rhythm Research, 41, 415-431.
Simpkin, C. T., Jenni, O. G., Carskadon, M. A., Wright, K. P., Akacem, L. D., Garlo, K. G., & LeBourgeois, M. K. (2014). Chronotype is associated with the timing of the circadian clock and sleep in toddlers. Journal of sleep research, 23, 397-405.
St Hilaire, M. A., Gooley, J. J., Khalsa, S. B. S., Kronauer, R. E., Czeisler, C. A., & Lockley, S. W. (2012). Human phase response curve to a 1 h pulse of bright white light. The Journal of physiology, 590, 3035-3045.
Tankova, I., Adan, A., & Buela-Casal, G. (1994). Circadian typology and individual differences. A review. Personality and individual differences, 16, 671-684.
Thorleifsdottir, B., Björnsson, J. K., Benediktsdottir, B., Gislason, T. H., & Kristbjarnarson, H. (2002). Sleep and sleep habits from childhood to young adulthood over a 10-year period. Journal of psychosomatic research, 53, 529-537.
Werner, H., LeBourgeois, M. K., Geiger, A., & Jenni, O. G. (2009). Assessment of chronotype in four-to eleven-year-old children: reliability and validity of the Children's ChronoType Questionnaire (CCTQ). Chronobiology international,26, 992-1014.
Wittmann, M., Dinich, J., Merrow, M., & Roenneberg, T. (2006). Social jetlag: misalignment of biological and social time. Chronobiology international, 23, 497-509.
Wolfson A, Carskadon MA (1998). Sleep schedules and daytime functioning in adolescents. Child Development 69, 875–887.
Wright, K. P., McHill, A. W., Birks, B. R., Griffin, B. R., Rusterholz, T., & Chinoy, E. D. (2013). Entrainment of the human circadian clock to the natural light-dark
