Nieuw onderzoek suggereert dat de beestjes zich door te slapen aan kunnen passen aan nieuwe situaties.

“We weten dat slaap betrokken is bij creativiteit en inzicht,” zegt onderzoeker Paul Shaw. Ook jij hebt vast weleens gezegd dat je ergens ‘een nachtje over moet slapen’. Soms is een goede nachtrust precies wat je nodig hebt om een verstandige keuze te maken. En dat werkt bij fruitvliegjes mogelijk net zo.

Vliegen vs mensen
We weten dat de slaap van fruitvliegjes veel lijkt op die van mensen. Babyvliegen hebben bijvoorbeeld veel slaap nodig, maar naarmate ze ouder worden neemt hun behoefte aan slaap af. Ook worden de vliegen net als wij alerter door cafeïne en slaperiger door antihistaminica. En, als je een fruitvliegje de ene dag wakker houdt, slaapt hij de volgende dag des te meer. Deze overeenkomsten suggereren dat de slaapgewoonten van vliegen licht kunnen werpen op de slaapgewoonten van mensen. En dat is interessant. Want hoe ziet het slaapritme er van een fruitvlieg uit als hij onverhoopt terecht komt in een lastige situatie?


Gemeen

Onderzoek heeft uitgewezen dat vliegen en mensen meer met elkaar gemeen hebben dan gedacht. Zo blijken vliegen – net als mensen – niet altijd even diep te slapen, maar houden er verschillende slaapstadia op na. Het betekent dat vliegen die slapen ook lijken te wisselen tussen lichte en diepe slaap. En dat is best interessant. Het vermoeden bestaat namelijk dat een diepe slaap ervoor zorgt dat alle synapsen in het brein zwakker worden, waardoor we hetgeen we overdag geleerd hebben nog beter onthouden. En dit blijkt ook op te gaan bij vliegen. Wanneer vliegen overdag dingen leren, slapen ze ’s nachts dieper. En wanneer een eiwit dat belangrijk is voor het verzwakken van de synapsen door onderzoekers werd gemuteerd, gingen de vliegen zelfs overdag diep slapen om die mutatie te compenseren.

Om de relatie tussen uitdagende omstandigheden en slaap te onderzoeken, namen Shaw en zijn collega’s het vliegvermogen van vliegen weg. Babyvliegen moeten hun vleugels in het eerste halfuur nadat ze ter wereld zijn gekomen uitzetten zodat deze zich goed ontwikkelen. De onderzoekers plaatsten echter een aantal net geboren vliegen in iets te kleine bakjes waardoor de beestjes hun vleugels niet konden uitzetten. Andere vliegen werden genetisch gemodificeerd zodat ze hun vleugels niet konden gebruiken. Beide technieken zorgden ervoor dat de vleugels van de vliegen permanent niet functioneerden. Daarnaast werden er ook een aantal oudere vliegen verzameld die aan de grond werden gehouden door het vliegvermogen weg te nemen.

Dutje
Opvallend genoeg kwamen de onderzoekers erachter dat in alle gevallen de vliegen zich te goed deden aan een dutje. Omdat ze niet konden vliegen, sliepen de vliegen meer dan normaal. In opvolgende experimenten bestudeerden de onderzoekers het neurologische circuit, waarbij er een signaaltje naar de hersenen wordt doorgeseind dat de vleugels niet werken. Hierbij werd ook de impuls om meer te slapen opgewekt. “We hebben de neuronen thuisgebracht die werden geactiveerd toen we de vleugels van de volwassen vliegen onklaar maakten,” vertelt onderzoeker Krishna Melnattur. “We kwamen erachter dat dit dezelfde neuronen zijn die betrokken zijn bij het normale ontwikkelingsproces van de vleugels als de vlieg net is geboren.”


De neuronen die signalen van de vleugels van een fruitvliegjes naar de hersenen transporteren, zijn in deze afbeelding paars gekleurd. Afbeelding: Washington University School of Medicine

Het circuit
Het feit dat kapotte vleugels en het normale ontwikkelingsproces van vleugels via hetzelfde neurologische circuit aan slaap is gekoppeld, is volgens de onderzoekers vanuit evolutionair oogpunt best logisch. Het circuit is bij jonge vliegen actief omdat de nog ontwikkelde hersenen slaap nodig hebben. Dit werkt bevordelijk voor de vlieg zodat hij zijn vleugels kan uitzetten, kan leren vliegen en steeds beter weet hoe hij in de wereld om ‘m heen moet navigeren. “Dit hele circuit wordt later in zijn leven opnieuw geactiveerd wanneer er iets gebeurt waardoor de vlieg zich moet aanpassen aan een nieuw normaal,” legt Shaw uit. “Plots moeten zijn hersenen net zo flexibel zijn als toen hij jong was. Hij kan niet meer vliegen, maar moet nog wel voedsel zien te bemachtigen, concurreren om een vrouwtje en voorkomen dat hij doodgaat. We denken dat slaap de hersenen versterkt zodat de vlieg beter kan overleven.” Om dat laatste echter hard te maken, willen de onderzoekers meer experimenten uitvoeren.

Volgens de onderzoekers geven de bevindingen uit de studie ook aanwijzingen over waarom sommige mensen meer slaap nodig hebben dan anderen en waarom sommige lijden aan slaapstoornissen. “Er is een enorme variatie in hoeveel ieder afzonderlijk mens slaapt,” zegt Shaw. “Sommigen hebben maar vijf uur per nacht nodig, terwijl anderen zeker negen uur slapen. In de loop van de tijd hebben we mechanismen ontwikkeld om ons slaap-waakritme te veranderen zodat we aan onze behoeften kunnen voldoen. Als de mechanismen echter onjuist worden geactiveerd – bijvoorbeeld door een traumatische gebeurtenis – kan er een situatie ontstaan waarin iemand juist teveel, of te weinig slaapt. In dat geval komt dit niet meer overeen met zijn of haar behoeften.” Zo iemand heeft hoogstwaarschijnlijk een slaapstoornis onder de leden. Uiteindelijk hopen de onderzoekers door hun onderzoek naar vliegen, ook meer over slaapstoornissen bij mensen te leren.