Invloed op de interne klok Intensief licht maakt je slaperig

Naarmate de intensiteit van het zonlicht toeneemt, neemt de hoeveelheid slaap toe

Voor veel mensen maakt het gebrek aan licht in de wintermaanden ze moe en impotent. Bepaalde insecten worden echter slaperig wanneer het zonlicht bijzonder intens is. Dat is wat onderzoekers hebben ontdekt.

Effecten van verschillende lichtintensiteiten op het dag-nachtritme

Gezondheidsdeskundigen adviseren meestal om op voldoende licht te letten, anders ben je snel moe. Bij bepaalde insecten neemt de hoeveelheid slaap toe met toenemende zonlichtintensiteit, neemt de lunchpauze langer toe en wordt de hervatting van de activiteit overgeschakeld naar de avond. Dit is de bevinding van onderzoekers uit Duitsland en de VS, die de effecten van verschillende lichtintensiteiten op het dag-en-nachtritme van de fruitvlieg Drosophila hadden onderzocht.

Mensen hebben de neiging om moe te worden als het donker is. Maar bepaalde insecten worden slaperig wanneer het zonlicht bijzonder intens is. (Afbeelding: karandaev / fotolia.com)

Innerlijke klok is gesynchroniseerd

"We konden aantonen dat licht van lage, gemiddelde en hoge intensiteit de interne klok in het brein van de vlieg synchroniseert met de 24-uursdag op verschillende, specifieke paden", verklaarde Prof. Dr. med. Charlotte Helfrich-Förster van de Julius-Maximilians-Universiteit Würzburg (JMU) in een mededeling.

Samen met haar voormalig promovendus dr. Matthias Schlichting, die nu onderzoek doet aan het Laboratorium voor Nobelprijswinnaars in de Fysiologie 2017, Michael Rosbash, aan de Brandeis Universiteit in Waltham, Massachusetts (VS), leidde de studie.

De resultaten van het team werden gepubliceerd in de huidige uitgave van het tijdschrift "The Journal of Neuroscience".

Vertraagde start van de gebruikelijke avondactiviteiten

De experimenten tonen aan dat licht met een hoge intensiteit het gedragspatroon van fruitvliegen significant beïnvloedt. Opvallend was vooral een aanzienlijk verlengde "siësta" van de Drosophila met gemiddeld ongeveer een uur, maar minstens met 30 minuten.

Dit ging gepaard met een vertraagde start van de gebruikelijke avondactiviteiten, die meestal door de vliegen werden geregistreerd met een vertraging van één tot twee uur.

De onderzoekers, die verantwoordelijk zijn voor deze gedragsveranderingen op moleculair niveau, waren ook in staat om de onderzoekers te identificeren: speciale fotoreceptoren buiten het netvlies bekend als Hofbauer-Buchner-Äuglein of HB oogjes.

Deze microscopische "hulpogen" - elk bestaat uit slechts vier sensorische cellen - zijn slechts 30 jaar bekend. Ze werden in 1989 ontdekt door de biologen Alois Hofbauer en Erich Buchner uit Würzburg.

Hoge lichtniveaus intensiveren de siësta van de vliegen

"We konden voor de eerste keer laten zien dat de Hofbauer-Buchner-Äuglein reageren op hoge lichtintensiteiten en de siësta van de vliegen versterken," zei Helfrich-Förster.

De weg die ze nemen is meerstaps: via specifieke acetylcholinereceptoren werken de HB-ogen in op een subset van de klokneuronen, die hun calciumspiegels verhogen.

Als gevolg hiervan geven de neuronen in het achterste gedeelte van de vliegenhersenen een speciaal neuropeptide af - de "pigmentdispergeer-factor" (PDF).

Daar beïnvloedt PDF de activiteit van andere klokneuronen die de siësta-manifestatie regelen en het begin van de avondactiviteit regelen.

Volgens de wetenschappers is deze reactie op een hoge lichtincidentie in de Drosophila zinvol.

"Dit is een essentieel mechanisme om sterk, potentieel schadelijk licht tijdens de lunch te vermijden," zei de neurobioloog.

Immers, hoge lichtintensiteiten worden vaak geassocieerd met hete zomerdagen, die vooral gevaarlijk kunnen zijn voor insecten - enerzijds omdat ze snel uitdrogen, anderzijds omdat ze gemakkelijker kunnen worden gedetecteerd in het heldere licht van hun roofdieren.

Vergelijkbare structuren in mensen

Om de mogelijkheid uit te sluiten dat niet de intense lichtstraling, maar mogelijk de bijbehorende warmteontwikkeling de trigger is voor langdurig dutten, hebben de onderzoekers ook hun experimenten uitgevoerd op speciale, genetisch gemodificeerde vliegen.

Hun interne klok reageert niet langer op temperatuurveranderingen, maar de vliegen vertonen nog steeds het veranderde gedrag. Dit suggereert dat de lichtinval verantwoordelijk is voor het uitgebreide dutje en de late avondactiviteit.

Volgens de auteurs vertonen de resultaten van hun onderzoek "verrassende parallellen met zoogdiermechanismen".

Zoogdieren - en ook mensen - hebben gespecialiseerde fotoreceptoren die sterk licht waarnemen en hun signalen direct naar de binnenste klok richten in een speciaal gebied van de hypothalamus..

Of hun activering bij de mens leidt tot een verlenging van de siësta, is niet bekend. De wetenschappers denken dat het heel goed mogelijk is. (Ad)