Slaap speelt een rol bij het behouden van homeostase. Homeostase is de neiging van een organisme om een intern evenwicht te bewaren.

Verschillende ritmes in ons lichaam volgen cycli van ongeveer 24 uur. Onze lichaamstemperatuur, de productie van groeihormonen en het aanmaken van cortisol bijvoorbeeld volgen vaste ritmes die zich iedere 24 uur herhalen. Onze lichaamstemperatuur neemt af in de loop van de avond en neemt weer toe in de ochtend, rond de periode dat we ontwaken. Groeihormonen worden aan een steeds hoger tempo geproduceerd in de loop van de avond en kennen hun piekmoment tijdens het slapen. Naar de ochtend toe remt de productie ervan weer af. De productie van cortisol daarentegen ligt vrijwel stil terwijl we slapen en begint pas te stijgen vlak voor het ontwaken, om volledig actief te worden gedurende de dag.

Omgevingsfactoren zoals zonlicht spelen een rol bij het sturen van deze ritmes, maar we beschikken ook over een soort inwendige klok die ervoor zorgt dat ons lichaam zelfs zonder invloed van buitenaf hetzelfde ritme bewaart. Die inwendige klok wordt het circadiaanse ritme of de circadiaanse klok genoemd en duurt iets langer dan 24 uur.

Bepaalde nuclei in de hypothalamus functioneren als een moleculaire klok. Hier volgt een uitleg hoe die klok werkt op biochemisch niveau. 

Sommige nuclei uit de hypothalamus hebben projecties naar de retina en ontvangen op die manier informatie uit de omgeving. De retinacellen zijn een populatie van ganglia cellen met fotopigment en fotoreceptoren. Wanneer er licht binnenvalt op deze cellen ontstaat er hyperpolarisatie. Hyperpolarisatie is een verandering in de potentiaal van een membraan die het extra negatief maakt. Het inhibeert actiepotentialen door de stimulus die nodig is om de potentiaal van het membraan over de treshold te halen te verhogen. Het verhindert de neuron met andere woorden om te vuren.

Bij de cellen van de hypothalamus die betrokken zijn bij het circadiaanse ritme is de situatie net het omgekeerde. Dat zijn fotosensitieve ganglia cellen. Bij hen doet zich een trage depolarisatie voor wanneer ze informatie van de retinacellen ontvangen. Die trage depolarisatie wordt gevolgd door een lange periode van actiepotentialen die nog even door blijven duren als de lichtprikkels al verdwenen zijn.

Dit soort lichtgevoelige cellen zijn verschillend van de cellen die visuele inhoud verwerken en ervoor zorgen dat wij beeld zien. Daar zijn ze ook niet voor geschikt, maar ze zijn uitstekend om de omgeving te scannen en trage graduele veranderingen in lichtinval te detecteren.  

Licht valt dus binnen op de retina. De retina heeft projecties naar de hypothalamus en de actiepotentialen in de betrokken nuclei van de hypothalamus zetten genen aan tot het produceren van bepaalde proteïnen. Die proteïnen worden Clock-proteïnen genoemd. De Clock-proteïnen komen in het cytoplasma van de cel terecht waar ze met elkaar interageren en zich vervolgens in de celkern nestelen. Daar zetten ze weer andere genen aan tot de productie van verschillende proteïnen zoals CCG en proteïnen uit de Per-familie. Vanuit de nucleus komt daardoor negatieve feedback naar de Clock-proteïnen. Het aanmaken van Clock-proteïnen wordt geïnhibeerd. Dat inhiberende signaal heeft ongeveer 24,5 uur nodig om afgebroken te worden. Wanneer de inhibitie stopt, wordt de klok gereset en begint de moleculaire cyclus opnieuw.

Het circadiaanse systeem reguleert bepaalde hormonen. Eén van die hormonen is melatonine. Melatonine wordt aangemaakt inde pijnappelklier. Het wordt geproduceerd uit serotonine en beïnvloedt ons waak-slaapritme.

Vanuit de retina komen projecties uit aan nuclei in de hypothalamus. Die nuclei projecteren naar nog een andere nucleus in de hypothalamus, die projecties heeft tot aan het ruggemerg. Vandaaruit worden signalen gezonden naar pregangliaanse sympathische neuronen. Via een synaps worden zo de gangliaanse sympathische neuronen geactiveerd en deze activeren op hun beurt de pijnappelklier waardoor uiteinelijk melatonine wordt geproduceerd. Ons natuurlijke melatonineniveau stijgt in de loop van de late namiddag, het is gedurende de nacht op zijn hoogst en daalt weer in de loop van de ochtend.

Melatonine-pilletjes zijn vrij te verkrijgen in Nederland en kunnen helpen om een verstoord slaapritme te herstellen. Ze worden aangeraden bij jetlag en kunnen ook bij insomnia of andere vormen van slaapproblemen helpen om beter in slaap te vallen.

Je kunt ze bij de Tuinen of in het Kruidvat kopen. Een potje bevat 500 tabletten van 0,1 mg. Op de bijsluiter staat:

"Gebruik: 1-2 uur voor het slapen gaan 5 tabletjes innemen. Voor een betere opname wordt aanbevolen de tabletjes onder de tong te laten smelten. Houd bijvoorbeeld een vast tijdstip aan. Doseren naar behoefte."

Hier even een waarschuwing bij: De werking van de pilletjes is nog onvoldoende onderzocht en sommige onderzoekers zijn zelfs van mening dat dosissen hoger dan 0,3 mg schadelijk zouden kunnen zijn. Wees dus voorzichtig bij het zelf experimenteren met medicatie en raadpleeg in geval van ernstige klachten altijd een dokter. Op voorschrift kunnen ook hogere dosissen worden voorgeschreven. Maar langdurig gebruik blijft af te raden aangezien inname van melatonine de natuurlijke aanmaak van de stof vermindert wat afhankelijkheid (verslaving) kan opwekken. Ons inwendig productiesysteem van melatonine wordt dan lui en maakt minder melatonine aan waardoor je lichaam om de supplementen blijft vragen en je niet meer zonder de pilletjes in slaap kunt vallen.