Gehirn&Geist Dossier - Schlafen und Träumen E-Book

• Herausgeber: Spektrum der Wissenschaft
• Kategorie: Geisteswissenschaft
• Serie: Gehirn&Geist Dossier
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 189

Veröffentlichungsjahr: 2019

Beschreibung

Mindestens sieben Stunden pro Nacht sollten Erwachsene laut Empfehlung der US-amerikanischen National Sleep Foundation idealerweise mit Schlafen verbringen. Knapp ein Viertel der Deutschen schläft Umfragen zufolge an Werktagen jedoch lediglich fünf bis sechs Stunden, rund zehn Prozent sogar noch weniger. Um zu erforschen, welche Folgen das auf Dauer hat, laden die Mediziner David und Eva-Maria Elmenhorst regelmäßig Testpersonen ins Schlaflabor ein und halten sie dort unter kontrollierten Bedingungen länger wach. Ihre Ergebnisse zeigen: Viele Menschen sind nach mehreren kurzen Nächten hintereinander nur noch ungefähr so leistungsfähig wie jemand, der einen Blutalkoholwert von 0,6 Promille hat, wie die beiden ab S. 58 schildern. Dass Schlafmangel nicht spurlos an uns vorübergeht, überrascht dabei kaum. Auch wenn Wissenschaftler die Funktion des Schlafs immer noch nicht vollends verstehen, deuten zahlreiche Studien darauf hin, dass er einige zentrale Aufgaben erfüllt. So verarbeitet unser Gehirn über Nacht etwa die Erlebnisse des vergangenen Tages und stabilisiert und verstärkt Gedächtnisinhalte (S. 10). Auch das Reinigungssystem unseres Denkorgans läuft auf Hochtouren, während wir uns im Reich der Träume befinden, und entsorgt beispielsweise defekte Proteine (S. 18). Zum Glück kann man lernen, gut abends ins und morgens aus dem Bett zu kommen. (S. 24).

Leseprobe

EDITORIAL

Um den Schlaf gebracht

Mindestens sieben Stunden pro Nacht sollten Erwachsene laut Empfehlung der US-amerikanischen National Sleep Foundation idealerweise mit Schlafen verbringen. Von so viel Nachtruhe kann ich als Pendler manchmal nur träumen: Mein Wecker klingelt regelmäßig um 5 Uhr morgens, damit ich es rechtzeitig von Karlsruhe nach Heidelberg ins Büro schaffe – und nicht immer bin ich diszipliniert genug, um schon um 22 Uhr im Bett zu liegen.

Daniela Zeibig

Redakteurin

[email protected]

Was bei mir nur ab und an der Fall ist, gehört für viele Menschen allerdings zum Alltag: Knapp ein Viertel der Deutschen schläft Umfragen zufolge an Werktagen lediglich fünf bis sechs Stunden, rund zehn Prozent sogar noch weniger. Um zu erforschen, welche Folgen das auf Dauer hat, laden die Mediziner David und Eva-Maria Elmenhorst regelmäßig Testpersonen ins Schlaflabor ein und halten sie dort unter kontrollierten Bedingungen länger wach. Ihre Ergebnisse zeigen: Viele Menschen sind nach mehreren kurzen Nächten hintereinander nur noch ungefähr so leistungsfähig wie jemand, der einen Blutalkoholwert von 0,6 Promille hat, wie die beiden ab S. 58 schildern.

Dass Schlafmangel nicht spurlos an uns vorübergeht, überrascht dabei kaum. Auch wenn Wissenschaftler die Funktion des Schlafs immer noch nicht vollends verstehen, deuten zahlreiche Studien darauf hin, dass er einige zentrale Aufgaben erfüllt.

So verarbeitet unser Gehirn über Nacht etwa die Erlebnisse des vergangenen Tages und stabilisiert und verstärkt Gedächtnisinhalte (S. 10). Auch das Reinigungssystem unseres Denkorgans läuft auf Hochtouren, während wir uns im Reich der Träume befinden, und entsorgt beispielsweise defekte Proteine (S. 18).

Zum Glück kann man lernen, gut abends ins und morgens aus dem Bett zu kommen. Welche Strategien dabei helfen, verraten wir Ihnen ab S. 24 in unserer Infografik. Ich habe mir im Lauf der Zeit meinen ganz eigenen Trick zurechtgelegt, damit mein Schlaf auch unter der Woche nicht zu kurz kommt: Statt zu lesen oder Musik zu hören, mache ich einfach im Zug auf der Fahrt zur Arbeit noch ein wenig die Augen zu. Und ruhe so noch ein letztes Mal, bevor der Tag schließlich beginnt.

Eine spannende Lektüre und viele erholsame Nächte wünscht

IN DIESER AUSGABE

Editorial

Geistesblitze

Schlafen

Gute Nacht!

Selbst wenn wir selig schlummern, gönnt sich das Gehirn keine Auszeit: Es integriert und analysiert die Geschehnisse des vergangenen Tages und arbeitet daran, Gelerntes zu festigen. Das hilft uns, die geistigen Anforderungen des Alltags zu meistern.

Von Robert Stickgold

Gute Frage

Warum werden wir oft wach, kurz bevor der Wecker klingelt?

Der Psychologe und Psychotherapeut Hans-Günter Weeß erklärt, warum wir oft schon vor dem erbarmungslosen Piepsen des Weckers die Augen aufschlagen.

Nächtliche Gehirnwäsche

Etwa sieben Gramm verbrauchte Proteine muss unser Gehirn pro Tag entsorgen. Dafür zuständig ist das »glymphatische System«, das vor allem nachts auf Hochtouren arbeitet.

Von Maiken Nedergaard und Steven A. Goldman

Infografik

Besser schlafen!

Guten Schlaf kann man nicht erzwingen – aber fördern, wenn man ein paar Tipps beachtet.

Wer hat an der Uhr gedreht?

In jeder Zelle unseres Körpers ticken Zeitmesser, beeinflusst von einer »Zentraluhr« im Gehirn. Geraten sie aus dem Takt, leiden Wohlbefinden, Schlaf und Gesundheit.

Von Henrik Oster

Gute Frage

Kann man sich müde schlafen?

Nach einer besonders ausgiebigen Nachtruhe fühlen wir uns manchmal erst recht erschöpft. Der Schlafforscher Jürgen Zulley weiß, was dahintersteckt.

Träumen

Warum träumen wir?

Rund ein Viertel unseres Lebens verbringen wir träumend. Doch die Funktion der flüchtigen Bilder und Szenen gibt Wissenschaftlern nach wie vor Rätsel auf.

Von Isabelle Arnulf

Mit allen Sinnen

Im Labor traktieren Forscher Testschläfer mit Blitzen, Brummen und Gerüchen. Ihr Ziel: herauszufinden, welche Sinnesreize bis in unsere nächtlichen Fantasiewelten vordringen.

Von Michael Schredl

Wo geht’s hier zum Klartraum?

Klarträumer wissen während des Träumens, dass sie im Bett liegen und schlummern. Vor allem Sportler wollen das nutzen, um ihre Fähigkeiten im Schlaf zu trainieren.

Von Theodor Schaarschmidt

Therapie kompakt

Medizin

Risiko Schlafmangel

Manchen Menschen macht Schlafentzug wenig aus, andere sind mies gelaunt und können sich kaum konzentrieren. Warum ist das so – und was passiert dabei im Gehirn?

Von David und Eva-Maria Elmenhorst

Eine rätselhafte Erkrankung

Personen mit Narkolepsie kämpfen gegen Schläfrigkeit, fallen tagsüber abrupt in Tiefschlaf und wachen nachts oft auf. Inzwischen verdichten sich die Hinweise auf die Ursachen für das seltene Leiden.

Von Henry Nicholls

Gute Frage

Wie lange können wir auf Schlaf verzichten?

Viele waren schon einmal 24 Stunden am Stück wach. Aber wie lange halten wir maximal durch? Die Medizinerin Marie-Françoise Vecchierini über die Grenzen der menschlichen Belastbarkeit.

Durchmachen gegen Depression

Bereits eine einzige durchwachte Nacht kann depressive Beschwerden lindern. Das liegt vermutlich daran, dass bei den Betroffenen die synaptische Plastizität gestört ist.

Von Christoph Nissen und Marion Kuhn

Unsichere Prognose

Nach einer Hirnschädigung fallen manche Patienten ins Koma. Wer von den Betroffenen das Bewusstsein wiedererlangen wird, lässt sich kaum vorhersagen. Mit Hilfe von bildgebenden Verfahren wie fMRT, PET oder EEG wollen Forscher dies nun besser erkennen.

Von Bernhard Fleischer

Interview

»Wir müssen bei der Diagnose vorsichtig sein«

Der belgische Neurologe Steven Laureys, eine Koryphäe auf dem Gebiet der Komaforschung, untersucht Patienten aus ganz Europa.

Von Anouk Bercht

Impressum

Hirschhausens Hirnschmalz

GEISTESBLITZE

Chronobiologie

Morgenmenschen leben länger

Viele Nachteulen müssen morgens ins Büro, während ihre innere Uhr noch im Tiefschlaf liegt. Doch damit nicht genug, wie eine große britische Langzeitstudie zu Tage förderte. Abendmenschen entwickeln demnach häufiger körperliche oder psychische Erkrankungen und sterben in der Folge auch eher als Morgenmenschen, entdeckten die Neurologin Kristen Knutson von der Northwestern University in Chicago und der Chronobiologe Malcolm von Schantz von der britischen University of Surrey.

Sie untersuchten die Daten von mehr als 430 000 Briten im Alter von 38 bis 73 Jahren, die an der UK Biobank-Langzeitstudie teilnehmen und dabei wiederholt zahlreiche medizinische Untersuchungen durchlaufen. Unter anderem wurde auch ihr Schlaf-wach-Rhythmus erfragt: Hielten sie sich eher für einen Morgen- oder einen Abendmenschen oder etwas dazwischen? Unter den ausgeprägten Eulen waren sechseinhalb Jahre später zehn Prozent mehr Teilnehmer verstorben als unter den ausgeprägten Lerchen, und das galt für Männer wie für Frauen. Bei älteren Probanden war das Muster sogar noch deutlicher zu beobachten. Der Zusammenhang blieb auch dann bestehen, wenn die Forscher andere Einflüsse wie Schlafdauer und sozioökonomischer Status herausrechneten.

Hinweise auf mögliche Ursachen für den Zusammenhang fanden die Wissenschaftler zuhauf. So ernährten sich Abendmenschen weniger gesund und litten häufiger an Diabetes, neurologischen sowie Magen-Darm-Erkrankungen. Außerdem stießen die Forscher bei den Abendmenschen auf fast doppelt so viele psychische Störungen. Älteren Studien zufolge neigen »späte« Chronotypen eher zu Depressionen, Impulsivität, Drogenkonsum und Herz-Kreislauf-Erkrankungen als Frühaufsteher.

Den Nachteulen mache aber vor allem die Abweichung zwischen innerer Uhr und von außen auferlegten Tagesrhythmen gesundheitlich zu schaffen, glauben die Autoren. Unter anderem beeinträchtige der stete soziale Jetlag den Glukosemetabolismus und die Genexpression. An einer kürzeren Schlafdauer allein könne es ihren Befunden zufolge nicht liegen. Denkbar sei hingegen, dass sich Abendmenschen vermehrt künstlichem Licht aussetzen, was wiederum die Melatoninproduktion störe. Auf diesem Weg könnten nächtliche Aktivitäten zu einer Insulinresistenz und somit zu Diabetes beitragen.

Einfach so umstellen lasse sich der Schlafrhythmus nicht, erläutern Knutson und von Schantz. Denn der Chronotyp sei teils erblich bedingt. Ein wenig helfen könnten womöglich regelmäßige Schlafenszeiten sowie vermehrtes Tageslicht am Morgen, doch das gelte es noch zu testen. An erster Stelle fordern die beiden Autoren, die soziale Umwelt an die unterschiedlichen Bedürfnisse anzupassen, etwa Arbeitszeiten flexibel zu gestalten und die für Nachteulen belastende Umstellung auf die Sommerzeit zu überdenken.

Chronobiol. Int. 10.1080/07420528.2018.1454458, 2018

Demenz

Weniger Tiefschlaf, mehr Plaques

Schon eine einzige unruhige Nacht ohne Tiefschlaf lässt die Konzentration des »Alzheimer-Proteins« Beta-Amyloid im Hirnwasser ansteigen. Kommen mehrere unruhige Nächte zusammen, steigt auch der Gehalt des Tau-Proteins, das ebenfalls mit der Krankheit zusammenhängt. David M. Holtzman von der Washington University in St. Louis (USA) und seine Kollegen luden 17 gesunde Freiwillige mittleren Alters, die weder Gedächtnisstörungen noch andere verdächtige Auffälligkeiten zeigten, in ihr Schlaflabor ein. Dann bescherten sie der Hälfte der Teilnehmer eine unruhige Nacht, indem sie ihnen Störgeräusche abspielten, sobald ihre Hirnströme den Beginn der Tiefschlafphase ankündigten. Die Schläfer selbst bemerkten davon kaum etwas, fühlten sich am nächsten Morgen allerdings müde und wenig erholt. Über einen Monat später kamen die Probanden zu einer zweiten Sitzung ins Schlaflabor. Nun wurden diejenigen gestört, die zuvor durchschlafen durften, und umgekehrt.

Nach jeder dieser Nächte zapften die Forscher den Versuchspersonen aus der Wirbelsäule etwas Nervenwasser ab. Diese Flüssigkeit umspült die Nervenzellen und liefert so Hinweise auf die chemischen Verhältnisse im Gehirn. Wie Holtzman und seine Kollegen berichten, war die Konzentration von Beta-Amyloid nach der unruhigen Nacht rund zehn Prozent höher als nach der erholsamen Nacht. Bei den Teilnehmern, die schon zuvor (ohne Zutun der Wissenschaftler) schlecht geschlafen hatten, beobachteten die Forscher zusätzlich noch vermehrt Tau-Proteine.

Ohne Tiefschlaf kann sich das Gehirn womöglich nicht mehr ausreichend reinigen, was die erhöhten Proteinwerte erklären würde. Ein paar gute Nächte später sollte sich der Beta-Amyloid-Gehalt jedoch wieder normalisiert haben, meinen die Wissenschaftler. Bedenklicher könnte es allerdings dann werden, wenn bei jemandem über lange Zeit hinweg der Schlaf zu kurz kommt.

Brain 140, S. 2104–2111, 2017

Nervensystem

Nächtliche Umbauarbeiten

Während nächtlicher Ruhephasen schwächt unser Gehirn offenbar wenig genutzte Nervenverbindungen wieder ab. Zu diesem Schluss gelangten zwei Forscherteams aus den USA. Chiara Cirelli von der University of Wisconsin in Madison und ihre Kollegen fotografierten Großhirnausschnitte von Mäusen scheibchenweise mit einem Elektronenmikroskop. Anschließend setzten sie diese Aufnahmen in jahrelanger Kleinarbeit per Hand zu 3-D-Modellen zusammen und werteten diese aus. Die Wissenschaftler richteten dabei ihr Augenmerk auf die Größe der Synapsen, der Kontaktstellen zwischen den Neuronen. Bei ausgeschlafenen Tieren waren diese rund 18 Prozent kleiner als bei Nagern, die in den Stunden zuvor freiwillig oder zwangsweise wach geblieben waren. Insbesondere bei den kleinen – und damit vermutlich schwachen – Synapsen war ein solcher Unterschied vorhanden.

Wissenschaftler der Johns Hopkins School of Medicine um Graham Diering entdeckten bei ihren eigenen Versuchen an Mäusen einen molekularen Mechanismus, der für diese Größenreduktion zumindest teilweise verantwortlich sein könnte. Er wirkte sich allerdings bevorzugt auf starke Synapsen aus.

Die Ergebnisse könnten Forscher einen Schritt weiterbringen bei der Frage, wofür Schlaf eigentlich gut ist. Denn obwohl sowohl Menschen als auch fast alle Tiere auf die eine oder andere Art schlafen müssen, ist der Sinn der Nachtruhe immer noch nicht geklärt. Das Schrumpfen der Synapsen passt zu einer Theorie, der zufolge Schlaf auch deshalb notwendig ist, weil er die Erregungsausbreitung dämpft.

Science 355, S. 507–510, 2017;

Science 355, S. 511–515, 2017

Evolution

Nachtwache im Schichtdienst

Im Alter leidet oft die Qualität des Schlafs: Senioren liegen länger wach, schlafen meist wesentlich leichter und wachen häufiger auf als jüngere Personen. Was sich in den Augen mancher Menschen bereits an der Grenze zu einer waschechten Schlafstörung bewegt, könnte allerdings aus evolutionärer Sicht durchaus einmal sinnvoll gewesen sein, argumentieren Forscher um David Samson von der Duke University in Durham (USA).

Die Wissenschaftler begleiteten über 20 Tage und Nächte hinweg 33 Männer und Frauen der Hadza, einer Volksgruppe in Tansania, deren Mitglieder immer noch traditionell als Jäger und Sammler leben. Da die Hadza weder über elektrisches Licht noch über Klimaanlagen verfügen, sondern nachts in Gruppen von 20 bis 30 Personen auf dem Boden im Freien oder in einfachen Hütten ruhen, könne man bei ihnen noch ein recht ursprüngliches menschliches Schlafverhalten beobachten, erklären die Forscher.

Samson und seine Kollegen entdeckten, dass die Hadza selten alle gleichzeitig ruhten. Während manche von ihnen schon um 20 Uhr die Augen zumachten und morgens entsprechend früh auf waren, schliefen andere erst nach 23 Uhr ein und wachten nicht vor 8 Uhr auf. Für diese verschobenen Schlafmuster waren vor allem ältere Probanden verantwortlich, die regelmäßig zeitig zu Bett gingen und auch als Erste wieder auf den Beinen waren. Zudem wachten sie in der Nacht häufiger auf und wälzten sich hin und her – oder sie standen auf und rauchten oder kümmerten sich um schreiende Kleinkinder.

Insgesamt, so konnten die Forscher beobachten, sorgten die gegeneinander verschobenen Schlaf- und Wachphasen dafür, dass fast die gesamte Zeit über irgendjemand wach war. Von 220 Stunden, die die Wissenschaftler die Hadza analysierten, waren nur während 18 davon alle Probanden tief und fest am Schlafen. Samson und seine Kollegen glauben, dass dies auch der Grund dafür ist, warum die Hadza nachts keine Wachen aufstellen müssen. Denn wenn Gefahr im Verzug ist, kann ohnehin immer jemand die Gruppe warnen. Davon haben möglicherweise auch unsere Vorfahren profitiert, die lange Zeit ähnlich lebten wie die Jäger und Sammler aus Tansania, argumentieren die Forscher.

Das könnte ein neues Licht auf die Schlafprobleme werfen, unten denen heute zahlreiche ältere Menschen leiden. »Viele der Betroffenen beklagen sich bei ihrem Arzt darüber, dass sie so früh aufwachen und dann nicht mehr einschlafen können«, sagt Koautor Charles Nunn, ebenfalls von der Duke University. »Aber vielleicht ist tatsächlich alles in Ordnung mit ihnen. Möglicherweise sind diese Schlafmuster nur ein Überbleibsel aus unserer evolutionären Vergangenheit, in der sie uns einen Vorteil beschert haben.«

Proc. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 10.1098/rspb.2017.0967, 2017

Schule

Ausgeschlafen ins Klassenzimmer

Fängt der Unterricht auch nur 45 Minuten später an, sind Schüler ausgeschlafener, eindeutig zufriedener und womöglich auch leistungsstärker. Zu diesem Schluss kommen Forscher nach einem praktischen Experiment in Singapur. Dort hatte ein Mädchengymnasium im Jahr 2016 den Beginn der ersten Stunde dreier Jahrgangsstufen probeweise von 7.30 Uhr auf 8.15 Uhr verlegt. Vor dem Testbeginn sowie einen Monat und neun Monate darauf befragten Forscher der Duke Medical School die Schülerinnen in regelmäßigen Abständen über ihr Wohlbefinden, ihre Leistungsfähigkeit und ihre Schlafgewohnheiten.

Dabei zeigte sich, dass die Mädchen durch die Umstellung ausgeruhter waren. So gingen die 375 im Mittel knapp 15-jährigen Schülerinnen mehrheitlich nicht etwa deutlich später ins Bett, weil sie nun etwas später aufstehen mussten: Im Schnitt verbrachten die Befragten dort gut 23 Minuten mehr Zeit. Die durch Schlaftracker ermittelte tatsächliche Schlafdauer stieg ebenfalls an und blieb auch noch am Ende des Versuchszeitraums erhöht; einige Schülerinnen schliefen nun acht Stunden. Zudem berichteten die Teilnehmerinnen seltener von Müdigkeit oder getrübter Stimmung.

Die Studie aus Singapur bestätigt mit ihren Daten, was Schlafforscher seit einiger Zeit immer wieder deutlich machen: Ein zu früher Schulbeginn etwa um acht Uhr morgens passt schlecht zum Schlaf-wach-Rhythmus von Jugendlichen in der Pubertät, schadet wahrscheinlich aber auch der Entwicklung jüngerer Kinder. Insgesamt könnte es laut der Studie schon helfen, den Unterrichtsbeginn für Schüler und Schülerinnen nur ein wenig nach hinten zu verlegen.

Sleep 10.1093/sleep/zsy052, 2018

Insomnie

Ist Schlaflosigkeit nur geträumt?

Durchwachte Nächte sind quälend: stundenlanges Herumwälzen, ohne dass sich jemals der ersehnte Schlaf einstellt – oder etwa doch? In vielen Fällen sei Schlaflosigkeit nämlich nur geträumt, sagen Forscher vom Universitätsklinikum Freiburg nach einer Untersuchung an 27 vermeintlich schlaflosen Patientinnen und Patienten und 27 Kontrollpersonen, die vier Nächte im Schlaflabor verbrachten.

Wie die Gruppe um den Neurophysiologen Bernd Feige berichtet, waren sich viele der schlaflosen Versuchspersonen auf Nachfrage sicher, wach gelegen zu haben – nachdem sie geradewegs aus dem REM-Schlaf geweckt worden waren, der mit Träumen einhergeht. Personen aus der Kontrollgruppe hatten dagegen nach dem Wecken fast nie den Eindruck, die vergangenen Stunden wach gewesen zu sein. Das sei ein Beleg dafür, dass wahrgenommene Schlaflosigkeit tatsächlich mit einer Störung des Traumschlafs zusammenhängen kann.

Gleichzeitig berichteten schlaflose Patienten auch von negativeren Trauminhalten. Weckte das Forscherteam sie aus dem REM-Schlaf, erzählten sie sogar von direkt vorhergehenden – also geträumten – quälenden Gedanken über die Schlaflosigkeit. Störte die Arbeitsgruppe die Versuchspersonen dagegen in einer anderen Schlafphase, hatte keiner der Probanden den Eindruck, sich gerade die Nacht um die Ohren zu schlagen.

Für die körperlichen und seelischen Folgen der Schlaflosigkeit mache es keinen Unterschied, ob sie real messbar oder nur geträumt sei, betont Feige. Die Traumnatur so manchen Wachliegens eröffne allerdings womöglich neue Therapieoptionen.

Sleep 10.1093/sleep/zsy032, 2018

Rekordschläfer Elefanten kommen mit nur zwei Stunden Schlaf pro Nacht aus. Dabei ruhen die Tiere nicht durchgängig, sondern verteilt auf vier bis fünf Schlafphasen, mit einer Hauptschlafphase von etwa einer Stunde.

PLoS ONE 12, e0171903, 2017

Intelligenz

Kluge Köpfe gähnen länger

Wer wissen will, ob ein Säugetier schlau ist, sollte es beim Gähnen beobachten: Je länger es andauert, desto leistungsfähiger ist sein Gehirn. Das berichtet ein Team um Andrew Gallup von der State University in New York, das für einen Vergleich von 19 Spezies Videos von gähnenden Tieren auswertete. Dabei entdeckten die Forscher, dass längeres Gähnen mit einer größeren Neuronenzahl und komplexerer Verschaltung sowie einem höheren Gewicht des Gehirns der Spezies einhergeht. Kein Zusammenhang bestand zwischen der Gähndauer und der Gesamtgröße des Tiers. So gähnen Kamele, Pferde oder Walrosse kürzer als Schimpansen oder Menschen.

Wissenschaftler vermuten, dass Gähnen müden Gehirnen eine Art Kick liefert, weil es die Blutzirkulation im Schädel anregt und die Hirnnerven somit kühlt. Nun wollen Gallup und sein Team untersuchen, ob auch bei anderen Tieren wie Vögeln oder Fischen eine Verbindung zur Hirnleistungsfähigkeit besteht. Zudem steht die Frage im Raum, ob längeres Gähnen innerhalb einer Art – etwa bei Menschen – ebenfalls auf eine höhere Intelligenz hindeutet. Erste Ergebnisse legen allerdings nahe, dass bei Arten mit besonders leistungsfähigen Gehirnen die Gähndauer bei ein und demselben Individuum stärker schwankt. Dafür sind zwei Erklärungen denkbar: Zum einen könnten die Gehirne eine größere Flexibilität beim Kühlvorgang benötigen, zum anderen könnte das Gähnen auch soziale Signale an das Gegenüber senden.

Biol. Lett. 10.1098/rsbl.2016.0545, 2016

WISCONSIN CENTER FOR SLEEP AND CONSCIOUSNESS, UNIVERSITY OF WISCONSIN-MADISON

3-D-Rekonstruktion von Nervenzellausläufern im Mäusehirn. Anhand von zahlreichen solchen Aufnahmen entdeckten Wissenschaftler, dass die Synapsen der Tiere nachts schrumpfen.

Schlafen

PHYSIOLOGIE Während wir selig schlummern, arbeitet das Gehirn munter weiter. Zum Glück: So hilft es uns, die geistigen Anforderungen des Alltags zu meistern.

Gute Nacht!

VON ROBERT STICKGOLD

UNSER EXPERTE

Robert Stickgold ist Direktor des Center for Sleep and Cognition am Beth Israel Deaconess Medical Center in Boston (USA) und lehrt als Professor an der Harvard Medical School.

Auf einen Blick:Wertvolle Nachtruhe

1 Bereits ein bis zwei Tage zu wenig Schlaf beeinträchtigen das Immun- und Hormonsystem sowie die geistige Leistungsfähigkeit.

2 Über Nacht integriert und analysiert das Gehirn die Erfahrungen des Tages. Das ermöglicht uns Einsicht in Zusammenhänge, die uns zuvor verborgen blieben.

3 Da relevante Gedächtnisinhalte im Schlaf stabilisiert und sogar verstärkt werden, sollte man Lernstoff nicht erst am Tag der Prüfung verinnerlichen.

Muss ich denn unbedingt schlafen?«, wollen die Zuhörer auf meinen Vortragsreisen fast immer von mir wissen. Und regelmäßig antworte ich: Natürlich, jeder muss das. Schlaf ist ein körperliches Bedürfnis, genau wie Hunger, Durst oder die Lust auf Sex. Dennoch stellt sich die Frage: Warum hat es die Natur so eingerichtet, dass der Mensch gut ein Drittel seiner Lebenszeit in einer Art Bewusstlosigkeit verbringt? Über die Antwort zerbrechen sich Wissenschaftler schon lange den Kopf. Angesichts der allgemeinen Ratlosigkeit schrieb der Pionier der Schlafforschung Allan Rechtschaffen 1978: »Sollte der Schlaf keine grundlegende lebenserhaltende Funktion haben, so wäre er der weitaus größte Irrtum der Evolution.« Ähnlich trocken kommentierte der Schlafforscher Allan Hobson von der Harvard Medical School noch in den 1990er Jahren den Wissensstand: Die einzig erwiesene Aufgabe des Schlafs sei bisher die, unsere Schläfrigkeit zu kurieren.

Nach weiteren 20 Jahren Forschung lässt sich die Frage heute zumindest teilweise beantworten. Die wichtigste Erkenntnis: Schlaf dient nicht einem einzigen Zweck. Er optimiert eine Vielzahl biologischer Abläufe – begonnen beim Immunsystem über das hormonelle Gleichgewicht, die emotionale und psychische Gesundheit, Lernen und Gedächtnis bis hin zur »Entgiftung« des Gehirns (siehe auch S. 18). Keines der Systeme setzt bei fehlender Nachtruhe komplett aus. Dennoch hat ein monatelanger Schlafentzug fatale Folgen.

Einen exakten Beweis für die überlebenswichtige Funktion des Schlafens erbrachte 1989 Carol Everson, eine damalige Mitarbeiterin von Rechtschaffen, heute am Medical College of Wisconsin: Als sie Ratten den Schlaf verwehrte, ereilte diese binnen eines Monats der Tod. Tatsächlich genügte es bereits, die Tiere daran zu hindern, in die so genannte REM-Phase (siehe »Kurz erklärt«, links) des Schlafs einzutreten. Aber woran die Nager nun genau starben, weiß nach wie vor niemand. Bisher gelang es nur, mögliche Ursachen auszuschließen: Es liegt nicht an vermehrtem Stress, einem exzessiven Energieverbrauch und auch nicht an einer Funktionsstörung der inneren Wärmeregulation oder des Immunsystems.

Einen Tod durch pathologischen Schlafmangel beobachtet man – ganz selten – auch beim Menschen. Vor etwa 30 Jahren wurde zum ersten Mal die »tödliche familiäre Schlaflosigkeit« beschrieben, eine Erbkrankheit, die, wie der Name schon sagt, zunächst zu fortschreitendem Schlafmangel und schließlich zum Tod führt. An der Lehrklinik der Universität Bologna berichtete damals ein italienisches Forscherteam um Elio Lugaresi und Rossella Medori von einem 53-jährigen Mann, der innerhalb weniger Monate an unheilbarer Schlaflosigkeit starb, wie bereits viele seiner Verwandten der letzten zwei Generationen vor ihm. Die Obduktion seines Gehirns offenbarte einen massiven Schwund an Nervenzellen in zwei Regionen des Thalamus, einer etwa walnussgroßen Struktur im Zwischenhirn. Die beiden fraglichen Areale sind bekannt für ihre Rolle beim Speichern emotionaler Gedächtnisinhalte und beim Aufbau so genannter Schlafspindeln – ein bestimmtes Wellenmuster, das im Elektroenzephalogramm des schlafenden Gehirns zu beobachten ist (siehe Grafik unten).

Schlaflos durch Prionen

Doch wie führt die Rückbildung im Thalamus zu Schlaflosigkeit oder gar zum Tod? Klar ist bisher lediglich die direkte Ursache des neuronalen Abbaus. In den frühen 1990er Jahren erkannte ein Team um Medori, dass ein deformiertes Protein, ein Prion, für den beschriebenen Zerfall verantwortlich ist. Solche gesundheitsschädlichen Prionen kennt man zum Beispiel von Scrapie (der Traberkrankheit) bei Schafen oder der Rinderseuche BSE. Allerdings wird das Prion der tödlichen familiären Schlaflosigkeit genetisch von Generation zu Generation vererbt und nicht etwa über die Nahrung übertragen.

Einmal abgesehen von solchen Extremfällen wie monatelanger Schlaflosigkeit hat man inzwischen aber auch erkannt, welche negativen Auswirkungen bereits eine einzige teilweise oder komplett durchwachte Nacht auf die kognitive Leistungsfähigkeit sowie verschiedene Körperfunktionen hat. Da wäre zunächst einmal die Immunabwehr: In einem Experiment aus dem Jahr 2003 bekam eine kleine Gruppe von Studenten am Morgen eine Impfung gegen Hepatitis A. Der einen Hälfte der Probanden erlaubten die Forscher, normal zu schlafen, die andere wurde die ganze nächste Nacht wach gehalten und musste sogar bis zum folgenden Abend ohne Schlaf auskommen. Vier Wochen später nahmen die Forscher Blutproben und erfassten die Menge an schützenden Antikörpern, die das Immunsystem als Antwort auf die Impfung produziert hatte. Ergebnis: Die Kontrollpersonen hatten knapp doppelt so viele Antikörper gebildet wie jene, die nicht geschlafen hatten.

In einer zweiten Studie bekamen Erwachsene eine Dreifach-Impfung gegen Hepatitis B, verteilt über sechs Monate. Die Forscher gaben nach dem Pikser jedem Versuchsteilnehmer einen Bewegungsmelder mit, den sie für eine Woche am Handgelenk trugen. Dann korrelierten sie die anhand der Aufzeichnung ermittelte durchschnittliche Schlafdauer in der Woche nach der ersten Impfung mit dem Antikörperlevel nach der zweiten Impfung: Mit jeder zusätzlichen Stunde Schlaf stieg die Menge an Antikörpern um 56 Prozent. Mehr noch: Ein halbes Jahr später waren Probanden, die nach der ersten Impfung weniger als sechs Stunden geschlafen hatten, siebenmal häufiger nicht ausreichend immunisiert!