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- Herausgeber: FISCHER Digital
- Kategorie: Bildung
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2015
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Seitenzahl: 141
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Alexander Borbély
Schlaf
FISCHER E-Books
Inhalt
Grundriss
Moderne Schlafforschung
Polysomnographie
Eine schlafende Person liegt gewöhnlich während einigen Stunden ruhig im Bett, verändert hie und da die Körperstellung und kommuniziert nicht mit ihrer Außenwelt. So betrachtet erscheint der Schlaf als ein für die Forschung wenig inspirierender Zustand. Erst als man die Vorgänge im Gehirn aufgrund der elektrischen Hirnstromwellen erfassen konnte, begann die Ära der modernen Schlafforschung.
Abbildung 1: Die Aufzeichnung von Stromkurven gibt Aufschluss über den Schlaf (EEG: elektrische Hirnströme; EOG: elektrische Ströme, die durch Augenbewegung entstehen; EMG: Ströme, welche die Muskelspannung widerspiegeln).
Die wichtigste Information liefert das Kurvenbild der Hirnstromwellen (Elektroenzephalogramm; EEG), welches man über Elektroden erfasst. EEG-Elektroden sind kleine tellerförmige Silberplättchen, die mit einem dünnen, flexiblen Kabel versehen sind und mit einer leitenden Paste gefüllt auf bestimmte Stellen der Kopfhaut aufgedrückt werden. Neben den EEG-Elektroden dienen zwei weitere Elektroden der Aufzeichnung der elektrischen Ströme der Kinnmuskulatur (Elektromyogramm; EMG). Das EMG gibt Aufschluss über die Spannung der Willkürmuskulatur im Schlaf. Schließlich werden noch Elektroden neben den äußeren Augenwinkeln angebracht; dieses so genannte Elektrookulogramm (EOG) zeichnet die bei Augenbewegungen entstehenden elektrischen Signale auf. Die mit den Elektroden verbundenen Kabel werden zusammengefasst und über ein Steckbrett am Kopfende des Bettes mit Verstärkern verbunden. Trotz der vielen Kabel bleibt der Versuchsperson genügend Bewegungsfreiheit, um die gewohnte Schlafstellung einzunehmen und sich im Bett zu bewegen.
Schlafstadien und Schlafprofil
Mittels der polysomnographisch erfassten Messgrößen lässt sich der Schlaf in verschiedene Schlafstadien unterteilen. Solange die Versuchsperson im entspannten Wachzustand daliegt, findet man den typischen Alpha-Rhythmus. Er besteht aus regelmäßigen EEG-Wellen, die ungefähr zehnmal in der Sekunde auftreten (10 Hz). Die Augen bewegen sich im Wachzustand und das EMG zeigt eine hohe Muskelspannung an. Sobald der Schlaf eintritt, weicht der Alpha-Rhythmus kleinen, raschen und unregelmäßigen EEG-Wellen. Im EOG werden langsame Schwankungen erkennbar, die durch pendelförmige Bewegungen der Augen zustande kommen. Wir befinden uns im Einschlafstadium 1, einer Übergangsphase zwischen Wachen und Schlafen. Doch schon bald werden die EEG-Wellen etwas größer und langsamer. Das Kurvenbild wird immer wieder von spindelförmigen Wellen (12–14 Hz) überlagert. Daneben treten auch vereinzelte langsame und hohe Wellen (so genannte K-Komplexe) auf. Der Muskeltonus hat gegenüber dem Wachzustand deutlich abgenommen, die Augen sind unbeweglich. Diese Merkmale sind typisch für das Stadium 2, das oft als eigentlicher Schlafbeginn angesehen wird. Stadium 2 macht ungefähr die Hälfte des gesamten Schlafes aus. Mit dem Übergang in die Stadien 3 und 4 beginnt der Tiefschlaf. Die Amplitude der Hirnstromwellen nimmt weiter zu. Ihre Frequenz nimmt ab. Die so genannten Delta-Wellen (1–4 Hz) dominieren das Bild. Das EMG zeigt eine niedrige Muskelspannung an, die Augen bewegen sich nicht.
Abbildung 2: Die Schlafstadien werden aus Stromkurven bestimmt, die vom Gehirn, den Augen und den Muskeln abgeleitet werden. a) Während des Einschlafens (Stadium 1) treten langsame, pendelförmige Augenbewegungen auf. b) Mit zunehmender Vertiefung des Non-REM-Schlafes werden die Hirnstromkurven (EEG) größer und langsamer, wobei die Muskelspannung (EMG) abnimmt. Im darauffolgenden REM-Schlaf sieht das EEG ähnlich aus wie im Stadium 1, während das EOG die typischen raschen Augenbewegungen anzeigt. Die Muskulatur ist, abgesehen von gelegentlichen Zuckungen, vollständig entspannt.
Der REM-Schlaf ist ein besonderes Schlafstadium. Er ist gekennzeichnet durch rasche Augenbewegungen unter den geschlossenen Lidern. Dies führte auch zur Bezeichnung Rapid Eye Movement Sleep (Schlaf mit raschen Augenbewegungen). Die EEG-Kurve besteht nun aus kleinen und schnellen Wellen ähnlich dem Einschlafstadium 1 und das EMG-Signal verschwindet fast vollständig, was auf eine weitgehende Abnahme der Muskelspannung hinweist. Der REM-Schlaf wurde 1953 von Nathaniel Kleitman und seinem Doktoranden, Eugene Aserinsky, zum ersten Mal beschrieben und dann von William Dement, der ebenfalls bei Kleitman in Chicago tätig war, systematisch weiter untersucht.
Abbildung 3: Das Schlafprofil einer ganzen Nacht zeigt vier vollständige Non-REM-REM-Schlafzyklen (durch senkrechte Linien abgegrenzt). Nach dem Einschlafen um 23.00 Uhr folgt über das Stadium 1 und 2 der Tiefschlaf (Stadium 3 und 4). Der Tiefschlaf tritt nur in der ersten Hälfte der Nacht auf (hier in den ersten zwei Zyklen). Nach etwas mehr als einer Stunde tritt die erste REM-Schlafepisode auf. Im Laufe der Nacht werden die REM-Schlafepisoden typischerweise länger. Aufwachzeit ist um 6.30 Uhr.
Die zeitliche Abfolge der verschiedenen Schlafstadien bezeichnet man als Schlafprofil. Dieses ist in Abbildung 3 dargestellt. Nach einer kurzen Wachphase im Bett tritt der Schlaf ein. Die so genannte Schlaflatenz ist die Zeitdauer vom Lichterlöschen bis zum Auftreten des Schlafes (Stadium 1 oder Stadium 2). Das Einschlafstadium 1 ist ein Übergangsstadium und wird gewöhnlich rasch vom Stadium 2 abgelöst. Stadium 2 oder der leichte Schlaf dauert 5 bis 30 Minuten und führt in den Tiefschlaf (Stadien 3 und 4), welcher 20 bis 40 Minuten andauert. Nach ca. ein bis eineinhalb Stunden tritt die erste REM-Schlafphase auf. Sie ist von kurzer Dauer und geht bald wieder in Non-REM-Schlaf über. Betrachtet man die ganze Nacht, so fällt die zyklische Struktur des Schlafs auf. REM-Schlafphasen treten in Abständen von 90 bis 110 Minuten auf und werden gegen den Morgen hin länger. Mit dem Tiefschlaf verhält es sich gerade umgekehrt. Er ist am ausgeprägtesten zu Beginn der Nacht und tritt später nicht mehr in Erscheinung. Die meiste Zeit (45–55 %) verbringen wir im Stadium 2, dem leichten Schlaf. Auch kurze Wachphasen sind in der Nacht zu beobachten. An sie erinnert man sich gewöhnlich morgens nicht mehr. Zusammenfassend kann man also feststellen, dass der Schlaf eine zyklische Struktur aufweist. Während die Schlaftiefe im Non-REM-Schlaf zu Beginn der Nacht am ausgeprägtesten ist, nimmt der REM-Schlaf gegen Ende der Nacht mehr und mehr Raum ein.
Quantitative Analyse des Schlaf-EEGs
Die klassische Einteilung in Schlafstadien hat den großen Vorteil, dass die Beschreibung des Schlafs weltweit auf den gleichen Kriterien beruht und Vergleiche möglich werden. Ein Nachteil besteht allerdings darin, dass die Abgrenzung der einzelnen Stadien eine sehr exakte Unterteilung des Schlafprozesses suggeriert, welche so nicht vorhanden ist. Besonders im Non-REM-Schlaf ist der Übergang von Stadium 2 zu Stadium 4 fließend. Die langsamen Wellen werden höher und dominieren zunehmend das Bild. Die Häufigkeit der Schlafspindeln zeigt einen anderen Verlauf: Hier werden Spitzenwerte bereits im Stadium 2 erreicht, also bevor der Tiefschlaf eintritt. Allerdings ist Spindelaktivität auch noch im Tiefschlaf vorhanden. Vor dem Übergang zum REM-Schlaf kommt es gewöhnlich wiederum zu einer Erhöhung der Spindelaktivität, was zu einer U-förmigen Verlaufskurve führt.
Abbildung 4: Das langsamwellige EEG
