Potenziell wehrlos – aber überlebenswichtig

Gehirn im Schlaf „hochaktiv“: Warum schlafen wir dann eigentlich?

Kann man auf Vorrat schlafen?

Ein Drittel unseres Lebens verbringen wir schlafend.

Evolutionär betrachtet scheint Schlaf nicht die sinnvollste Notwendigkeit zu sein: Ein Drittel unseres Lebens verbringen wir schlafend – und damit in einem potenziell wehrlosen Zustand. Und trotzdem ist Schlaf überlebenswichtig, vor allem unser Gehirn ist darauf angewiesen – nicht etwa, um eine Pause einzulegen, sondern um Erinnerungen zu speichern, zu regenerieren und sogar um durchgespült zu werden.

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Für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer eines Experiments des US-Schlafforschers Allan Rechtschaffen ging es 1983 um Leben und Tod: Sie saßen auf einem Drehteller über einem Wasserbecken, und Sensoren zeichneten auf, ob sie noch wach waren. Sobald sie begannen einzuschlafen, setzte sich der Teller in Bewegung – und die Probanden mussten rennen, um nicht ins Wasser zu fallen.

Negative Folgen von Schlafentzug

Nach anderthalb Wochen Schlafmangel aßen sie immer mehr und nahmen doch an Gewicht ab, während sie gleichzeitig ihre Körpertemperatur nicht mehr halten konnten. Darüber hinaus entwickelten sie Tumore und Infektionskrankheiten, ihre Hormonwerte verschoben sich dramatisch. Innerhalb weniger Wochen waren alle tot, vermutlich aufgrund einer Überlastung des Stoffwechsels, eines Zusammenbruchs des Immunsystems und völliger Erschöpfung.

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Natürlich handelte es sich bei den Probanden nicht um Menschen, sondern um Ratten. Dennoch gehört die Studie von Rechtschaffen bis heute zu den meist zitierten Arbeiten, wenn es um die negativen Folgen von Schlafentzug geht.

Ein Drittel des Lebens schläft der Mensch

Schlaf ist für Säugetiere und damit auch für Menschen essenziell, obwohl er einen potenziell verletzlichen Zustand bedeutet. Dennoch wurde Schlaflosigkeit in der modernen Gesellschaft lange Zeit glorifiziert. Wer viel leiste, schlafe wenig, so das Credo – eine Überzeugung, die sich laut Peter Stern vom Fachjournal „Science“ langsam wandelt. „Der Mythos vom starken, erfolgreichen Menschen, der mit wenig Zeit im Bett auskommt oder am Schlaf knausert, um mehr zu schaffen, ist inzwischen gründlich entlarvt worden“, schreibt Stern in der Einleitung eines „Science“-Schwerpunkts, der wissenschaftliche Erkenntnisse zur Nachtruhe zusammen­fasst.

Durchschnittlich ein Drittel seines Lebens befindet sich der Mensch im Schlaf – und weil der einen so großen Teil belegt, halten wir ihn Stern zufolge für selbstverständlich. Vergessen werde dabei die Frage nach seinem physiologischen Zweck. Die lasse sich eben nicht einfach damit beantworten, dass Körper und Nervensystem regelmäßige Ruhepausen bräuchten.

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Verschiedene Schlafformen

„Wir sind uns dessen vielleicht nicht bewusst, aber unser Gehirn ist während des Schlafs hochaktiv“, betont Stern. In den letzten Jahrzehnten habe man viel über Gene, Moleküle, Zellen und Schaltkreise gelernt, die am Schlaf und seiner Regulierung beteiligt seien: „Dennoch wissen wir immer noch nicht wirklich, warum wir schlafen.“

Einen Hinweis zur Antwort auf diese Frage könnte in einem besseren Verständnis der verschiedenen Schlafphasen stecken. Das vermuten zumindest die Schlafforscher Nicholas Franks und William Wisden vom Imperial College London. Sie beziehen sich vor allem auf den Unterschied zwischen REM- und Nicht-REM-Schlaf (NREM): Ersterer ist von raschen Augen­bewegungen (Rapid Eye Movement) und Träumen gekennzeichnet, während Letzterer vor allem den Tiefschlaf beschreibt.

Testmechanismus für das Hirn

Von Mäusen sei bekannt, dass ihre Hirntemperatur während des NREM-Schlafs um zwei Grad Celsius sinkt – eine solche niedrigere Temperatur könnte demnach nötig sein, um bislang unbekannte Regenerationsprozesse im Gehirn in Gang zu setzen. „Ähnlich wie die Putzkolonnen, die nachts in die leeren Büros kommen und deren Arbeit während des Tages fast unmöglich wäre, ist ein wichtiger und erholsamer Prozess im Gange, wenn wir in den Schlaf gleiten und die normalen Gehirnfunktionen zumindest teilweise ausgesetzt sind“, schreiben sie.

Die REM-Phase könnte hingegen eine Art Testmechanismus für das Hirn darstellen, um festzustellen, ob jene Regenerationsprozesse erfolgreich waren. „Wenn das der Fall war, wachen wir auf“, spekulieren Franks und Wisden. Die Wissenschaftler verweisen zudem auf Erkenntnisse zu den Folgen von Schlafmangel.

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Gehirn verschlechtert sich, wenn Schlaf fehlt

So habe eine Studie mit 8000 britischen Beamtinnen und Beamten ergeben, dass diese nach ihrer Pensionierung häufiger an Demenz erkrankten, wenn sie über Jahrzehnte sechs Stunden oder weniger geschlafen hätten. Zudem beeinträchtigten schon 24 Stunden erzwungener Wachsamkeit die Fahrtüchtigkeit stärker als der Konsum der gesetzlich erlaubten Höchst­menge an Alkohol: „Es ist offensichtlich, dass sich unsere Gehirnfunktion verschlechtert, wenn Schlaf fehlt.“

Eine jener Verschlechterungen könnte unser Gedächtnis betreffen. Das legt der „Science“-Beitrag von Gabrielle Girardeau vom Institut du Fer-à-Moulin in Paris nahe. Girardeau leitet ein Labor, das sich mit der Frage beschäftigt, wie Schlaf Erinnerungen festigt, und berichtet von einem Experiment mit Ratten: Diese lernten zunächst den Weg zu einer Futterstelle und wurden dann beim Schlafen gestört. Konkret beeinflussten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die sogenannten Sharp Wave Ripples (SWR). Diese Gehirnwellen werden vom Hippocampus, einer Hirnregion in den Schläfenlappen, erzeugt und gelten als entscheidend für das Speichern von Erinnerungen. Frühere Studien legten nahe, dass diese Ripples im Tiefschlaf wichtig für die Konsolidierung von Erinnerungen seien, schreibt Girardeau.

Gehirn von schädlichen Stoffwechselprodukten reinigen

Die Ratten im erwähnten Experiment vergaßen jedenfalls, wie sie zu ihrem Futter kamen. Die Forscherin betont allerdings auch, dass dies nur ein Mechanismus sei in einem „mehrdimen­sionalen Wissensraum von Mechanismen für verschiedene Gedächtnistypen, verschiedene Stadien und Unterstadien des Schlafs und die damit verbundenen physiologischen Muster“.

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Tatsächlich scheine es nicht nur einen, sondern viele Gründe zu geben, warum wir schlafen, betont die Neurowissenschaftlerin Laura Lewis von der Boston University in einem weiteren Beitrag. Ihre Forschung mit Nagetieren legt nahe, dass eine weitere Funktion der Nachtruhe darin besteht, unser Gehirn von schädlichen Stoffwechselprodukten zu reinigen. Ermöglicht werde dies durch das Zusammenspiel von neuronaler Aktivität und Flüssigkeitsfluss: Die elektrischen Ströme der Neuronen, die eben etwa für die Festigung von Erinnerungen sorgen, bringen zusätzlich die Gewebsflüssigkeit in Wallung, was wie eine Spülung für das Gehirn wirken könnte.

Aufrechterhaltung des menschlichen Lebens

„Der Schlaf erhält die grundlegende physiologische Gesundheit der Neuronen aufrecht, indem er ihre potenziell schädlichen Stoffwechselabfälle beseitigt“, schreibt Lewis. Versuche mit Mäusen hätten gezeigt, dass im Gehirn etwa Beta-Amyloid-Moleküle beim Schlafen wesentlich stärker abgebaut würden als im Wachzustand. Gleichzeitig erhöhe Schlafentzug den Beta-Amyloid-Gehalt im Gehirn von gesunden jungen Erwachsenen. Eine Anhäufung dieser Moleküle sei bei Alzheimer-Patienten zu finden, ebenso gehöre ein verstärkter Schlafmangel zu den Indikatoren für eine spätere Alzheimer-Erkrankung schreibt Lewis.

Bei all diesen unterschiedlichen neurologischen Erkenntnissen über den Schlaf dürfe allerdings dessen grundsätzliche Bedeutung nicht vergessen werden, betonen schließlich Michael Grandner und Fabian-Xosé Fernandez von der University of Arizona in ihrem Überblicksartikel: „Schlaf ist ein nicht verhandelbarer biologischer Zustand, der für die Aufrechterhaltung des menschlichen Lebens erforderlich ist.“

National Health Foundation: sieben bis neun Stunden schlafen

Unser Bedürfnis nach Schlaf sei mit dem nach Luft, Nahrung und Wasser vergleichbar – ein Bedürfnis, das viele Menschen weltweit nur unzureichend befriedigen. In Deutschland klagte beispielsweise ein Drittel der Befragten in einer Studie der Techniker-Krankenkasse von 2017 über Schlafprobleme, jeder Zweite gab an, auf höchstens sechs Stunden Schlaf zu kommen. Sieben bis neun Stunden sollten es laut Empfehlung der US-amerikanischen National Health Foundation für Erwachsene eigentlich sein.

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Der frühere Vorsitzende der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM), Alfred Wiater, sieht derartige Empfehlungen aus einer anderen Perspektive. „Als Schlafforscher werden wir immer wieder gefragt, warum wir ein Drittel unseres Lebens schlafen. Niemand fragt, warum wir zwei Drittel unseres Lebens wach sein können. Schlaf- und Wachzustand muss man zusammen denken“, sagt der Schlafmediziner.

Schlaf muss erholsam sein

Entscheidend sei die Homöostase, also das Gleichgewicht innerhalb der Funktionssysteme unseres Körpers. Damit der Organismus im Sinne der Homöostase ausgewogen funktioniere, brauche es sowohl den Schlaf- als auch den Wachzustand: „Und das bezieht sich auf alle Regulationssysteme, das Nervensystem, das im Wachen eher durch den Sympathikus bestimmt wird, im Schlaf eher durch den Parasympathikus, das Hormonsystem, das Immunsystem etc.“

Sei die Homöostase nachhaltig gestört, würden wir krank, und dabei sei relativ irrelevant, wie lange wir schlafen. „Unser Schlafbedürfnis ist sowieso konstitutionell festgelegt durch unser inneres Uhrensystem“, betont Wiater: „Entscheidend ist, dass der Schlaf erholsam ist.“

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RND/dpa

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