Ausreichender und erholsamer nächtlicher Schlaf ist für uns Menschen absolut wichtig. Schlafforscher untersuchen seit Jahrzehnten, warum und wie sich unser Gehirn während des Schlafs regeneriert, aber dies bleibt ein „wissenschaftliches Rätsel“, das immer deutlicher wird. Während des Schlafs essen, trinken und vermehren wir uns nicht und sind anfällig für Fressfeinde, da wir auf Umweltreize weniger gut reagieren. Welche Funktion(en) der Schlaf auch immer haben mag(en), es muss einen evolutionären Vorteil geben, um zu erklären, warum wir ein Drittel unseres Lebens im Schlaf verbracht haben.

Schlafphysiologie:

Der nächtliche Schlaf besteht aus abwechselnden Schlafphasen, die durch EEG-Wellen dargestellt werden können, wobei sich der Tiefschlaf vom leichteren Schlaf unterscheidet. Der normale Schlaf wird in folgende Phasen unterteilt:

  • nicht schnelle Augenbewegungen (NREM)
  1. NREM 1
  2. NREM 2
  3. NREM 3
  • schnelle Augenbewegung (REM) Schlaf

Wenn wir einschlafen, treten wir in den Nicht-REM-Schlaf ein; mit dem Fortschreiten der NREM-Stadien sind stärkere Reize erforderlich, um ein Erwachen herbeizuführen. Der REM-Schlaf ist das tiefste Stadium, das durch eine verringerte EEG-Amplitude, Muskelatonie, autonome Variabilität und episodisch schnelle Augenbewegungen gekennzeichnet ist. Nach einer variablen Zeitspanne im REM-Schlaf gehen wir in ein leichteres Stadium zurück. Eine Reise durch alle Stadien wird als Schlafzyklus bezeichnet. Während einer normalen 8-stündigen Schlafperiode erleben wir etwa 4-5 Schlafzyklen.

Schlaf bei Erwachsenen: Der Übergang zwischen Wachsein und Schlafen wird als Stadium N1 bezeichnet. Sie tritt beim Einschlafen und während kurzer Erregungszeiten innerhalb des Schlafes auf und macht normalerweise 2-5% der gesamten Schlafzeit aus. Das Stadium N2 tritt während der gesamten Schlafperiode auf und macht 45-55% der gesamten Schlafzeit aus. Das Stadium N3 (langsamer Schlaf) tritt meist im ersten Drittel der Nacht auf und macht 10-20% der gesamten Schlafzeit aus. Die REM-Phase macht 20-25% der gesamten Schlafzeit aus.

Schlaf bei älteren Menschen: Im Allgemeinen nimmt der Tiefschlaf (Slow-Wave-Schlaf) mit dem Alter ab. Während des nächtlichen Schlafes steigt der Anteil von NREM-Stadium 1 und Stadium 2 mit dem Alter an, während der Anteil von NREM 3 und REM-Schlaf abnimmt. Die Einschlafverzögerung sowie die Anzahl und Dauer der nächtlichen Erregungsperioden nehmen zu. Eine solche Schlaffragmentierung und die Störung des Tiefschlafs tragen zum altersbedingten kognitiven Abbau und zur Gedächtnisschwäche bei. Bei Patienten mit Demenz kann dies zur Verschlechterung des Krankheitsbildes beitragen.

Schlaf-Funktionen:

Obwohl der Grund, warum wir schlafen, nicht vollständig geklärt ist, haben wir bereits genügend Beweise dafür, wie wichtig er für die menschliche Gesundheit ist. Während des Wachstums der Schlafmuskeln werden Gewebe repariert und es kommt zur Proteinsynthese. Die Reproduktionsfunktionen bei Männern und Frauen werden bei denen, die gut schlafen, verbessert. Auch unser Immunsystem wird durch den Schlaf günstig beeinflusst, da er die Wirkung der natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) verbessert, was seine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Krebs zeigt. Sogar einige Gene können durch eine einen guten Nachtschlaf aktiviert und inaktiviert werden.

 

Schlaf-Funktionen im Gehirn:

1. Informationsverdichtung – Lernen 

Die Speicherung neuer Erkenntnisse im Langzeitgedächtnis findet hauptsächlich im Hippocampus während der REM-Schlafphase statt. Daher ist es unbedingt erforderlich, dass alle Schlafphasen mit ausreichender Dauer und Qualität abgeschlossen werden. Während des nächtlichen Schlafes spielt Ihr Gehirn die Ereignisse des Tages ab und verarbeitet sie und „drückt den Speicherknopf“, um das Lernen und Gedächtnis zu verstärken, speichert sie in einer „Speicherfalte“ und lässt Platz für neue Informationen, die am nächsten Tag hinzugefügt werden können. Eine guter Nachtschlaf stellt also Ihr Gedächtnis und Ihre Lernfähigkeit wieder her und verbessert sie.

2. Gehirnreinigung  – das Glymphatische System

Die Mechanismen, die der Entfernung der gelösten Stoffe aus dem extrazellulären Raum des Gehirns zugrunde liegen, haben Neurologen über Jahrhunderte hinweg vor ein Rätsel gestellt, denn das zentrale Nervensystem (ZNS) ist das einzige Organsystem, dem es an Lymphgefäßen fehlt, die den Abtransport der interstitiellen Stoffwechselabfälle unterstützen. Jüngste Studien haben zur Entdeckung des glymphatischen Systems geführt, einem glial-abhängigen perivaskulären Netzwerk im Gehirn, das dem Lymphsytem  im Körper ähnlich ist.

Das glymphatische System ist ein makroskopisches Abfallbeseitigungssystem, das ein einzigartiges System von perivaskulären Kanälen nutzt, die von Astrogliazellen gebildet werden, um die effiziente Eliminierung von löslichen Proteinen und Metaboliten aus dem Zentralnervensystem zu fördern. Neben der Abfallbeseitigung kann das glymphatische System auch die Verteilung von Nicht-Abfallverbindungen wie Glukose, Lipide, Aminosäuren und Neurotransmitter, die mit einem Volumenausgleich zusammenhängen, im Gehirn unterstützen. Interessanterweise arbeitet das glymphatische System hauptsächlich während des Schlafes und ist während des Wachzustandes weitgehend abgekoppelt. Das biologische Bedürfnis nach Schlaf bei allen Spezies kann daher widerspiegeln, dass das Gehirn in einen spezifischen Aktivitätszustand eintreten muss, der die Ausscheidung potenziell neurotoxischer Abfallprodukte, einschließlich β-Amyloid, ermöglicht. 

Das glymphatische System

Der glymphatische Pfad ist ein hochorganisiertes Flüssigkeitstransportsystem, bei dem sich Liquor (CSF) und interstitielle Flüssigkeit (ISF) kontinuierlich austauschen. In seinen Anfangsabschnitten fließt der Liquor aus dem Subarachnoidalraum und wird durch die perivaskulären Räume (Räume „um das Gefäß herum“) der eindringenden Arterien, die auch als Virchow-Robin-Räume bezeichnet werden, in das Hirnparenchym (Nervenzellgewebe) getrieben. Dieser Fluss durch das Hirnparenchym wird durch das sogenannte Aquaporin 4 erleichtert. Dies sind Proteine, die von den Gliazellen gebildet werden und Wasserkanäle in der Zellmembran bilden. Während des Flusses vermischt sich das Liquor mit dem ISF. Im Interstitium (Zwischenraum) verteilt sich die gemischte Flüssigkeit in Richtung des venösen perivaskulären Raums (siehe Abbildung).

Mögliche Faktoren, die die Lymphbahnen beeinflussen, sind der Atemzyklus, arterielle Pulsationen, Veränderungen des vasomotorischen Tonus, Haltungsänderungen und Schlaf. Letzterer Faktor ist für die Reinigung von Abfallprodukten von großer Bedeutung: die Beseitigung von Amyloid beta (Aß) ist im Schlaf doppelt so schnell wie im Wachzustand.

Neben der Reinigung braucht das Gehirn auch Schlaf, um sich zu regenerieren. Während der REM-Phase und des Träumens arbeitet das Gehirn daran, Schäden, die es tagsüber erlitten hat, zu beheben: Es stellt die Stoffwechselspeicher wieder her, trimmt nicht benötigte Synapsen, verstärkt bestimmte Verbindungen und wird insgesamt energieeffizienter. Außerdem repariert es beschädigte DNA in seinen Neuronen, erhöht die Chromosomendynamik und führt eine nukleare Wartung durch. Es hat sich gezeigt, dass diese Veränderungen der Chromatindynamik wichtige Prozesse im Zellkern, auch epigenetische Funktionen, regulieren.

Zu den potenziellen Faktoren, die glymphatische Pfade beeinflussen, gehören der Atemzyklus, arterielle Pulsationen, Veränderungen des vasomotorischen Tonus (Gefäßspannung), Haltungsänderungen und Schlaf. Letzterer Faktor ist für die Reinigung von Abfallprodukten von großer Bedeutung: Die Beseitigung von Amyloid beta (Aß) ist im Schlaf doppelt so schnell wie im Wachzustand.

3. Neuroplastizität 

Der Schlaf reguliert die Stärke der Kommunikation zwischen bestimmten Nervenzellen und beeinflusst damit die synaptische Plastizität, also die Fähigkeit des Gehirns, neue Synapsen zu bilden. Der REM-Schlaf scheint den Prozess der Synapsenbildung und die Aufrechterhaltung von Schaltkreisen zu beeinflussen. 

Während des Schlafes können neue Wege geschaffen werden, um die Lernfähigkeit zu verbessern. 

Einflussfaktoren auf den REM Schlaf

Manche Medikamente und auch Alkohol bedingen veränderte Schlafphasen und weniger REM Schlafphasen, was ebenfalls eine Verschlechterung der Regeneration und Neubildung von Nervenzellen bewirkt. Auch Schlafapnoe ist ein Thema, das die Qualität und Quantität des Schlafes beeinflusst und unbedingt Beachtung finden sollte.

Wie viel Schlaf brauchen wir?

Die Meinungen zu diesem Thema gehen auseinander und liegen zwischen 7 und 10 Stunden pro Nacht. Dabei ist es entscheidend zu bedenken, dass wir Individuen sind und sicherlich auch die benötigte Schlafenszeit von Mensch zu Mensch variiert. Aber wenn Sie sich morgens wie gerädert fühlen und nicht erholt, dann stimmt entweder Ihre Schlafdauer oder die Schlafqualität für Sie nicht.

Die Dinge oder Tätigkeiten machen die Nacht zum Tage

  • Helles Licht, insbesondere künstliches Licht mit hohem Blauanteil (Bildschirme, Smartphones, Tablets, billige LEDs, bestimmte Leuchtstoffröhren)
  • Fernsehen
  • Nachtarbeit
  • Nicht Abschalten können

Referenzen

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