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Bewusstlos im Bett

Im Schlaf organisiert sich das Gehirn um, so dass wir das Bewusstsein verlieren

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»Unser Bewusstsein, vor allem unser Selbstbewusstsein, entsteht jeden Morgen aufs Neue. Während des Schlafs verschwindet es und am nächsten Morgen setzt es sich wieder zusammen«, schreiben die Neurologen Peter Dal-Bianco und Peter Walla in ihrem aktuellen Buch über Gehirnforschung (Verrückt, was unser Gehirn alles kann. Galila Verlag, 224 S., 21,90 €). »Im Halbschlaf, kurz vor dem tatsächlichen Aufwachen, werden wir so langsam wieder unseres Selbst bewusst.« Warum wir im Schlaf unser Bewusstsein verlieren, haben jetzt Münchner Forscher zu Teilen entschlüsselt.

Jeder Schlaf ist ein kleiner Tod, lautet ein französisches Sprichwort. Eben noch wach und bei vollem Bewusstsein eine Seite gelesen, sind wir einige Sekunden später eingeschlafen, unserer selbst nicht mehr bewusst, und nehmen äußere Reize kaum noch wahr. Warum das so ist, hat das Team um Philipp Sämann vom Max-Planck-Institut für Psychiatrie herausgefunden: Das Gehirn organisiert sich systematisch um. Die Forscher haben den Gehirnen von 25 jungen Probanden mithilfe funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) beim Einschlafen zugeschaut. In dieser 26 Minuten dauernden Zeit konnten vier Phasen unterschieden werden.

Dabei legten die Wissenschaftler ihr Augenmerk auf zwei neuronale Netzwerke, die eng aneinander gekoppelt sind und einzelne Gehirnregionen mit einander verbinden, wenn wir wach, aber in Ruhe sind. Sie sind für verschiedene Aufmerksamkeitsprozesse zuständig. Das »Default Mode Network« (DMN – Ruhezustandsnetzwerk) unterstützt nach innen gerichtete Aufmerksamkeit wie Selbstreflexion und das »AntiCorrelated Network« (ACN) hat die Verarbeitung von Außenreizen zur Aufgabe. Beide arbeiten eng, aber zeitversetzt zusammen: Ist das eine besonders aktiv, sendet das andere weniger Signale und umgekehrt. Dieser abwechselnde Rhythmus zwischen Aktivitäts-Zunahme und -Abnahme beträgt etwa 20 bis 25 Sekunden.

Die Messungen der Aktivitäten dieser beiden Netzwerke während der verschiedenen Schlafphasen zeigten nun, dass sich ihr Zusammenspiel veränderte. Das DMN verliert je nach Schlafstadium einen Teil seiner anatomischen Verknüpfungen. So wird beispielsweise der Hippocampus, eine für Gedächtnisleistungen wichtige Region, bereits beim Einschlafen von diesem Netzwerk entkoppelt. Mit zunehmender Schlaftiefe wird der ebenfalls dazugehörige Frontallappen ganz ausgeschlossen. In dieser Region sind die Planung von zukünftigen Handlungen, Bewegungskontrolle, Langzeitgedächtnis und Belohnungssystem des Gehirns angesiedelt.

Hingegen nehmen Verbindungen zum neuronalen Aufmerksamkeitsnetzwerk nur teilweise ab, so dass der Schlafende auf alarmierende Signale von außen noch reagieren kann. Das Gehirn ist im Schlaf also nicht passiv, sondern verändert seine Aktivität. Die Münchner Wissenschaftler konnten auch zeigen, dass das Gegen-Netzwerk ab Schlafstadium zwei von seiner streng gegenläufigen Aktivität entkoppelt wurde, aber in allen Schlafphasen vorhanden war. Die Forscher vermuten, dass erst eine hohe Synchronisierung beider Netzwerke komplexe Funktionen ermöglicht, jedoch wichtige einfache Weckreize jederzeit verarbeitet werden können. Die geringere Aktivität und veränderte Kommunikation zwischen den Netzwerken erklärt, warum wir im Schlaf unser Bewusstsein verlieren.

Man müsse aber berücksichtigen, dass die Untersuchung sich auf das DMN und das ACN beschränke, schreibt Studienleiter Sämann im Fachblatt »Cerebral Cortex Advance Access« (DOI: 10.1093/cercor/bhq295). Auch andere sensorische und kognitive Netzwerke würden im Wachzustand und beim Einschlafen eine Rolle spielen. »Wir haben uns auf DMN und ACN konzentriert, weil sie mit äußerer und innerer Aufmerksamkeit zusammenhängen, die sich offensichtlich während des Schlafes ändert.« Weitere Studien müssten zeigen, ob und wie weit spezifische Prozesse wie synaptische Plastizität und Langzeitgedächtnis ausschließlich während des Schlafes ablaufen. »In der klinischen Praxis sollten diese nachgewiesenen Netzwerkänderungen im Gehirn, die bereits bei einem kurzen ›Einnicken‹ auftreten, zukünftig eine besondere Berücksichtigung bei der Interpretation von MRT-Untersuchungen bei Patienten finden«, gibt der Mediziner jedoch zu bedenken.

Im Frühjahr letzten Jahres konnte das Team um Sämann bereits zeigen, dass diese beiden eng zusammen arbeitenden Netzwerke nach Schlafentzug durcheinander geraten. Bestimmte Areale des DMN verhalten sich nach einer auf etwa drei Stunden reduzierten Nachtruhe weniger synchron als nach einer normalen Nacht. Auch das gegenläufig schwingende Netzwerk zeigte Regionen, die aus »dem Takt« kamen. Schlafmangel stört offensichtlich das Zusammenspiel dieser für innen- und außengerichtete kognitive Prozesse so wichtigen Netzwerke. Eine regenerative Funktion des Nachtschlafs könnte sich also in der Wiederherstellung beziehungsweise Aufrechterhaltung einer intakten Ruhenetzwerkaktivität tagsüber wiederspiegeln, vermuten die Schlafforscher.

Welche genaue Funktion der Schlaf für den Organismus hat, ist seit Jahren ein zentrales Forschungsthema – das Verständnis der neurobiologischen Prozesse, die der regenerativen Wirkung des Schlafes zugrunde liegen, ist jedoch noch sehr unvollständig. Erst seit kurzem ist es möglich, durch gleichzeitige Messung mit EEG und MRT die räumlichen Gehirnaktivitäten in den unterschiedlichen Schlafstadien darzustellen.

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