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Ordnung im Schlaf

Gehirn räumt nachts die Informationen des Tages auf und bleibt somit lernfähig.

28.09.2016 • 0 Kommentare

Schlafen macht schön, sagt der Volksmund. Denn wer nachts gut und genug schläft, hat tagsüber mehr davon. Die Bettruhe dient nicht nur der körperlichen Erholung, sondern auch der Informationsverarbeitung im Kopf. Im Schlaf wird die allgemeine Aktivität der Verbindungen zwischen Nervenzellen verringert, haben Forscher der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Freiburg herausgefunden. Die meisten dieser sogenannten Synapsen werden geschwächt – manche gar abgebaut. Lediglich essentielle bleiben bestehen und werden gestärkt. Durch diesen Prozess schafft das Gehirn Platz, um neue Informationen zu speichern. Man spricht von der sogenannten synaptischen Plastizität.

Diese Anpassungsfähigkeit ist eine wichtige Grundlage für die Lernfähigkeit und flexible Informationsverarbeitung des Gehirns. Der Abbau von unwichtigen Synapsen dürfte ferner Platz und Kopf schaffen sowie Energie sparen. "Wir konnten erstmals beim Menschen zeigen, dass Schlaf die Synapsen wieder heruntergeregelt und damit Platz für neue Informationen schafft", sagt Studienleiter Professor Christoph Nissen, "das Gehirn räumt also im Schlaf auf". Wird der Ordnungsprozess dagegen durch Schlafmangel unterbrochen, gerate das Gehirn in einen Sättigungszustand, berichtet der Arzt und ergänzt: "Synapsen können dann nicht mehr ausreichend verstärkt oder neu aufgebaut werden. Entsprechend schwer fallen auch Lernen und flexible Informationsverarbeitung."

Mit Hilfe einer Magnetspule über dem Kopf der Probanden stimulierten die Forscher einen Bereich im Gehirn, der für die Steuerung eines Daumenmuskels zuständig ist. Dabei handelt es sich um die sogenannte Transkranielle Magnetstimulation (TMS). Nach Schlafentzug löste bereits ein erheblich schwächerer Reiz eine Kontraktion des Muskels aus, was die Wissenschaftler als Zeichen für eine hohe synaptische Verbindungsstärke werteten. Der Schlafentzug führte ferner zu einem deutlichen Anstieg sogenannter Theta-Wellen, die mit Hilfe eines Elektroenzephalografie-Verfahrens (EEG) gemessen wurden. "Schlaf senkt die tagsüber gestiegene Gesamtstärke der Synapsen im Gehirn. Nach Schlafentzug bleibt die Aktivität dagegen auf einem hohen Niveau", erklärt Nissen.

Sind die Synapsen durch lange Wachphasen dauerhaft aktiv, führen neue Reize oder Informationen nicht zu einer Stärkung, sondern vielmehr zu einer Schwächung der Nervenzell-Verbindungen. Das ist das Prinzip der homöostatischen Plastizität. Neue Sinneseindrücke können dann wieder normal verarbeitet werden, mutmaßt Nissen: "Es ist anzunehmen, dass praktisch alle Funktionen des Gehirns dadurch beeinflusst werden wie etwa Emotionsregulation, Konzentration oder Lernen."

In der Studie kombinierten die Forscher mehrfach die Reizung des motorischen Gehirn-Areals mit einem elektrischen Impuls am Arm, der über die Nervenbahnen in die Schaltzentrale des Menschen weitergeleitet wurde. Wird die Verknüpfung von Nervenzellen verstärkt, kontrahiert sich der Daumenmuskel ebenfalls stärker als zuvor – zumindest nach dem Nachtschlaf der Probanden. Nach Schlafentzug war die Kontraktion des Daumenmuskels dagegen schwächer ausgeprägt. Im kognitiven Bereich beobachteten die Freiburger Forscher bei den Studienteilnehmern ein schlechteres Erlernen von Wortpaaren nach Schlafverzicht.

Ferner fanden sie heraus, dass der Wachstumsfaktor Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) bei der Regulation der synaptischen Aktivität entscheidend ist. Schliefen die Probanden nicht, führte eine anhaltend hohe BDNF-Konzentration im Blut eher zu einer Sättigung von Synapsen. "Das könnte erklären, warum manche Menschen Schlafmangel besser verkraften als andere", glaubt Studienleiter Nissen.

NUR / physio.de

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