Um die Aufgaben des Schlafes gibt es noch viele Rätsel. Menschen zucken, reden und bewegen die Augen, wenn sie schlafen. Doch was passiert währenddessen im Gehirn? Forscher können nun grundlegende Antworten liefern.

Lange Zeit war nicht genau geklärt, warum Schlaf so wichtig ist und was genau dabei im Gehirn passiert. Wissenschaftler des Uniklinikums Freiburg haben nun herausgefunden, dass im Schlaf die allgemeine Aktivität der Nervenzell-Verbindungen, als Synapsen bezeichnet, reduziert wird. Viele Verbindungen werden geschwächt, manche sogar ganz gekappt. Lediglich wichtige Verbindungen bleiben erhalten oder werden gestärkt. Dieser Mechanismus führt dazu, dass im Gehirn wieder Platz entsteht, um neue Informationen zu speichern. Das Runterfahren der Synapsen spart zudem Energie.

Wissen 07.03.10

Ohne geht es nicht Schlaf - ein lebenswichtiger Trieb

"Wir konnten jetzt erstmals beim Menschen zeigen, dass Schlaf die Synapsen wieder herunterregelt und damit Platz für neue Informationen schafft. Das Gehirn räumt also im Schlaf auf", erklärt Professor Christoph Nissen, Ärztlicher Leiter des Schlaflabors an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Freiburg. "Wird dieser Prozess durch Schlafmangel unterbunden, gerät das Gehirn in einen Sättigungszustand. Synapsen können dann nicht mehr ausreichend verstärkt oder neu aufgebaut werden. Entsprechend schwer fallen auch Lernen und flexible Informationsverarbeitung."

Im Labor untersuchten die Forscher die allgemeine Aktivität der Synpasen im Gehirn. Dafür reizten sie mit einer Magnetspule über dem Kopf der Studienteilnehmer einen bestimmten Bereich im Gehirn, der für die Steuerung eines Daumenmuskels zuständig ist. Nach Schlafentzug löste ein deutlich schwächerer Reiz die Anspannung des Muskels aus. Die Forscher werten das als Zeichen für eine hohe synaptische Verbindungsstärke. Ein weiterer Test, bei der die Hirnströme gemessen wurden, hatte zum Ergebnis, dass Schlaf die über den Tag entstandene Gesamtstärke der Synapsen, senkt.

Unterschiedliche Reaktionen auf Schlafmangel

Die Forscher fanden außerdem Hinweise darauf, dass ein Wachstumsfaktor mit der Bezeichnung BDNF (brain derived neurotrophic factor) bei der Regulation der synaptischen Aktivität eine wichtige Rolle spielt. Es ist bekannt, dass BDNF nach normalem Schlaf die Neuverknüpfung von Nervenzellen und damit das Lernen fördert. Die Forscher konnten nach ihren Untersuchungen zeigen, dass eine anhaltend hohe BDNF-Konzentration im Blut unter Schlafentzug eher zu einer Sättigung von Synapsen führte. "Das könnte erklären, warum manche Menschen Schlafmangel besser verkraften als andere", so Nissen.

Die Erkenntnisse könnten die Grundlage für neue Wege bei der Therapie von depressiven Störungen oder auch nach einem Schlaganfall darstellen. Bei beiden Erkrankungen sind Veränderungen der Verschaltungen im Gehirn maßgeblich. Die neuesten Erkenntnisse der Schlafforscher tragen zum allgemeinen Verständnis der Bedeutung von Schlaf bei. Die Untersuchungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.