Es ist einfach zu fragen: „Warum schlafen?“ Aber wir können die Frage auch auf den Kopf stellen: „Warum wachen?“ Wir müssen unter anderem wach sein, um Nahrung zu finden und zu essen, Wasser zu trinken, Gefahren zu entgehen, uns fortzupflanzen und uns zu bewegen. Aber wir brauchen auch Schlaf, um unser Immunsystem zu stärken, uns gegen Krebs zu schützen, unser Gedächtnis zu festigen und unser Gehirn von Giftstoffen zu befreien. Die meisten Erwachsenen brauchen sieben bis neun Stunden Schlaf, um gesund zu sein. Wenn Sie diese Menge nicht bekommen, sollten Sie darüber nachdenken, ob diese zusätzlichen wachen Stunden wirklich wichtiger sind als Ihre Gesundheit.
Aber was ist Schlaf? Schlaf ist ein natürlicher, sich täglich wiederholender Zustand des Gehirns, in dem unser Bewusstsein und unsere Reaktionsfähigkeit auf Anblicke und Geräusche aus der Umwelt schwinden. Der Schlaf unterscheidet sich jedoch von der Vollnarkose, die bei korrekter Anwendung zu einem vollständigen Verlust des Bewusstseins führt. Obwohl es heißt, dass Anästhesisten die Patienten vor der Operation „in Schlaf versetzen“, berichten die Patienten oft, dass sie nicht wissen, wie viel Zeit während der Narkose vergangen ist. Darüber hinaus wird der Schlaf von regelmäßigen Perioden bewusster Wahrnehmung unterbrochen, die als REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) bezeichnet werden.
Der Schlaf kann in zwei Phasen unterteilt werden: REM-Schlaf und Non-REM-Schlaf (NREM). Der REM-Schlaf wird stark mit dem Träumen in Verbindung gebracht. Heute weiß man jedoch, dass die meisten Aufwachvorgänge aus dem NREM-Schlaf auch von Berichten über Träume begleitet werden. Der NREM-Schlaf besteht aus vier Phasen, in denen der Schlaf immer tiefer wird. In jeder Phase verbessern die Neuronen ihre Koordination – die so genannte Synchronisation -, was zu sehr hohen Amplituden und langsamen Hirnströmen führt, die mit einer EEG-Technik an der Kopfhaut aufgezeichnet werden können. Wie in der treppenartigen Darstellung eines Hypnogramms zu sehen ist, kehrt der Zyklus dann zurück, wobei die Synchronisation zwischen den Neuronen nachlässt, bis das Gehirn den REM-Schlaf erreicht.
Im REM-Schlaf halluziniert das Gehirn (d. h. träumt) in einem gelähmten Körper, und die von der Kopfhaut aufgezeichnete EEG-Aktivität ähnelt der im Wachzustand. Die Atonie, d. h. der vollständige Verlust des Muskeltonus, verhindert, dass wir unsere Träume ausleben und uns im Schlaf verletzen. Wenn Atonie und REM-Schlaf nicht übereinstimmen, kommt es häufig zu Parasomnien oder Schlaf- und Verhaltensstörungen. So kann eine Schädigung der Schaltkreise im Hirnstamm, die die Atonie regulieren, zu einer REM-Schlaf-Verhaltensstörung führen, einer Schlafstörung, bei der Menschen ihre Träume ausleben, was manchmal dazu führt, dass sie sich selbst oder andere versehentlich verletzen. (Obwohl die REM-Schlaf-Verhaltensstörung wie Schlafwandeln klingt, handelt es sich in Wirklichkeit um eine separate Parasomnie). Die Schlaflähmung, das genaue Gegenteil, tritt auf, wenn sich Atonie und Wachsein überschneiden, so dass man im Bett erwacht und kurzzeitig unfähig ist, sich zu bewegen oder zu sprechen. Die Schlaflähmung ist keine Parasomnie im eigentlichen Sinne – sie tritt als Teil anderer Parasomnien, aber auch bei vielen gesunden Menschen auf.
Wach zu bleiben ist harte Arbeit. Wachsein ist nicht der Standardzustand des Gehirns, sondern das außergewöhnliche Ergebnis des Hirnstamms, der die Hirnrinde mit einem Cocktail von Neurotransmittern wie Glutamat, Acetylcholin, Serotonin und Noradrenalin anregt. Diese Neurotransmitter werden vom aufsteigenden aktivierenden System (AAS) des Hirnstamms an die Hirnrinde geliefert. Das AAS ist eine Ansammlung von Kernen oder Clustern von Zellkörpern, die so exotische Namen wie Locus coeruleus und Raphe-Kern tragen. Diese Kerne projizieren bestimmte Neurotransmitter zu Zielen in der Großhirnrinde. Viele dieser Projektionen erreichen auch den Thalamus, zwei walnussgroße Lappen, die als Perlentore zur Hirnrinde dienen. Die Unterbrechung der Projektionen aus diesen Kernen versetzt das Gehirn in einen irreversiblen Schlummer.
Was schaltet das AAS aus, wenn wir schlafen? Adenosin, das gleiche Molekül, das durch Koffein in Tee oder Kaffee blockiert wird, sammelt sich während des Wachzustands im Gehirn an und blockiert Komponenten des AAS, wodurch wir uns schläfrig fühlen. Adenosin ist jedoch nicht der einzige Faktor, der den Schlaf reguliert. Der Nucleus suprachiasmaticus ist ein Bereich des Hypothalamus, eines Regulierungszentrums des Gehirns, der über dem Chiasma opticum liegt, der Stelle, an der sich die Sehnerven der beiden Augen kreuzen. Die Neuronen im Nucleus suprachiasmaticus erhalten Input von Zellen in der Netzhaut des Auges, die dem Gehirn mitteilen, wann es draußen hell ist. Auf diese Weise kann das Gehirn den Schlaf mit der Nachtzeit synchronisieren, aber es kann leicht durch künstliches Licht getäuscht werden, z. B. durch das Licht Ihres Smartphones, bevor Sie schlafen gehen. Ein anderer Teil des Hypothalamus, der Nucleus tuberomammillaris, scheint das Wachsein mit Hilfe des Neurotransmitters Histamin zu regulieren. Deshalb haben Antihistaminika wie Allergiemedikamente oft Schläfrigkeit als Nebenwirkung.
Ihr Gehirn arbeitet hart, um Ihnen jede Nacht Ruhe und Erholung zu bieten. Leider beschleunigen Mottos wie „Ich schlafe, wenn ich tot bin“ Alzheimer und andere tödliche Krankheiten, indem sie die Ansammlung giftiger Chemikalien im Gehirn zulassen. Entgegen der landläufigen Meinung ist der Schlaf nicht der Cousin des Todes, sondern ein wesentlicher Bestandteil des Lebens.
Dieser Beitrag erschien ursprünglich auf Knowing Neurons.