Schlafentzug verändert Synapsen im Gehirn – eine Nacht reicht schon aus

Neues aus der Schlafforschung

So wirkt sich nur eine schlaflose Nacht auf das Gehirn aus

Die Wissenschaft beschäftigt sich schon lange mit der Frage, warum wir Schlaf brauchen. Eine Studie aus Deutschland liefert dazu neue Erkenntnisse.

Ein Forschungsteam rund um David Elmenhorst vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin des Forschungszentrums Jülich hat mit speziellen Hirnuntersuchungen festgestellt: Nur eine durchwachte Nacht reicht schon aus, um bei den Kontaktstellen zwischen den Hirnzellen – den Synapsen – messbare Veränderungen herbeizuführen. Nachzulesen sind die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „PLOS Biology“.

Im Wachzustand nimmt der Körper eine Vielzahl von Informationen auf, die im Gehirn verarbeitet werden. Dabei bauen sich die synaptischen Verbindungen zwischen den Hirnzellen aus und verstärken sich, wodurch der Energiebedarf des Gehirns steigt. Eine wichtige Funktion des Schlafs besteht vermutlich darin, schwächere oder unwichtige synaptische Verbindungen abzubauen und so das Gleichgewicht wiederherzustellen.

Die bisherigen Hinweise darauf, dass sich die Synapsen im Schlaf verändern, stammen jedoch ausschließlich aus Tiermodellen. Das Forschungsteam in Jülich hat nun erstmals beim Menschen schlafbedingte synaptische Veränderungen im Zeitverlauf gemessen: jeweils morgens an zwei aufeinanderfolgenden Tagen.

Die Messungen erfolgten mithilfe einer Kombination aus Positronenemissionstomografie (PET) und Magnetresonanztomografie (MRT): Damit lässt sich im Gehirn ein spezielles Protein aufspüren, das als Marker für die Synapsendichte gilt. Die Synapsendichte gibt an, wie viele Synapsen in einem bestimmten Hirnbereich vorhanden oder aktiv sind.

An der Studie nahmen 40 gesunde Erwachsene teil, die per Zufallsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt wurden: Eine Gruppe schlief zwischen den beiden Messungen durchschnittlich 7,8 Stunden. In dieser Kontrollgruppe erfolgte die zweite Messung etwa vier Stunden nach dem Aufwachen. Die andere Gruppe blieb über Nacht wach, sodass ihre Mitglieder zum Zeitpunkt der zweiten Messung im Mittel seit 28,5 Stunden nicht mehr geschlafen hatten.

Die Untersuchungen ergaben: Der gut 28-stündige Schlafentzug hatte in mehreren Hirnregionen zu einem Anstieg des Markers für die Synapsendichte geführt. Dazu zählten unter anderem der für das Gedächtnis wesentliche Hippocampus sowie der Thalamus, der einen wichtigen Informationsknotenpunkt im Gehirn bildet.

Als die Betroffenen nach der zweiten Messung ein zweistündiges Nickerchen machen durften, war ihre elektrische Hirnaktivität währenddessen stärker verlangsamt als üblich. Dies ist ein Anzeichen für eine erhöhte Tiefschlafaktivität und einen erhöhten Schlafdruck.

Die Ergebnisse liefern einen der bislang direktesten Hinweise beim Menschen, dass Schlafentzug das synaptische Gleichgewicht im Gehirn verschiebt. Damit untermauern sie die Annahme, dass Schlaf für die Regulierung der dortigen Nervenverbindungen und für die Hirnaktivität unerlässlich ist. Wer dauerhaft zu wenig schläft, riskiert daher laut dem Forschungsteam Beeinträchtigungen in der geistigen Leistungsfähigkeit sowie in der Steuerung von Emotionen.