Was ist guter Schlaf? Anatomie des Schlafs, Schlafstadien – und Tipps für einen erholsamen Schlaf

Schlaf ist ein wichtiger Bestandteil des Tagesablaufs – etwa ein Drittel der Zeit verbringt ein Mensch mit schlafen.

• Qualitativ hochwertiger Schlaf – und ausreichend Schlaf zur richtigen Zeit – ist für das Überleben ebenso wichtig wie Nahrung und Wasser.

Ohne Schlaf können sich die Nervenbahnen im Gehirn nicht aufbauen oder aufrechterhalten, die es ermöglichen, zu lernen und neue Erinnerungen zu schaffen, und es fällt einem schwerer, sich zu konzentrieren und schnell zu reagieren.

Schlaf ist für eine Reihe von Gehirnfunktionen wichtig, unter anderem für die Kommunikation der Nervenzellen (Neuronen) untereinander. Tatsächlich bleiben Gehirn und Körper im Schlaf bemerkenswert aktiv.

Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Schlaf eine Funktion hat, die Giftstoffe im Gehirn beseitigt, die sich im wachen Zustand ansammeln.

Jeder Mensch braucht Schlaf, aber sein biologischer Zweck bleibt ein Rätsel. Der Schlaf wirkt sich auf fast alle Gewebe und Systeme im Körper aus – vom Gehirn über Herz und Lunge bis hin zu Stoffwechsel, Immunfunktion, Stimmung und Krankheitsresistenz.

Die Forschung zeigt, dass chronischer Schlafmangel oder eine schlechte Schlafqualität das Risiko für Krankheiten wie Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Depressionen und Fettleibigkeit erhöht.

Der Schlaf ist ein komplexer und dynamischer Prozess, der die Funktionsweise des Menschen auf eine Art und Weise beeinflusst, die die Wissenschaft erst jetzt zu verstehen beginnt.

Anatomie des Schlafs

Mehrere Strukturen im Gehirn sind am Schlaf beteiligt.

Der Hypothalamus, eine erdnussgroße Struktur tief im Inneren des Gehirns, enthält Gruppen von Nervenzellen, die als Kontrollzentren für Schlaf und Erregung fungieren.

Innerhalb des Hypothalamus befindet sich der suprachiasmatische Kern (SCN) – eine Ansammlung von Tausenden von Zellen, die Informationen über die Lichtexposition direkt von den Augen erhalten und Ihren Verhaltensrhythmus steuern.

Manche Menschen mit einer Schädigung des suprachiasmatische Kerns schlafen den ganzen Tag über unregelmäßig, weil sie nicht in der Lage sind, den zirkadianen Rhythmus mit dem Hell-Dunkel-Zyklus in Einklang zu bringen.

• Die meisten blinden Menschen behalten eine gewisse Fähigkeit, Licht wahrzunehmen, und sind in der Lage, ihren Schlaf-Wach-Rhythmus zu ändern.

Der Hirnstamm an der Basis des Gehirns kommuniziert mit dem Hypothalamus, um die Übergänge zwischen Wachsein und Schlaf zu steuern (der Hirnstamm umfasst Strukturen, die Pons, Medulla und Mittelhirn genannt werden).

Schlaffördernde Zellen im Hypothalamus und im Hirnstamm produzieren eine Gehirnchemikalie namens GABA, die die Aktivität der Erregungszentren im Hypothalamus und im Hirnstamm reduziert.

Der Hirnstamm (insbesondere Pons und Medulla) spielt ebenfalls eine besondere Rolle im REM-Schlaf: Er sendet Signale zur Entspannung der Muskeln, die für die Körperhaltung und die Bewegungen der Gliedmaßen wichtig sind, damit wir unsere Träume nicht ausleben.

Der Thalamus fungiert als Relais für Informationen von den Sinnen zur Großhirnrinde (der Teil des Gehirns, der Informationen vom Kurz- zum Langzeitgedächtnis interpretiert und verarbeitet).

In den meisten Phasen des Schlafs ist der Thalamus ruhig, so dass man die Außenwelt ausblenden kann. Während des REM-Schlafs ist der Thalamus jedoch aktiv und sendet der Hirnrinde Bilder, Töne und andere Empfindungen, die unsere Träume erfüllen.

Die Zirbeldrüse, die sich in den beiden Hemisphären des Gehirns befindet, empfängt Signale vom suprachiasmatischen Kern (SCN) und steigert die Produktion des Hormons Melatonin, das dazu beiträgt, dass wir einschlafen, sobald das Licht ausgeht.

Menschen, die ihr Augenlicht verloren haben und ihren natürlichen Wach-Schlaf-Zyklus nicht durch natürliches Licht koordinieren können, können ihren Schlafrhythmus stabilisieren, indem sie jeden Tag zur gleichen Zeit kleine Mengen Melatonin einnehmen.

Wissenschaftler glauben, dass die Spitzen und Täler des Melatoninspiegels im Laufe der Zeit wichtig sind, um den zirkadianen Rhythmus des Körpers an den äußeren Zyklus von Licht und Dunkelheit anzupassen.

Das basale Vorderhirn, in der Nähe des vorderen und unteren Teils des Gehirns, fördert ebenfalls Schlaf und Wachsein, während ein Teil des Mittelhirns als Wecksystem fungiert.

Die Freisetzung von Adenosin (ein chemisches Nebenprodukt des zellulären Energieverbrauchs) aus den Zellen des basalen Vorderhirns und wahrscheinlich auch aus anderen Regionen unterstützt Ihren Schlaftrieb.  Koffein wirkt der Schläfrigkeit entgegen, indem es die Wirkung von Adenosin blockiert.

• Die Amygdala, eine mandelförmige Struktur, die an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt ist, wird während des REM-Schlafs zunehmend aktiv.

Schlafstadien

Es gibt zwei Grundtypen von Schlaf: den REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) und den Nicht-REM-Schlaf (der drei verschiedene Phasen hat). Beide sind mit bestimmten Gehirnwellen und neuronalen Aktivitäten verbunden.

• In einer typischen Nacht durchlaufen Sie alle Phasen des Nicht-REM- und REM-Schlafs mehrmals, wobei die REM-Phasen gegen Morgen immer länger und tiefer werden.

Stufe 1 des Non-REM-Schlafs ist der Übergang vom Wachzustand zum Schlaf. Während dieser kurzen (mehrere Minuten dauernden) Phase des relativ leichten Schlafs verlangsamen sich Herzschlag, Atmung und Augenbewegungen, und die Muskeln entspannen sich mit gelegentlichen Zuckungen.

• Die Gehirnwellen verlangsamen sich gegenüber dem Wachzustand am Tag.

Stufe 2 des Non-REM-Schlafs ist eine Phase des leichten Schlafs, bevor man in den tieferen Schlaf übergeht. Der Herzschlag und die Atmung verlangsamen sich, und die Muskeln entspannen sich noch mehr.

Die Körpertemperatur sinkt und die Augenbewegungen hören auf. Die Aktivität der Gehirnströme verlangsamt sich, ist aber durch kurze Schübe elektrischer Aktivität gekennzeichnet. Menschen verbringen mehr ihrer wiederholten Schlafzyklen im Stadium 2 des Schlafs als in anderen Schlafstadien.

Stufe 3 des Non-REM-Schlafs ist die Tiefschlafphase, die benötigt werden, um sich am Morgen erholt zu fühlen. Sie tritt in der ersten Hälfte der Nacht in längeren Abständen auf. Der Herzschlag und die Atmung verlangsamen sich während des Schlafs auf ihre niedrigsten Werte. Die Muskeln sind entspannt, und es kann schwierig sein, aufgeweckt zu werden. Die Gehirnströme werden noch langsamer.

Der REM-Schlaf setzt etwa 90 Minuten nach dem Einschlafen ein. Die Augen bewegen sich hinter geschlossenen Lidern schnell von einer Seite zur anderen.

Die Aktivität der gemischten Hirnströme nähert sich derjenigen im Wachzustand an. Die Atmung wird schneller und unregelmäßiger, und die Herzfrequenz und der Blutdruck steigen auf Werte, die denen des Wachzustands nahe kommen.

Die meisten Träume treten während des REM-Schlafs auf, obwohl einige auch im Nicht-REM-Schlaf auftreten können. Mit zunehmendem Alter verbringen Menschen weniger Zeit im REM-Schlaf. Für die Gedächtniskonsolidierung sind höchstwahrscheinlich sowohl Non-REM- als auch REM-Schlaf erforderlich.

Schlafmechanismen

Zwei interne biologische Mechanismen – der zirkadiane Rhythmus und die Homöostase – arbeiten zusammen, um zu regeln, wann wir wach sind und schlafen.

Die zirkadianen Rhythmen steuern eine Vielzahl von Funktionen, von den täglichen Schwankungen der Wachheit über die Körpertemperatur und den Stoffwechsel bis hin zur Ausschüttung von Hormonen.

Sie steuern den Zeitpunkt des Schlafs und sorgen dafür, dass Sie nachts schläfrig sind und morgens ohne Wecker aufwachen.

Die meisten zirkadianen Rhythmen werden von der biologischen Uhr des Körpers gesteuert, die auf einem rund 24-stündigen Tag basiert. Die zirkadianen Rhythmen synchronisieren sich mit Hinweisen aus der Umwelt (Licht, Temperatur) auf die tatsächliche Tageszeit, aber sie laufen auch ohne diese Hinweise weiter.

Die Schlaf-Wach-Homöostase überwacht das Schlafbedürfnis. Der homöostatische Schlaftrieb erinnert den Körper daran, nach einer bestimmten Zeit zu schlafen und reguliert die Schlafintensität. Dieser Schlaftrieb wird mit jeder Stunde, die man wach ist, stärker und bewirkt, dass man nach einer Zeit des Schlafentzugs länger und tiefer schläft.

Zu den Faktoren, die den Schlaf-Wach-Bedarf beeinflussen, gehören Erkrankungen, Medikamente, Stress, die Schlafumgebung sowie das, was Menschen essen und trinken.

Den vielleicht größten Einfluss hat die Lichtexposition. Spezialisierte Zellen in der Netzhaut der Augen verarbeiten das Licht und teilen dem Gehirn mit, ob es Tag oder Nacht ist, und können den Schlaf-Wach-Zyklus beschleunigen oder verzögern. Lichtexposition kann das Einschlafen und das Wiedereinschlafen nach dem Aufwachen erschweren.

Nachtschichtarbeiter haben oft Probleme, vor dem Schlafengehen einzuschlafen und auch bei der Arbeit wach zu bleiben, weil ihr natürlicher zirkadianer Rhythmus und Schlaf-Wach-Rhythmus gestört ist. Bei einem Jetlag gerät der zirkadiane Rhythmus aus dem Takt, wenn man in eine andere Zeitzone fliegt, so dass die innere Uhr und die tatsächliche Uhr nicht mehr übereinstimmen.

Wie viel Schlaf braucht man?

Das Schlafbedürfnis und die Schlafgewohnheiten ändern sich mit zunehmendem Alter, was jedoch bei Personen gleichen Alters sehr unterschiedlich ist.

Es gibt keine magische „Anzahl von Schlafstunden“, die für alle Menschen desselben Alters gilt. Babys schlafen anfangs bis zu 16 bis 18 Stunden pro Tag, was Wachstum und Entwicklung (insbesondere des Gehirns) fördern kann.

• Kinder und Jugendliche im Schulalter brauchen im Durchschnitt etwa 9,5 Stunden Schlaf pro Nacht.

Die meisten Erwachsenen brauchen 7 bis 9 Stunden Schlaf pro Nacht, aber nach dem 60. Lebensjahr ist der nächtliche Schlaf tendenziell kürzer, leichter und wird durch mehrfaches Aufwachen unterbrochen. Ältere Menschen nehmen auch häufiger Medikamente ein, die den Schlaf beeinträchtigen.

• Im Allgemeinen bekommen die Menschen aufgrund längerer Arbeitszeiten und der Verfügbarkeit von Unterhaltungsangeboten und anderen Aktivitäten rund um die Uhr weniger Schlaf als sie benötigen.

Viele Menschen haben das Gefühl, dass sie den verpassten Schlaf am Wochenende „nachholen“ können, aber je nachdem, wie sehr sie unter Schlafmangel leiden, ist ein längerer Schlaf am Wochenende möglicherweise nicht ausreichend.

Träumen

Jeder Mensch träumt. Man verbringt jede Nacht etwa 2 Stunden mit Träumen, kann sich aber an die meisten Träume nicht erinnern.

Der genaue Zweck des Träumens ist nicht bekannt, aber das Träumen kann dabei helfen, Gefühle zu verarbeiten. Ereignisse des Tages dringen oft während des Schlafs in die Gedanken ein, und Menschen, die unter Stress oder Angst leiden, haben eher beängstigende Träume.

Träume können in allen Schlafstadien auftreten, sind aber in der Regel im REM-Schlaf am lebhaftesten. Manche Menschen träumen in Farbe, während andere sich nur an Träume in Schwarz-Weiß erinnern.

Die Rolle von Genen und Neurotransmittern

Chemische Signale zum Schlafen    

Cluster von schlaffördernden Neuronen in vielen Teilen des Gehirns werden aktiver, wenn wir uns bettfertig machen.

Nervensignalgebende Chemikalien, sogenannte Neurotransmitter, können die Aktivität von Zellen, die Erregung oder Entspannung signalisieren, „abschalten“ oder dämpfen. GABA wird mit Schlaf, Muskelentspannung und Beruhigung in Verbindung gebracht.

Noradrenalin und Orexin (auch Hypocretin genannt) halten einige Teile des Gehirns aktiv, während wir wach sind. Weitere Neurotransmitter, die Schlaf und Wachsein beeinflussen, sind Acetylcholin, Histamin, Adrenalin, Cortisol und Serotonin.

Gene und Schlaf

Gene spielen möglicherweise eine wichtige Rolle dabei, wie viel Schlaf wir brauchen.

Wissenschaftler haben mehrere Gene identifiziert, die mit Schlaf und Schlafstörungen zu tun haben, darunter Gene, die die Erregbarkeit von Neuronen steuern, und „Uhr“-Gene wie Per, tim und Cry, die unsere zirkadianen Rhythmen und den Zeitpunkt des Schlafs beeinflussen.

In genomweiten Assoziationsstudien wurden Stellen auf verschiedenen Chromosomen ermittelt, die unsere Anfälligkeit für Schlafstörungen erhöhen.  Außerdem wurden verschiedene Gene mit Schlafstörungen wie der familiären fortgeschrittenen Schlafphasenstörung, Narkolepsie und dem Restless-Legs-Syndrom in Verbindung gebracht.

Einige der Gene, die in der Großhirnrinde und anderen Hirnregionen exprimiert werden, verändern ihre Expression zwischen Schlaf und Wachzustand. Verschiedene genetische Modelle – darunter der Wurm, die Fruchtfliege und der Zebrafisch – helfen den Wissenschaftlern, molekulare Mechanismen und genetische Varianten zu identifizieren, die an normalem Schlaf und Schlafstörungen beteiligt sind.

• Weitere Forschungsarbeiten werden zu einem besseren Verständnis der vererbten Schlafmuster und der Risiken von zirkadianen und Schlafstörungen führen.

Schlafstudien

Ärzte können ein Polysomnogramm oder einen anderen Test empfehlen, um eine Schlafstörung zu diagnostizieren. Bei einem Polysomnogramm verbringt man normalerweise eine Nacht in einem Schlaflabor oder Schlafzentrum.

Dabei werden die Atmung, der Sauerstoffgehalt, die Augen- und Gliedmaßenbewegungen, die Herzfrequenz und die Gehirnströme während der gesamten Nacht aufgezeichnet.

Der Schlaf wird auch auf Video und Audio aufgezeichnet. Anhand der Daten kann ein Schlafspezialist feststellen, ob man die verschiedenen Schlafstadien erreicht und richtig durchläuft. Die Ergebnisse können dazu dienen, einen Behandlungsplan zu erstellen oder festzustellen, ob weitere Tests erforderlich sind.

Schlafüberwachung durch intelligente Technologie

Millionen von Menschen nutzen Smartphone-Apps, Nachttischmonitore und Wearables (einschließlich Armbänder, Smartwatches und Stirnbänder), um informell Daten über ihren Schlaf zu sammeln und zu analysieren.

Intelligente Technologien können Geräusche und Bewegungen während des Schlafs aufzeichnen, die geschlafenen Stunden protokollieren und Herzschlag und Atmung überwachen.

Mithilfe einer Begleit-App können die Daten von einigen Geräten mit einem Smartphone oder Tablet synchronisiert oder auf einen PC hochgeladen werden. Andere Apps und Geräte erzeugen weißes Rauschen, Licht, das die Melatoninproduktion anregt, und sanfte Vibrationen, die uns beim Einschlafen und Aufwachen helfen.

Tipps für einen erholsamen Schlaf

Ausreichend Schlaf ist gut für die Gesundheit. Hier sind ein paar Tipps, wie Sie Ihren Schlaf verbessern können:

Legen Sie einen Zeitplan fest – gehen Sie jeden Tag zur gleichen Zeit zu Bett und wachen Sie auf.

Bewegen Sie sich täglich 20 bis 30 Minuten, aber nicht später als ein paar Stunden vor dem Schlafengehen.

Vermeiden Sie Koffein und Nikotin am späten Abend und alkoholische Getränke vor dem Schlafengehen.

Entspannen Sie sich vor dem Schlafengehen – versuchen Sie es mit einem warmen Bad, Lesen oder einer anderen entspannenden Übung.

Schaffen Sie einen Raum zum Schlafen – vermeiden Sie helles Licht und laute Geräusche, sorgen Sie für eine angenehme Raumtemperatur und verzichten Sie auf Fernsehen und Computer im Schlafzimmer.

Bleiben Sie nicht wach im Bett liegen. Schlafstörungen: Studie zu Risiken und was bei Schlafproblemen hilftWenn Sie nicht einschlafen können, tun Sie etwas anderes, z. B. lesen oder Musik hören, bis Sie sich müde fühlen.

Suchen Sie einen Arzt auf, wenn Sie Schlafprobleme haben oder sich tagsüber ungewöhnlich müde fühlen. Die meisten Schlafstörungen können wirksam behandelt werden.

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