Schlaf ist ein wichtiger Teil des Tagesablaufs – Sie verbringen etwa ein Drittel Ihrer Zeit damit. Guter Schlaf – und zur richtigen Zeit genug davon zu bekommen – ist genauso überlebenswichtig wie Nahrung und Wasser.
Ohne Schlaf können Sie die Nervenbahnen in Ihrem Gehirn nicht bilden oder aufrechterhalten, mit denen Sie lernen und neue Erinnerungen schaffen können, und es ist schwieriger, sich zu konzentrieren und schnell zu reagieren.
Schlaf ist wichtig für eine Reihe von Gehirnfunktionen, einschließlich der Art und Weise, wie Nervenzellen (Neuronen) miteinander kommunizieren. Tatsächlich bleiben Ihr Gehirn und Ihr Körper bemerkenswert aktiv, während Sie schlafen. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Schlaf eine Haushaltsrolle spielt, die Giftstoffe in Ihrem Gehirn entfernt, die sich ansammeln, während Sie wach sind.
Jeder braucht Schlaf, aber sein biologischer Zweck bleibt ein Rätsel. Schlaf beeinflusst fast jede Art von Gewebe und System im Körper – von Gehirn, Herz und Lunge bis hin zu Stoffwechsel, Immunfunktion, Stimmung und Krankheitsresistenz. Die Forschung zeigt, dass chronischer Schlafmangel oder schlechte Schlafqualität das Risiko für Erkrankungen wie Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Depressionen und Fettleibigkeit erhöht.
Schlaf ist ein komplexer und dynamischer Prozess, der Ihre Funktion in einer Weise beeinflusst, die Wissenschaftler jetzt zu verstehen beginnen. Dieser Beitrag beschreibt, wie Ihr Schlafbedürfnis reguliert wird und was dabei im Schlaf im Gehirn passiert.
ÜBERSICHT
Anatomie des Schlafes
Mehrere Strukturen im Gehirn sind am Schlaf beteiligt. Der Hypothalamus, eine erdnussgroße Struktur tief im Gehirn, enthält Gruppen von Nervenzellen, die als Kontrollzentren fungieren, die Schlaf und Erregung beeinflussen.
Innerhalb des Hypothalamus befindet sich der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) – Ansammlungen von Tausenden von Zellen, die Informationen über die Lichteinwirkung direkt von den Augen erhalten und Ihren Verhaltensrhythmus steuern. Einige Menschen mit Schäden am SCN schlafen den ganzen Tag über unregelmäßig, weil sie ihren circadianen Rhythmus nicht mit dem Hell-Dunkel-Zyklus in Einklang bringen können. Die meisten blinden Menschen behalten eine gewisse Fähigkeit, Licht wahrzunehmen und sind in der Lage, ihren Schlaf-Wach-Zyklus zu modifizieren.
Der Hirnstamm an der Basis des Gehirns kommuniziert mit dem Hypothalamus, um die Übergänge zwischen Wachen und Schlafen 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. Auch der Hirnstamm (insbesondere Pons und Medulla) spielt im REM-Schlaf eine besondere Rolle; Es sendet Signale zur Entspannung der Muskeln, die für die Körperhaltung und die Bewegungen der Gliedmaßen unerlässlich sind, damit wir unsere Träume nicht ausleben.
Der Thalamus fungiert als Relais für Informationen von den Sinnen zur Großhirnrinde (die Hülle des Gehirns, die Informationen aus dem Kurz- und Langzeitgedächtnis interpretiert und verarbeitet). Während der meisten Schlafphasen wird der Thalamus ruhig, sodass Sie die Außenwelt abschalten können. Aber während des REM-Schlafs ist der Thalamus aktiv und sendet dem Kortex Bilder, Geräusche und andere Empfindungen, die unsere Träume füllen.
Die Zirbeldrüse, die sich in den beiden Hemisphären des Gehirns befindet, empfängt Signale vom SCN und erhöht die Produktion des Hormons Melatonin, das hilft, Sie einzuschlafen, sobald die Lichter ausgehen. Menschen, die ihr Augenlicht verloren haben und ihren natürlichen Wach-Schlaf-Zyklus nicht mit natürlichem Licht koordinieren können, können ihre Schlafmuster stabilisieren, indem sie jeden Tag kleine Mengen Melatonin zur gleichen Zeit einnehmen.
- Wissenschaftler glauben, dass Melatonin-Spitzen und -Täler im Laufe der Zeit wichtig sind, um den circadianen Rhythmus des Körpers an den äußeren Zyklus von Licht und Dunkelheit anzupassen.
Das basale Vorderhirn nahe der Vorder- und Unterseite des Gehirns fördert auch Schlaf und Wachheit, während ein Teil des Mittelhirns als Erregungssystem fungiert. Die Freisetzung von Adenosin (ein chemisches Nebenprodukt des zellulären Energieverbrauchs) aus Zellen im basalen Vorderhirn und wahrscheinlich anderen Regionen unterstützt Ihren Schlaftrieb. Koffein wirkt 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.
Was sind die verschiedenen Schlafstadien und -Mechanismen?
Die verschiedenen Schlafstadien
Es gibt zwei grundlegende Arten von Schlaf: Rapid Eye Movement (REM)-Schlaf und Nicht-REM-Schlaf (der drei verschiedene Phasen hat). Jedes ist mit spezifischen Gehirnwellen und neuronaler Aktivität verbunden. In einer typischen Nacht durchlaufen Sie mehrmals alle Phasen des Nicht-REM- und REM-Schlafs, wobei gegen Morgen zunehmend längere und tiefere REM-Phasen auftreten.
Stufe 1 Non-REM-Schlaf ist der Übergang vom Wachzustand zum Schlaf. Während dieser kurzen Periode (mehrere Minuten) mit relativ leichtem Schlaf verlangsamen sich Ihr Herzschlag, Ihre Atmung und Ihre Augenbewegungen, und Ihre Muskeln entspannen sich mit gelegentlichen Zuckungen. Ihre Gehirnwellen beginnen sich von ihren Tageswachheitsmustern zu verlangsamen.
Stufe 2 Non-REM-Schlaf ist eine Phase des leichten Schlafs, bevor Sie in den tieferen Schlaf eintreten. Ihr Herzschlag und Ihre Atmung verlangsamen sich und die Muskeln entspannen sich noch weiter. Ihre Körpertemperatur sinkt und die Augenbewegungen hören auf.
Die Gehirnwellenaktivität verlangsamt sich, ist jedoch durch kurze Ausbrüche elektrischer Aktivität gekennzeichnet. Sie verbringen mehr Ihrer wiederholten Schlafzyklen im Schlafstadium 2 als in anderen Schlafstadien.
Stufe 3 Non-REM-Schlaf ist die Tiefschlafphase, die Sie benötigen, um sich morgens erfrischt zu fühlen. Es tritt in längeren Perioden während der ersten Hälfte der Nacht auf. Ihr Herzschlag und Ihre Atmung verlangsamen sich während des Schlafs auf das niedrigste Niveau. Ihre Muskeln sind entspannt und es kann schwierig sein, Sie aufzuwecken. Gehirnwellen werden noch langsamer.
Der REM-Schlaf
Der REM-Schlaf tritt zum ersten Mal etwa 90 Minuten nach dem Einschlafen auf. Ihre Augen bewegen sich hinter geschlossenen Augenlidern schnell von einer Seite zur anderen. Die gemischtfrequente Gehirnwellenaktivität nähert sich der im Wachzustand beobachteten an. Ihre Atmung wird schneller und unregelmäßiger, und Ihre Herzfrequenz und Ihr Blutdruck steigen auf fast wache Werte.
Die meisten Träume treten während des REM-Schlafs auf, obwohl einige auch im Nicht-REM-Schlaf auftreten können. Ihre Arm- und Beinmuskulatur wird vorübergehend gelähmt, was Sie daran hindert, Ihre Träume auszuleben. Mit zunehmendem Alter schläfst du weniger Zeit im REM-Schlaf. Die Gedächtniskonsolidierung erfordert höchstwahrscheinlich sowohl Nicht-REM- als auch REM-Schlaf.
Schlafmechanismen
Zwei interne biologische Mechanismen – circadianer Rhythmus und Homöostase – arbeiten zusammen, um zu regulieren, wann Sie wach sind und wann Sie schlafen.
Zirkadiane Rhythmen steuern eine Vielzahl von Funktionen, von täglichen Schwankungen im Wachzustand bis hin zu Körpertemperatur, Stoffwechsel und der Freisetzung von Hormonen. Sie steuern Ihren Schlafrhythmus und bewirken, dass Sie nachts schläfrig sind und dazu neigen, morgens ohne Wecker aufzuwachen.
Die biologische Uhr Ihres Körpers, die auf einem ungefähr 24-Stunden-Tag basiert, steuert die meisten zirkadianen Rhythmen. Zirkadiane Rhythmen synchronisieren sich mit Umgebungshinweisen (Licht, Temperatur) über die tatsächliche Tageszeit, aber sie setzen sich auch ohne Hinweise fort.
Die biologische Uhr Ihres Körpers basiert auf einem 24-Stunden-Tag und steuert die meisten zirkadianen Rhythmen. Diese Rhythmen beeinflussen eine Vielzahl von Funktionen, einschließlich der Körpertemperatur (dargestellt als weiße Linie in der obigen Grafik).
Melatonin – ein Hormon, das von der Zirbeldrüse freigesetzt wird – hilft Ihnen, sich schläfrig zu fühlen, wenn die Lichter ausgehen. Die Spitzen und Täler von Melatonin (oben als goldene Linie dargestellt) sind wichtig, um den circadianen Rhythmus des Körpers an den äußeren Zyklus von Licht und Dunkelheit anzupassen.
Die Schlaf-Wach-Homöostase überwacht Ihr Schlafbedürfnis. Der homöostatische Schlaftrieb erinnert den Körper nach einer gewissen Zeit an den Schlaf und reguliert die Schlafintensität. Dieser Schlaftrieb wird mit jeder Stunde, in der Sie wach sind, stärker und führt dazu, dass Sie nach einer Phase des Schlafentzugs länger und tiefer schlafen.
Zu den Faktoren, die Ihre Schlaf-Wach-Bedürfnisse beeinflussen, gehören Erkrankungen, Medikamente, Stress, die Schlafumgebung und was Sie essen und trinken. Der vielleicht größte Einfluss ist die Lichteinwirkung. Spezialisierte Zellen in der Netzhaut Ihrer Augen verarbeiten Licht und teilen dem Gehirn mit, ob es Tag oder Nacht ist, und können unseren Schlaf-Wach-Zyklus vorverlegen oder verzögern. Lichteinwirkung kann das Einschlafen und Wiedereinschlafen nach dem Aufwachen erschweren.
Nachtschichtarbeiter haben oft Probleme beim Einschlafen, wenn sie zu Bett gehen, und haben auch Probleme, bei der Arbeit wach zu bleiben, weil ihr natürlicher zirkadianer Rhythmus und Schlaf-Wach-Rhythmus gestört sind. Im Fall von Jetlag geraten circadiane Rhythmen aus dem Takt mit der Tageszeit, wenn Menschen in eine andere Zeitzone fliegen, was zu einer Diskrepanz zwischen ihrer inneren Uhr und der tatsächlichen Uhr führt.
Wie viel Schlaf brauchen Sie?
Der Schlafbedarf ändert sich mit dem Alter, wie in der obigen Tabelle dargestellt. Anfangs schlafen Babys 16-18 Stunden am Tag. Kinder und Jugendliche im Schulalter brauchen etwa 9,5 Stunden Schlaf pro Nacht. Die meisten Erwachsenen benötigen nachts 7-9 Stunden Schlaf. Ältere Erwachsene (ab 60 Jahren) neigen jedoch dazu, nachts kürzer zu schlafen.
Ihr Schlafbedürfnis und Ihre Schlafmuster ändern sich mit zunehmendem Alter, aber dies variiert erheblich zwischen Personen im gleichen Alter. Es gibt keine magische „Anzahl an Schlafstunden“, die für alle im gleichen Alter funktioniert. Babys schlafen anfangs 16 bis 18 Stunden pro Tag, was Wachstum und Entwicklung (insbesondere des Gehirns) fördern kann.
Kinder und Jugendliche im Schulalter brauchen im Schnitt etwa 9,5 Stunden Schlaf pro Nacht. Die meisten Erwachsenen brauchen 7-9 Stunden Schlaf pro Nacht, aber nach dem 60. Lebensjahr ist der Nachtschlaf tendenziell kürzer, leichter und wird durch mehrfaches Aufwachen unterbrochen. Ältere Menschen nehmen auch eher Medikamente ein, die den Schlaf stören.
Im Allgemeinen bekommen die Menschen aufgrund längerer Arbeitszeiten und der Verfügbarkeit von Unterhaltung und anderen Aktivitäten rund um die Uhr weniger Schlaf als nötig.
Viele Menschen haben das Gefühl, dass sie den versäumten Schlaf am Wochenende „nachholen“ können, aber je nachdem, wie wenig Schlaf sie haben, ist längeres Schlafen am Wochenende möglicherweise nicht ausreichend.
Träumen und Schlaf-Tracking
Jeder träumt. Sie verbringen etwa 2 Stunden jede Nacht mit Träumen, erinnern sich aber möglicherweise nicht an die meisten Ihrer Träume. Sein genauer Zweck ist nicht bekannt, aber das Träumen kann Ihnen helfen, Ihre Emotionen zu verarbeiten.
Ereignisse des Tages dringen oft während des Schlafs in Ihre Gedanken ein, und Menschen, die unter Stress oder Angst leiden, haben eher beängstigende Träume. Träume können in allen Schlafstadien erlebt werden, sind aber normalerweise im REM-Schlaf am lebhaftesten. Manche Menschen träumen in Farbe, andere erinnern sich nur an schwarz-weiße Träume.
Überwachung des Schlafs durch intelligente Technologie
Millionen von Menschen nutzen Smartphone-Apps, Bettmonitore und tragbare Gegenstände (einschließlich Armbänder, Smartwatches und Stirnbänder), um informell Daten über ihren Schlaf zu sammeln und zu analysieren. Intelligente Technologie kann Geräusche und Bewegungen während des Schlafs aufzeichnen, Schlafstunden protokollieren und Herzschlag und Atmung überwachen.
Mit einer begleitenden App können Daten von einigen Geräten mit einem Smartphone oder Tablet synchronisiert oder auf einen PC hochgeladen werden. Andere Apps und Geräte erzeugen weißes Rauschen, erzeugen Licht, das die Melatoninproduktion anregt, und verwenden sanfte Vibrationen, um uns beim Einschlafen und Aufwachen zu helfen.
Welche Rolle spielen Gene und Neurotransmitter?
Chemische Signale zum Schlafen
Cluster von schlaffördernden Neuronen in vielen Teilen des Gehirns werden aktiver, wenn wir uns bettfertig machen. Nervensignalisierende Chemikalien, sogenannte Neurotransmitter, können die Aktivität von Zellen, die Erregung oder Entspannung signalisieren, „ausschalten“ oder dämpfen. GABA wird mit Schlaf, Muskelentspannung und Sedierung in Verbindung gebracht.
Norepinephrin und Orexin (auch Hypocretin genannt) halten einige Teile des Gehirns aktiv, während wir wach sind. Andere Neurotransmitter, die Schlaf und Wachheit prägen, sind Acetylcholin, Histamin, Adrenalin, Cortisol und Serotonin.
Gene und Schlaf
Gene können eine wichtige Rolle dabei spielen, wie viel Schlaf wir brauchen. Wissenschaftler haben mehrere Gene identifiziert, die an Schlaf und Schlafstörungen beteiligt sind, darunter Gene, die die Erregbarkeit von Neuronen steuern, und „Uhr“-Gene wie Per, tim und Crydie unseren zirkadianen Rhythmus und den Zeitpunkt des Schlafens beeinflussen.
Genomweite Assoziationsstudien haben Stellen auf verschiedenen Chromosomen identifiziert, die unsere Anfälligkeit für Schlafstörungen erhöhen. Auch wurden verschiedene Gene mit solchen Schlafstörungen wie der familiären fortgeschrittenen Schlafphasenstörung, der Narkolepsie und dem Restless-Legs-Syndrom identifiziert.
Einige der Gene, die in der Großhirnrinde und anderen Hirnarealen exprimiert werden, ändern ihr Expressionsniveau zwischen Schlaf und Wachzustand. Mehrere genetische Modelle – darunter der Wurm, die Fruchtfliege und der Zebrafisch – helfen Wissenschaftlern, molekulare Mechanismen und genetische Varianten zu identifizieren, die an normalem Schlaf und Schlafstörungen beteiligt sind. Zusätzliche Forschung wird ein besseres Verständnis von ererbten Schlafmustern und Risiken von zirkadianen und Schlafstörungen ermöglichen.
Schlafstudien
Ihr Arzt kann ein Polysomnogramm oder einen anderen Test empfehlen, um eine Schlafstörung zu diagnostizieren. Ein Polysomnogramm beinhaltet typischerweise die Übernachtung in einem Schlaflabor oder Schlafzentrum.
Es zeichnet Ihre Atmung, Sauerstoffwerte, Augen- und Gliedmaßenbewegungen, Herzfrequenz und Gehirnströme während der ganzen Nacht auf. Ihr Schlaf wird auch Video- und Audio aufgezeichnet. Die Daten können einem Schlafspezialisten dabei helfen festzustellen, ob Sie die verschiedenen Schlafstadien richtig erreichen und durchlaufen. Die Ergebnisse können verwendet werden, um einen Behandlungsplan zu entwickeln oder festzustellen, ob weitere Tests erforderlich sind.
Tipps für einen guten Schlaf
Ausreichend Schlaf ist gut für Ihre Gesundheit. Hier sind ein paar Tipps, um Ihren Schlaf zu verbessern:
- Legen Sie einen Zeitplan fest – gehen Sie jeden Tag zur gleichen Zeit ins Bett und stehen Sie zur gleichen Zeit auf.
- Treiben Sie täglich 20 bis 30 Minuten Sport, spätestens jedoch einige Stunden vor dem Schlafengehen.
- Vermeiden Sie Koffein und Nikotin spät am Tag und alkoholische Getränke vor dem Schlafengehen.
- Entspannen Sie sich vor dem Schlafengehen – versuchen Sie es mit einem warmen Bad, Lesen oder einer anderen entspannenden Routine.
- Schaffen Sie einen Raum zum Schlafen – vermeiden Sie grelles Licht und laute Geräusche, halten Sie den Raum auf einer angenehmen Temperatur und schauen Sie nicht fern oder haben Sie keinen Computer in Ihrem Schlafzimmer.
- Nicht wach im Bett liegen. Wenn Sie nicht einschlafen können, tun Sie etwas anderes, lesen oder hören Sie Musik, bis Sie sich müde fühlen.
- Suchen Sie einen Arzt auf, wenn Sie Schlafstörungen haben oder sich tagsüber ungewöhnlich müde fühlen. Die meisten Schlafstörungen lassen sich gut behandeln.
Weitere Forschung
Wissenschaftler lernen immer mehr über die Funktion und Regulierung des Schlafes. Ein Hauptaugenmerk der Forschung liegt auf dem Verständnis der Risiken, die mit chronischem Schlafmangel verbunden sind, und der Beziehung zwischen Schlaf und Krankheit.
Menschen mit chronischem Schlafmangel sind mit größerer Wahrscheinlichkeit übergewichtig, haben Schlaganfälle und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Infektionen und bestimmte Krebsarten als Menschen, die genug Schlaf bekommen. Schlafstörungen sind bei Menschen mit altersbedingten neurologischen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und der Parkinson-Krankheit häufig.
Es bleiben viele Geheimnisse über den Zusammenhang zwischen Schlaf und diesen Gesundheitsproblemen. Führt der Schlafmangel zu bestimmten Störungen oder verursachen bestimmte Krankheiten Schlafmangel? Diese und viele andere Fragen zum Thema Schlaf stellen die Grenzen der Schlafforschung dar.
Quellen
- Schlaf. Wikipedia 2023
- Healthy Sleep. Medlineplus 2023
- Sleep Disorders. Medlineplus 2023
Der Beitrag beschäftigt sich mit einem medizinischen Thema, einem Gesundheitsthema oder einem oder mehreren Krankheitsbildern. Dieser Artikel dient nicht der Selbst-Diagnose und ersetzt auch keine Diagnose durch einen Arzt oder Facharzt. Bitte lesen und beachten Sie hier auch den Hinweis zu Gesundheitsthemen!
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