Was eine schlaflose Nacht mit dem Körper und der Psyche macht: Forschungsergebnisse zeigen, dass eine schlaflose Nacht Depressionen über mehrere Tage hinweg schnell umkehren kann.
ÜBERSICHT
Der „Punch-drunk“-Effekt
- Die meisten Menschen, die schon einmal eine Nacht lang nicht geschlafen haben, kennen das Gefühl müde und zugleich aufgedreht zu sein. Obwohl der Körper körperlich erschöpft ist, fühlt sich das Gehirn überschwänglich, überdreht und fast schon schwindelig (benommen).
Neurobiologen der Northwestern University haben nun herausgefunden, was die Ursache für diesen so genannten „Punch-drunk“-Effekt ist. In ihrer Studie führten die Wissenschaftler bei Mäusen einen leichten, akuten Schlafentzug herbei und untersuchten anschließend ihr Verhalten und ihre Gehirnaktivität.
Während des akuten Schlafentzuges wurde nicht nur mehr Dopamin ausgeschüttet, sondern auch die synaptische Plastizität erhöht – das Gehirn wurde buchstäblich neu verdrahtet, um die ausgelassene Stimmung für die nächsten Tage aufrechtzuerhalten.
Diese neuen Erkenntnisse könnten den Forschern helfen, besser zu verstehen, wie sich Stimmungszustände auf natürliche Weise verändern. Sie könnten auch zu einem besseren Verständnis der Wirkungsweise von schnell wirkenden Antidepressiva (wie Ketamin) führen und den Forschern helfen, bisher unbekannte Angriffspunkte für neue Antidepressiva zu finden.
- Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht. Mingzheng Wu, Postdoktorand an der Northwestern University, ist der Erstautor der Studie, Professor Yevgenia Kozorovitskiy der korrespondierende Autor.
Chronischer Schlafmangel ist gut erforscht, und seine schädlichen Auswirkungen sind umfassend dokumentiert, erklärt Kozorovitskiy.
- Kozorovitskiy, Experte für Neuroplastizität, ist Associate Professor für Neurobiologie und Irving M. Klotz Professor am Northwestern’s Weinberg College of Arts and Sciences.
Kurzfristiger Schlafmangel, wie er beispielsweise bei Studierenden auftritt, die vor einer Prüfung die ganze Nacht durchmachen, ist dagegen weniger bekannt.
In dieser Studie wurde festgestellt, dass Schlafentzug eine starke antidepressive Wirkung hat und das Gehirn umstrukturiert. Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, wie beiläufige Aktivitäten wie eine schlaflose Nacht das Gehirn in nur wenigen Stunden grundlegend verändern können.
Anzeichen für Schlafverlust
Die Wissenschaft weiß seit langem, dass akute Schlafstörungen mit Veränderungen der Befindlichkeit und des Verhaltens einhergehen. Veränderungen des Schlafs und der zirkadianen Rhythmen bei den Betroffenen können beispielsweise Manien auslösen oder gelegentlich depressive Episoden umkehren.
Interessanterweise fühlen sich Stimmungsschwankungen nach akutem Schlafverlust so real an, dass sie sogar bei gesunden Menschen auftreten, so Wu. Die genauen Mechanismen im Gehirn, die zu diesen Effekten führen, sind jedoch noch nicht ausreichend bekannt.
Um diese Mechanismen zu erforschen, entwickelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein neues Experiment, um bei Mäusen, die keine genetische Veranlagung für menschliche Stimmungsstörungen haben, akuten Schlafverlust herbeizuführen.
Die Versuchsanordnung musste einerseits sanft genug sein, um die Tiere nicht zu sehr zu stressen, andererseits aber auch unangenehm genug, um sie am Einschlafen zu hindern.
Nach einer schlaflosen Nacht veränderte sich das Verhalten der Tiere und sie wurden aggressiver, hyperaktiver und hypersexueller als die Kontrolltiere, die eine normale Nachtruhe hatten.
Mit optischen und genetisch kodierten Instrumenten maßen die Forscher die Aktivität der Dopamin-Neuronen, die für die Belohnungsreaktion des Gehirns verantwortlich sind. Sie stellten fest, dass die Aktivität bei den Tieren während des kurzen Schlafentzuges höher war.
- Die Forscherinnen und Forscher waren neugierig, welche spezifischen Hirnregionen für die Verhaltensänderungen verantwortlich sind. Laut Kozorovitskiy wollten sie herausfinden, ob es sich um ein starkes Signal handelte, das das gesamte Gehirn beeinflusste, oder um etwas Spezifischeres.
Antidepressive Wirkung und Dopaminfreisetzung
Die Forscher der Northwestern University untersuchten daraufhin vier Regionen des Gehirns, die für die Freisetzung von Dopamin verantwortlich sind: den präfrontalen Kortex, den Nucleus accumbens, den Hypothalamus und das dorsale Striatum.
Bei der Beobachtung der Dopaminfreisetzung in diesen Bereichen nach akutem Schlafentzug stellten die Wissenschaftler fest, dass drei der vier Bereiche (präfrontaler Kortex, Nucleus accumbens und Hypothalamus) beteiligt waren.
- Um die Ergebnisse weiter einzugrenzen, schaltete das Forscherteam die Dopaminreaktionen systematisch aus.
Die antidepressive Wirkung verschwand nur, wenn die Forscher die Dopaminreaktion im medialen präfrontalen Kortex ausschalteten.
Im Gegensatz dazu schienen der Nucleus accumbens und der Hypothalamus am stärksten an der Hyperaktivität beteiligt zu sein, aber weniger an der antidepressiven Wirkung.
Die antidepressive Wirkung blieb nach Angaben der Studienautoren auch dann erhalten, wenn die Dopamin-Eingänge im präfrontalen Kortex ausgeschaltet wurden. Das bedeutet, dass der präfrontale Kortex ein klinisch relevanter Bereich für die Suche nach therapeutischen Zielen ist.
Es bestätigt aber auch die Idee, die sich in letzter Zeit auf diesem Gebiet entwickelt hat: Dopamin-Neuronen spielen sehr wichtige, aber sehr unterschiedliche Rollen im Gehirn. Sie sind keine monolithische Ansammlung, die einfach nur Belohnungen vorhersagt.
Erhöhte Neuroplastizität
Während die meisten Verhaltensweisen (wie Hyperaktivität und gesteigerte Sexualität) innerhalb weniger Stunden nach dem akuten Schlafentzug verschwanden, hielt die antidepressive Wirkung noch mehrere Tage an. Dies deutet darauf hin, dass die synaptische Plastizität im präfrontalen Kortex erhöht sein könnte.
- Als Kozorovitskiy und sein Forschungsteam einzelne Nervenzellen untersuchten, stellten sie genau dies fest.
Als die Forscher die Synapsen mit einem genetisch kodierten Werkzeug demontierten, verschwand der antidepressive Effekt.
Ist die Wirkung von Schlafentzug ein evolutionärer Schutzmechanismus?
Auch wenn die Forscher noch nicht genau wissen, warum Schlafmangel diesen Effekt im Gehirn auslöst, vermutet Kozorovitskiy, dass die Evolution eine Rolle spielt.
Es ist klar, dass akuter Schlafentzug irgendwie aktivierend auf einen Organismus wirkt, so der Wissenschaftler. Man kann sich bestimmte Situationen vorstellen, in denen ein Raubtier oder eine andere Gefahr droht, in denen man eine Kombination aus relativ hoher Leistungsfähigkeit und der Fähigkeit, den Schlaf zu verzögern, benötigt.
Kozorovitskiy ist der Ansicht, dass dies etwas sein könnte, was man hier beobachtet. Wenn man routinemäßig zu wenig schläft, treten verschiedene chronische Effekte auf, die alle schädlich sind. Man kann sich aber auch Situationen vorstellen, in denen es vorteilhaft ist, für eine gewisse Zeit sehr wach zu sein.
- Allerdings warnt Kozorovitskiy auch davor, einfach die ganze Nacht durchzumachen, um eine getrübte Stimmungslage aufzuhellen.
Die antidepressive Wirkung sei nur vorübergehend, und man wisse, wie wichtig eine gute Nachtruhe sei.
Kozorovitskiy hält es für besser, ins Fitnessstudio zu gehen oder einen schönen Spaziergang zu machen. Dieses neue Wissen ist vielmehr von Bedeutung wenn es darum geht, das richtige Antidepressivum für eine Person zu finden.
Stimmungsaufhellung nach einer Nacht ohne Schlaf
Zu ähnlichen Ergebnissen kommt eine weitere Studie, die in diesem Zusammenhang am Menschen durchgeführt wurde.
In dieser Forschungsarbeit unter Leitung der Perelman School of Medicine der University of Pennsylvania in Philadelphia wurde das Phänomen untersucht, dass Schlafentzug bei depressiven Patientinnen und Patienten zu einer Stimmungsaufhellung führt.
Das Forscherteam kartierte mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie die Aktivität von Hirnregionen im Ruhezustand, um herauszufinden, warum manche Menschen in einem ansonsten negativen Gesundheitszustand einen gesunden Schub erhalten.
Die Studie zeigt, dass eine Nacht völligen Schlafentzuges die Konnektivität (Vernetzung) der Amygdala mit dem anterioren cingulären Kortex erhöht, was bei einigen gesunden und depressiven Personen mit einer Verbesserung der Stimmung verbunden war.
In Schlafentzug-Experimenten mit 38 gesunden Versuchspersonen, 30 Patientinnen und Patienten mit schweren depressiven Störungen und 16 Kontrollpersonen, die regelmäßig schliefen, untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen von Schlafentzug auf die Stimmung und die funktionellen Konnektivitätsnetzwerke.
Wie depressive Symptome unterdrückt werden können
Wissenschaftler haben zudem einen Mechanismus entdeckt, der durch Alltagsstress ausgelöste depressive Symptome unterdrückt
Forscherinnen und Forscher des Department of Anatomy, College of Medicine, Korea University ist es gelungen den Mechanismus zu identifizieren, der durch Stress ausgelöste (induzierte) depressive Symptome unterdrückt, indem sie die Kontrolle des neuronalen Netzwerks von Spurenaminen in der lateralen Habenula und die Analyse depressiven Verhaltens untersuchten.
- Spurenamine sind biogene Amine, die durch die Decarboxylierung aromatischer Aminosäuren entstehen. Wie der Name schon sagt, kommen sie im Körper nur in geringen Mengen vor.
- Die Habenula ist eine Hirnstruktur, die zum Zwischenhirn (Epithalamus) gehört. Die Habenula wird grob in mediale und laterale Habenula unterteilt.
Bei alltäglichem Stress schüttet die laterale Habenula zum Ausgleich der Aktivierung der glutamatergen Neuronen Spurenamine aus und es treten keine depressiven Symptome auf.
Bei anhaltendem Stress hingegen überwiegt die glutamaterge Signalübertragung die spurenaminerge Signalübertragung und es kommt zu depressiven Symptomen.
Damit konnten die Forschenden bestätigen, dass die aminerge Spurensignalisierung als ein inhärentes System fungiert, das die Wirkung der Aktivierung glutamaterger Neuronen in alltäglichen Stresssituationen ausgleicht.
Laut dem Leiter des Forschungsteams, Professor Hyun Kim, hat die Studie gezeigt, dass die aminerge Spurensignalisierung in der lateralen Habenula als inhärentes System dient, das die Auswirkungen der Aktivierung glutamaterger Neuronen kontrolliert.
Quellen
- Mingzheng Wu et al, Dopamine pathways mediating affective state transitions after sleep loss, Neuron (2023). DOI: 10.1016/j.neuron.2023.10.002. www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00758-4
- Soo Hyun Yang et al, Neural mechanism of acute stress regulation by trace aminergic signalling in the lateral habenula in male mice, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38180-7
- Ya Chai et al, Enhanced amygdala–cingulate connectivity associates with better mood in both healthy and depressive individuals after sleep deprivation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2214505120
vgt
⊕ Dieser Beitrag wurde auf der Grundlage wissenschaftlicher Fachliteratur und fundierter empirischer Studien und Quellen erstellt und in einem mehrstufigen Prozess überprüft.
⊕ Wichtiger Hinweis: 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!
