Schlaf Teil 3: Die Funktion des Schlafs

Das erste was den meisten in den Sinn kommen wird, wenn man über diese Frage nachdenkt, ist, dass man Schlaf benötigt, um sich zu erholen und seine Energiereserven wieder aufzufüllen. Eine Idee, die auch Psycholog*innen, Mediziner*innen und Wissenschaftler*innen gekommen ist. Das ist aber nicht die einzige mögliche Funktion von Schlaf. Tatsächlich ist sich die Wissenschaft nicht einig, wozu genau der Schlaf eigentlich da ist. Es gibt viele verschiedene Theorien, die aber alle nicht jeden Aspekt des Schlafs erklären können oder zu denen es meist sehr uneindeutige Forschungsergebnisse gibt. Einige der prominenteren Theorien werden hier behandelt werden.

Es wurde schon lange überlegt, dass Schlaf einen großen Nutzen für uns haben muss. Zumindest evolutionär gesehen ist es ein langer Zeitraum, in dem man nicht essen oder trinken kann, sich nicht fortpflanzt und auch vergleichsweise wehrlos gegenüber Gefahren ist. Außerdem wäre es unwahrscheinlich, dass er sich sonst in nahezu allen Lebewesen manifestiert hätte. Um herauszufinden, worin genau dieser Nutzen besteht, hat man oft Proband*innen lange nicht schlafen lassen und untersucht, was sich im Vergleich zu weiterhin normal Schlafenden verändert hat. Dabei haben sich vor allem drei Auswirkungen der Deprivation gezeigt: Proband*innen berichten mehr negative Emotionen, sind schlechter in Vigilanztests und zeigen Leistungsbeeinträchtigungen bei komplexeren kognitiven Aufgaben. Auch sieht man häufig körperliche Auswirkungen des Schlafentzugs, darunter niedrigere Körpertemperaturen, höherer Blutdruck, reduzierte Immunfunktion und Schmerzschwellen und vieles anderes. Verhindert man spezifisch den REM-Schlaf, nimmt die Neigung eine REM-Phase zu beginnen immer mehr zu und in den nächsten Nächten findet mehr REM-Schlaf statt, was dafürspricht, dass der eine gesonderte Funktion, unabhängig vom Tiefschlaf, haben könnte.

Die meisten Theorien über die Schlaffunktion unterscheiden sich deutlich und die genaue biologische Funktion ist weiterhin ein Rätsel. Unumstritten ist aber, dass der Schlaf für uns Menschen lebenswichtig ist und ein Schlafentzug schwere kurz- und langfristige Konsequenzen hat. Im Folgenden werden verschiedene dieser Theorien kurz vorgestellt, wobei am Ende besonders der Zusammenhang von Schlaf und der Gedächtniskonsolidierung erläutert wird.

Schlaf ist wichtig für die Immunfunktion

Basis für diese Theorie ist, dass körpereigene Stoffe, die Einfluss auf die Immunantwort haben, auch den Schlaf verbessern. Außerdem gibt es Evidenz dafür, dass der Schlafverlust auch Immunparameter beeinflusst und dass der Schlaf sich während der Erholung von ansteckenden Krankheiten verändert. Solche Zusammenhänge haben die Vermutung nahegelegt, dass der Schlaf die Genesung von Krankheiten unterstützt. Nach der Theorie hätte sich Schlaf evolutionär durchgesetzt, da man so während einem Fieber, welches viel Energie verbraucht, durch ausgedehntes schlafen auch einiges an Energie einspart. Allerdings kann diese Theorie nicht alle Aspekte des Schlafs, wie zum Beispiel das fehlende Bewusstsein währenddessen, erklären.

Schlaf verringert den Kalorienbedarf

Man hat festgestellt, dass im Schlaf der Stoffwechsel heruntergefahren ist (was man zum Beispiel an der verringerten Körpertemperatur sieht). Die Idee hier ist, dass im Wachzustand die Energiereserven aufgebraucht werden. Um sie dann wieder aufzufüllen, muss der Energiebedarf des Körpers heruntergefahren werden – hier kommt dann der Schlaf ins Spiel.

Eine damit verwandte Theorie besagt, dass der Schlaf speziell die Energiereserven des Gehirns auffüllt. Ein Indiz dafür könnte sein, dass das Hirn im Schlaf zweimal so viel Glukose verbraucht wie im Wachzustand. Ein Problem an dieser Theorie ist, dass es (zumindest bisher) sehr schwierig ist, sie empirisch zu überprüfen. Mit dem Energieverbrauch des Gehirns hängen einige Enzyme zusammen, die sich teilweise auch alleine durch die Messung von ihnen schon verändern, sodass sie kaum objektiv in Studien erfasst werden können.

Schlaf nutzt der glymphatischen Funktion

Das glymphatische System soll dafür da sein, Abfallstoffe aus dem zentralen Nervensystem zu entsorgen. Im Wachzustand würden sich neurotoxische Substanzen sammeln, aber auch immer mehr Zellen, sodass irgendwann zu wenig Platz ist und ein Abtransport nötig wäre. Hierbei soll der Schlaf eine bedeutende Rolle spielen. Problematisch an der Theorie ist, dass sie in vielen Bereichen noch nicht ausreichend ausgearbeitet ist und einige Bereiche des Schlafs nicht erklären kann.

Schlaf vermindert Performanz- und Leistungseinbußen, die durch den Wachzustand hervorgerufen werden

Man hat gesehen, dass ein Schlafverlust zu kognitiven, aber auch behavioralen Leistungseinschränkungen führt. Die Idee ist, dass durch den Schlaf diese Einbußen wieder aufgeholt werden, sodass man zu einer optimalen Performanz zurückkehren kann. Dabei hat man stärkere Einbußen, je länger man wach war. Das gehört zu den regenerativen Theorien, die im Allgemeinen davon ausgehen, dass der Schlaf eine erholende Funktion hat und bestimmte Ressourcen, die tagsüber verbraucht werden, wieder auffüllt.

Schlaf ist wichtig für die Gedächtniskonsolidierung

Eine der verbreitesten Theorien ist, dass der Schlaf wichtig ist für die Gedächtniskonsolidierung, also für die langfristige Abspeicherung von Gedächtnisinhalten. Hier wurde lange fast ausschließlich der REM-Schlaf dafür verantwortlich gemacht und untersucht. Es gibt auch eine Fülle an Studien, die zeigen, dass nach Schlafentzug Lernleistungen geringer waren, beziehungsweise sich Menschen an weniger erinnert haben. Das betrifft sowohl das deklarative Gedächtnis, also persönliche Erinnerungen und Faktenwissen, als auch das prozedurale Gedächtnis, also das Wissen darüber, wie z.B. bestimmte Bewegungsabläufe funktionieren.

Inzwischen weiß man aber, dass mit dieser Annahme auch einige Probleme einhergehen. Wenn man speziell den Nutzen vom REM-Schlaf für das Gedächtnis untersucht hat, hat man dazu den REM-Schlaf immer wieder unterbunden, sobald er eingesetzt hat. Das geht allerdings auch mit Stress für die Versuchspersonen einher, wodurch nicht ganz klar ist, ob nicht eigentlich dieser Stress für die schlechtere Gedächtnisleistung verantwortlich ist. Außerdem gibt es auch zahlreiche Studien, die keinen Zusammenhang zwischen REM-Schlaf und Gedächtnisleistung finden, die aber oft nicht berücksichtigt wurden. Besonders gibt es Gegenbeispiele, die nicht zu den Annahmen der Theorie passen. Zum Beispiel gibt es bestimmte Antidepressiva, die den REM-Schlaf unterdrücken. Patient*innen, die diese Medikation einnehmen zeigen aber keine offensichtlichen Gedächtnisprobleme. Genauso ist es bei Patient*innen mit Hirnstammläsionen, bei denen der REM-Schlaf verhindert ist.

Die Evidenz, dass allein der REM-Schlaf zentral ist, dass Menschen lernen und Gedächtnisinhalte speichern können, ist bisher also nicht unbedingt überzeugend. Es gibt auch Annahmen, dass der REM-Schlaf wichtig ist, da das Gehirn nicht so lange am Stück im Tiefschlaf sein kann und dann weniger gut auf Gefahren reagieren könnte. Oder, dass er nötig ist, um Rezeptoren von bestimmten zellulären Prozessen wieder zu sensitivieren. Genau weiß man bisher aber noch nicht, welche Funktion der REM-Schlaf letztendlich hat.

Man hat sich aber auch angeschaut, welche Wirkung der Schlaf insgesamt, also nicht nur alleine die REM-Phase, auf die Gedächtnisleistung hat. Immerhin gibt es trotz all der oben genannten Kritik viele Studien, die hier Zusammenhänge finden. Eine Idee ist, dass das Schlafen wichtig für die Plastizität der Neuronen ist und so die Konsolidierung unterstützt. Dabei könnte es so sein, dass im Tiefschlaf die Informationen neu organisiert werden, sodass die neuen Inhalte in das bestehende Gedächtnis eingefügt wird, sowie neuronale Schaltkreise mehrmals reaktiviert werden, und der REM-Schlaf dann eher für die Stabilisierung wichtig ist. Aber auch hier gibt es gemischte Evidenz und einige Erklärungslücken, auch im Bezug auf die oben genannten Patient*innen, die bestimmte Antidepressiva einnehmen.

Zwar gibt es viele Studien, dass Schlaf sich positiv auf deklaratives und prozedurales Gedächtnis, sowie emotionale Inhalte auswirkt, aber haben einige der Studien und Theorien auch deutliche methodische Probleme, sehr gemischte Evidenzen oder größere Erklärungslücken. So wird immer noch kontrovers diskutiert und man ist sich nicht einig, ob, beziehungsweise wie genau, Schlaf zur Gedächtnisfunktion beiträgt. Wirklich sicher ist sich die Wissenschaft bisher vor allem darin, dass wir den Schlaf zum Überleben benötigen. Wieso genau bleibt weiterhin nicht vollständig geklärt.

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Quellen

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  • Chokroverty, Sudhansu (2010): Overview of sleep and sleep disorders. In: The Indian Journal of Medicine Research 131, S. 126–140.

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  • Krueger, James M.; Frank, Marcos G.; Wisor, Jonathan P.; Roy, Sandip (2016): Sleep function: Toward elucidating an enigma. In: Sleep medicine reviews 28, S. 46–54. DOI: 10.1016/j.smrv.2015.08.005.

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  • Pinel, John P. J.; Pauli, Paul (2012): Biopsychologie. 8., aktualisierte Auflage. München, Harlow, Amsterdam: Pearson Higher Education (Always learning). Online verfügbar unter http://lib.myilibrary.com/detail.asp?id=505952.

  • Sejnowski, Terrence J.; Destexhe, Alain (2000): Why do we sleep? In: Brain Research 886 (1-2), S. 208–223. DOI: 10.1016/S0006-8993(00)03007-9.

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