Was Schlafmangel mit unserem Gehirn macht

Übermüdetes Gehirn: Schlafmangel kann uns vergesslich, unkonzentriert und langsam machen – warum, haben Forscher nun herausgefunden. Demnach scheint zu wenig Schlaf die Aktivität von Neuronen in bestimmten Hirnbereichen zu stören. Als Folge feuern diese Zellen schwächer als sonst und kommunizieren zudem nur verzögert miteinander. Offenbar verfallen sie in eine Art dösenden Zustand, während die Nervenzellen in anderen Regionen normal weiterarbeiten.

Bekommen wir zu wenig Schlaf, spüren wir dies ziemlich schnell: Wir fühlen uns abgeschlagen, sind ungewöhnlich leicht reizbar und können uns kaum konzentrieren. Zudem kann uns eine schlaflose Nacht vergesslich machen und falsche Erinnerungen fördern. Das hat im Alltag mitunter weitreichende Folgen: So reagieren übermüdete Menschen beispielsweise beim Autofahren viel langsamer als sonst und geben bei der Polizei schlechte Augenzeugen ab.

Die Ursache für diese kognitiven Aussetzer liegt wahrscheinlich darin begründet, dass dem Gehirn ohne Schlaf eine wichtige Aufräumphase fehlt. In dieser Zeit verarbeitet es normalerweise das tagsüber Aufgenommene und sorgt durch Rekalibrierungsprozesse dafür, dass Platz für neue Informationen entsteht.

Blick ins Gehirn

Wie sich der Schlafentzug im Detail auf neuronaler Ebene auswirkt, war bisher allerdings unbekannt. Wissenschaftler um Yuval Nir von der Universität Tel Aviv haben dieses Phänomen nun genauer untersucht. Dies war möglich, weil sie mit Epilepsie-Patienten arbeiteten, denen zu Therapiezwecken Elektroden ins Gehirn implantiert worden waren. Damit konnten sie die Reaktionen einzelner Nervenzellen in Echtzeit messen.

Für die Studie hielten die Forscher ihre zwölf Probanden eine Nacht lang wach und ließen sie zu Gedächtnistests antreten. Dabei mussten die Teilnehmer unter anderem Bilder in Kategorien einordnen und Gesichter wiedererkennen. Währenddessen beobachteten Nir und seine Kollegen, was im Denkorgan der Testpersonen vor sich ging. Konkret schauten sie sich dabei den Temporallappen an, der für die visuelle Wahrnehmung und das Erinnerungsvermögen wichtig ist.

Unter Schlafentzug feuern Neuronen schwächer und kommunizieren langsamer miteinander. © UCLA

Gedrosselte Aktivität

Wie erwartet, hatten die Probanden im Laufe der Nacht immer größere Schwierigkeiten, die Tests zu meistern. Je müder sie wurden, desto langsamer wurden sie beim Lösen der Aufgaben. Aber warum? Ein Blick ins Gehirn offenbarte: Die Aktivität der Hirnzellen im Temporallappen war deutlich gedrosselt. Die Neuronen reagierten viel träger als sonst, feuerten schwächer und gaben Informationen zudem nur verzögert an andere Zellen weiter.

Diese Beobachtung scheint zu erklären, warum zum Beispiel Autofahrer unter Schlafmangel oft zu spät reagieren: Es dauert länger, bis ihre Gehirnzellen die visuellen Informationen verarbeiten und diese ins Bewusstsein gelangen. „Das Gehirn braucht länger, um zu registrieren, was es wahrnimmt“, sagt Nir.

Neuronen im Schlummermodus

„Dem Körper Schlaf zu verwehren raubt den Neuronen demnach die Fähigkeit, vernünftig zu funktionieren und zu kommunizieren“, fasst Nirs Kollege Itzhak Fried zusammen. Die gedämpfte und verlangsamte Aktivität der Nervenzellen legt den Forschern zufolge nahe, dass bestimmte Regionen des Gehirns unter Schlafmangel in eine Art dösenden Zustand verfallen – während andere Gebiete offenbar normal weiterarbeiten und uns auf diese Weise wach und bei Bewusstsein halten.

Eine interessante nächste Frage ist nun, ob dieses Phänomen lediglich den Temporallappen oder auch weitere Bereiche unseres Denkorgans betrifft. Zudem wollen die Wissenschaftler herausfinden, welche Mechanismen konkret für die Störung der neuronalen Aktivität verantwortlich sind. Schon jetzt stellen die Ergebnisse jedoch infrage, wie in unserer Gesellschaft mit Schlafmangel umgegangen wird, wie Nir und seine Kollegen betonen.

„Zu wenig oder zu schlechter Schlaf wirkt auf unser Gehirn so ähnlich wie übermäßiger Alkoholgenuss“, sagt Fried. „Trotzdem gibt es zwar Standards, wie betrunkene Fahrer auf der Straße identifiziert und strafrechtlich verfolgt werden – für übermüdete Fahrer aber gibt es so etwas nicht.“ (Nature, 2017; doi: 10.1038/nm.4433)

(University of California Los Angeles/ Nature, 10.11.2017 – DAL)