- In Experimenten mit Mäusen wurde bestätigt, dass die regelmäßige Verengung von Hirnblutgefäßen während des Non-REM-Schlafs ein zentraler Antrieb ist, der die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit bewegt und chemische Abfallstoffe ausspült, die sich im Wachzustand angesammelt haben
- Diese Pulsation ist mit der periodischen Ausschüttung von Noradrenalin gekoppelt, das chemisch fast mit Adrenalin identisch ist; im Mausgehirn erreichten die Werte etwa alle 50 Sekunden ihren Höhepunkt
- Statt Narkose verfolgten die Forschenden bei natürlich eingeschlafenen Mäusen mit implantierten Elektroden und Glasfaserfilamenten gleichzeitig Blutvolumen, elektrische Aktivität, Chemikalien und den Fluss fluoreszenzmarkierter Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit
- Das Schlafmittel zolpidem (Ambien) verringerte die Noradrenalin-Oszillationen und das Eindringen der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, doch allein aus diesem Ergebnis lässt sich noch nicht ableiten, dass Menschen die Einnahme beenden sollten; dafür sind Studien am Menschen nötig
- Jüngste Studien zeigen, dass auch Menschen im Schlaf Oszillationen bei der Noradrenalin-Ausschüttung und beim Gefäßpuls aufweisen, weshalb derselbe Pumpmechanismus möglicherweise auch im menschlichen Gehirn arbeitet
Gefäßpulse treiben den Fluss der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit an
- Schlaf gilt seit Langem als die Zeit, in der Flüssigkeit, die durch das Gehirn strömt, chemische Abfallstoffe ausspült, die sich im Wachzustand angesammelt haben; unklar war jedoch, was diesen Kreislauf antreibt
- Eine in Cell veröffentlichte Mausstudie liefert weitere Belege dafür, dass regelmäßige Kontraktionen von Hirnblutgefäßen diesen Fluss vorantreiben
- Zugehörige Studie: regular contractions of blood vessels in the brain
- Die Gefäßverengung wird durch die periodische Ausschüttung von Noradrenalin stimuliert, das chemisch fast identisch mit Adrenalin ist
- Das Schlafmittel zolpidem stört die Gefäßoszillationen und den dadurch geförderten Flüssigkeitsfluss und könnte so die Reinigungsfunktion des Gehirns abschwächen
Das glymphatische System und die weiter bestehende Debatte
- Das Gehirn besitzt keine Lymphgefäße, die wie im restlichen Körper Flüssigkeit sammeln und transportieren
- Das Forschungsteam um Maiken Nedergaard identifizierte 2012 ein alternatives Drainagesystem, bei dem Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit entlang kleiner Kanäle um Blutgefäße herum in das Gehirn eindringt und Stoffwechselabfälle sowie unerwünschte Moleküle abtransportiert
- Dieses System wird glymphatisches System (glymphatic system) genannt
- Zugehörige Studie: alternative drainage system
- Dasselbe Team kam zu dem Schluss, dass der Flüssigkeitsfluss im glymphatischen System während des Schlafs zunimmt
- Die Nedergaard-Gruppe und andere Studien gehen davon aus, dass eine starke glymphatische Reinigung vorteilhaft ist und dass dieser Kreislauf bei Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen geschwächt ist
- Einige Forschende haben jedoch Teile dieses Bildes infrage gestellt, und eine Studie aus dem Jahr 2024 kam zu dem Schluss, dass die Abfallbeseitigung im Wachzustand schneller sein könnte als im Schlaf
Mausgehirne im natürlichen Schlaf beobachtet
- Bei der Erforschung des glymphatischen Systems von Mäusen wird häufig Narkose eingesetzt, doch der narkotisierte Zustand unterscheidet sich stark vom natürlichen Schlaf
- Um dieses Problem zu vermeiden, implantierte das Forschungsteam den Mäusen operativ Elektroden und Glasfaserfilamente
- Die Mäuse konnten auch im angeschlossenen Zustand normal einschlafen
- Blutvolumen, elektrische Aktivität und chemische Werte wurden gleichzeitig verfolgt
- Über Glasfasern wurde Licht eingeleitet, um bestimmte Neuronengruppen zu aktivieren
- In früheren Studien schwankten die Noradrenalinwerte im Mausgehirn rhythmisch und erreichten etwa alle 50 Sekunden einen Höhepunkt
- Im neuen Experiment oszillierte während des Non-REM-Schlafs auch das Blutvolumen im Gehirn und folgte den Veränderungen des Noradrenalins mit einer Verzögerung von mehr als 0,5 Sekunden
- Diese Kopplung war im Wachzustand oder im REM-Schlaf, der mit der Konsolidierung von Erinnerungen verbunden ist, nicht so stark wie im Non-REM-Schlaf
Wie Gefäßverengungen die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit vorantreiben
- Das Forschungsteam injizierte den Mäusen fluoreszierende Moleküle, mit denen sich der Fluss der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit verfolgen ließ, und bestätigte, dass auch deren Werte während des Non-REM-Schlafs gemeinsam mit den Noradrenalinwerten schwankten
- Um zu prüfen, ob die Gefäßpulse den glymphatischen Fluss tatsächlich antreiben, stimulierten sie die Hirnregion, die Noradrenalin produziert
- Durch künstliche Stimulation beschleunigte sich der Pulszyklus von etwa einmal alle 50 Sekunden auf einmal alle 10 Sekunden
- Die markierte Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit drang tiefer in Regionen nahe den Noradrenalin-produzierenden Bereichen ein
- Im Schädel eingeschlossen wirken das Zusammenziehen und Entspannen der Blutgefäße wie eine Pumpe
- Wenn sich die Gefäße nach einem Noradrenalinimpuls verengen, strömt Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit ein, um den entstandenen Raum zu füllen
- Wenn sich die Gefäße entspannen, wird die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit weitergeschoben
- Noradrenalin ist möglicherweise nicht der einzige Faktor, wurde aber als wichtiger Antrieb des glymphatischen Flusses im Non-REM-Schlaf bestätigt
Ergebnisse zu zolpidem und die Notwendigkeit von Studien am Menschen
- Auf Grundlage früherer Studien, die zeigten, dass zolpidem die Hirnaktivität im Schlaf verändert und die Dauer der Schlafphasen beeinflussen kann, testete das Forschungsteam die Wirkung des Medikaments an Mäusen
- zolpidem verringerte die Noradrenalin-Oszillationen und reduzierte auch das Ausmaß, in dem Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit in das Gehirn eindrang
- Das Medikament ist ein weit verbreitetes Schlafmittel, doch aus den Ergebnissen der Mausstudie folgt nicht, dass Menschen die Einnahme beenden sollten
- Laura Lewis hält es für prioritär, dieses Medikament in Studien am Menschen zu untersuchen, um zu klären, ob dieselbe Nebenwirkung auf die Reinigung des Gehirns auch beim Menschen auftritt
- Jüngste Studien legen nahe, dass Menschen wie Mäuse im Schlaf Oszillationen bei der Noradrenalin-Ausschüttung und beim Gefäßpuls zeigen, sodass derselbe Pumpmechanismus auch im menschlichen Gehirn funktionieren könnte
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Wenn eine Studie von 2024 sagte, dass die Abfallbeseitigung im Wachzustand schneller sei als im Schlaf, dann steckt in dieser Geschichte eine ziemlich große Unschärfe
Viele Entdeckungen sind in Wirklichkeit eher ein „Hm, seltsam. Das müssen wir uns genauer ansehen“
Aus der Ferne wirkt es, als gebe es großen Konsens, aber wenn man näher herangeht, ist es viel stärker aufgespalten; und neuerdings werden Neurowissenschaftler fast wie Überwissenschaftler menschlichen Verhaltens behandelt, sodass sogar sämtliche Selbsthilfebücher „neurowissenschaftlich fundiert“ sind und alles sicherer wirkt, als es tatsächlich ist
https://www.thetransmitter.org/glymphatic-system/new-method-...
Sie sagt, die neue Arbeit habe mehrere Methoden falsch eingesetzt, und bei Experimenten mit direkter Injektion ins Gehirn seien mehr Kontrollgruppen nötig, um Glianarben zu prüfen und zu verifizieren, ob der Farbstoff tatsächlich das Gewebe erreicht hat
Um nach der Injektion Rückfluss zu verhindern, musste die Kanüle 30 Minuten lang abgeklemmt werden; außerdem sei die Schlafgruppe kein natürlicher Schlaf gewesen, sondern ein Modell für Erholungsschlaf nach 5 Stunden Schlafentzug, was sie für „irreführend“ hält
Außerdem könne man Gehirnreinigung nicht allein durch Messungen innerhalb des Gehirns belegen; sie bringt den Vergleich, dass ein Haus nicht sauberer wird, wenn man den Mülleimer nur von der Küche in die Garage stellt
Es gebe keinen glymphatischen Weg, der Flüssigkeit aus der tiefen Hirnregion an der Injektionsstelle bis zum Frontalkortex transportiere, wo die optischen Messungen stattfanden, und die beiden Bereiche seien sehr wahrscheinlich durch weiße Substanz getrennt; dazu fragt sie: „Warum sollte Abfall dorthin gehen?“
Selbst wenn die Abfallbeseitigung im Wachzustand schneller ist, könnte die Abfallerzeugung langsamer sein
Ein Teil des Zwecks von Schlaf und Müdigkeit könnte sein, dass der Körper, wenn die Abfallkonzentration einen bestimmten Schwellenwert erreicht, sagt: „Lasst uns jetzt nicht mehr so viel Stoffwechselabfall produzieren“, und stoppt
Die nächtliche Abfallbeseitigung kann weiterhin entscheidend wichtig sein, und wir wissen auch nicht umfassend, woraus dieser Abfall genau besteht
Dass es ein separates Schlafsystem gibt, deutet darauf hin, dass dieses System irgendetwas tut
Das Gehirn ist wirklich ein System mit miserabler Serviceverfügbarkeit
Im Durchschnitt läuft es nur 16 Stunden, bevor es für Wartungsarbeiten wie „scrub“, „garbage collect“, „trim“ und „fsck“ 8 Stunden offline gehen muss
Das Gehirn ist bis an die Grenze dessen gewachsen, was noch eine Geburt ermöglicht, und obwohl es nur 2 % des Körpergewichts ausmacht, verbraucht es bereits 20 % der Energie
Wenn es aktiv ist, muss es mit Höchstleistung arbeiten; ein 24 Stunden durchlaufender Hintergrund-„scrub“ würde daher mehr Energie und Wärmeabgabe erfordern oder mehr Fläche für Redundanz, etwa wie bei Delfinen, die jeweils mit einer Hemisphäre schlafen
Die Alternative wäre, die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu senken, damit solche Arbeiten ständig stattfinden können; auch der Tag/Nacht-Zyklus dürfte Druck in Richtung dieser Lösung ausgeübt haben
Bis vor nicht allzu langer Zeit gab es nachts nicht viel, was man sicher tun konnte
Ein echtes Gehirn muss nach 16 Stunden tatsächlicher Arbeit etwa 8 Stunden lang intensiv halluzinieren, um weiterhin auf hohem Niveau zur Gesellschaft beitragen zu können
Es wirkt nicht so, als würden wir nacheinander Nashorn, Nilpferd, Auto und Lkw durchsuchen, und es scheint auch kein Herumwühlen nötig zu sein
Natürlich irren wir an den Rändern von Erinnerung oder Verständnis oft herum, aber alles hätte nach diesem Muster funktionieren können
Dennoch lassen sich manche Dinge fast automatisch und unmittelbar abrufen
Während des größten Teils der Evolutionsgeschichte war es nicht wirtschaftlich, nachts wach zu sein, und ein starkes Schlafbedürfnis könnte vor allem durch Energieeinsparung entstanden sein
Dann könnten sich andere Prozesse aus Optimierungsgründen auf die Schlafzeit abgestimmt entwickelt haben; bei anderen evolutionären Zwängen hätten diese Prozesse aber möglicherweise auch im Wachzustand stattfinden können
Solange die Kohlenstoff-Suprematisten es nicht vermasseln, ist AI auf dem Weg zu etwas mit besserem SLA, und irgendwann werden wir dieses lästige Legacy-System ohne Betriebsunterbrechung ausmustern können
Vor etwas mehr als einem Jahr war meine Schlafhygiene katastrophal, und selbst heute fällt es mir manchmal schwer, wieder in einen Ruhezustand zu kommen, wenn ich gegen 2 Uhr morgens aufwache.
Ich habe mir eine einfache Garmin-Smartwatch zum Schlaf-Tracking gekauft; ich habe mich dafür entschieden, weil sie eines der wenigen Produkte in diesem Bereich ist, die die Privatsphäre wahren und keine Internetverbindung benötigen.
Nachdem ich meinen Schlaf langsam und systematisch verbessert habe, fühle ich mich wie ein völlig anderer Mensch.
Wenn ich den Blaulichtfilter des Bildschirms ausschalte, hat das große Auswirkungen, und lange Arbeitstage ebenfalls.
Ich nehme viel Magnesium, brauche etwa 20 Minuten Spazierengehen im Freien pro Tag, und ich muss vor 16 Uhr zu Abend essen.
Es gibt vermutlich noch viele kleine Faktoren, die ich vergesse – aber wie viele von uns sind wohl einfach in einem Zustand chronischer Müdigkeit?
Aktivität scheint die Eigenschaft zu haben, weitere Aktivität hervorzubringen; daher könnte die Antwort eher lauten: „Man muss die Aktivitätsgewohnheiten verbessern“ als „Man muss die Schlafgewohnheiten verbessern“.
Auch etwas überhaupt zu bemerken, ist ein heikler Punkt.
Viele Dinge, die der Körper im Schlaf tut, beruhen ebenso sehr auf erlernten Erwartungen wie auf realen Faktoren.
Wie beim Phänomen „vor dem Wecker aufwachen“ – so stark, dass es selbst dann funktioniert, wenn sich die Weckzeit ändert.
Deshalb kann der Körper bestimmte Signale als Hinweis gelernt haben, dass der Schlaf beginnen soll, und vielleicht ist er inzwischen ein Körper geworden, der den Blaulichtfilter eingeschaltet haben muss.
Selbst wenn der Filter tatsächlich gar nicht aktiv etwas bewirkt.
Ich kämpfe seit fünf bis sechs Jahren mit Schlafproblemen, bei denen ich mitten in der Nacht in einem seltsam wachen Zustand aufwache, und habe nach viel Trial and Error die Schlafqualität verbessert.
Vor drei Jahren bemerkte ich Symptome von Schlafapnoe und ging in eine Schlafklinik; ich war dankbar für Diagnose und CPAP-Verordnung, aber die gesamte Erfahrung war enttäuschend.
Bei der Nachsorge sagte ich, dass ich nachts immer noch gestresst aufwache; das wurde eher abgetan, und man empfahl mir pflanzliche Mittel. Später stellte sich heraus, dass der verordnete Druck absurd niedrig war.
Nach zwei Jahren Trial and Error fand ich den für mich passenden Druck, und er lag bei fast dem Doppelten der Verordnung.
Auch Faktoren wie Stress/Arbeit, Spaziergänge im Freien, Dehnen, Foam Rolling, frühes Abendessen und nur die erste Tasse Kaffee am Morgen hatten großen Einfluss.
Auch der Inhalt des Abendessens wirkt sich merkwürdig stark aus; Hülsenfrüchte waren am besten, vielleicht hat es mit dem Blutzucker in der Nacht zu tun.
Ärzte empfehlen Sport, aber heutzutage reicht schon Bewegung mittlerer Intensität wie Radfahren, damit meine Schlafqualität für mehrere Tage einbricht.
Vor zehn Jahren bin ich regelmäßig und gern ins Fitnessstudio gegangen; jetzt scheint es physiologisch eine zu große Belastung zu sein.
Eine der großen Erkenntnisse war, dass ich ziemlich koffeinempfindlich bin; trotzdem kann ich schlafen, wenn ich Kaffee nur morgens trinke.
Ich glaube nicht, dass der Blaulichtfilter selbst viel bringt, aber es gibt Ausnahmen.
Der Laptop-Bildschirm wird deutlich dunkler und stört mich nicht, während das bläuliche Licht des Desktop-Monitors offenbar stärker wirkt.
Allerdings glaube ich, dass die Gehirnaktivität selbst, die nach Reizen auf dem Bildschirm sucht, den Schlaf stark beeinflusst.
Besser ist es, die Bildschirme ganz auszuschalten und runterzukommen oder etwas zu tun, das tatsächlich beim Einschlafen hilft.
Das Ergebnis war, dass ich aus einem Zustand mit nahezu suizidalen Impulsen, endlosem Grübeln und chronisch werdenden Clusterkopfschmerzen dahin kam, Motivationsreden wie Tony Robbins halten zu können.
Jeder Mensch ist anders und die Ergebnisse variieren, aber eine große Ernährungsumstellung und einmal am Tag über den Hunger hinwegzukommen, kann das subjektive Befinden dramatisch verändern.
Nedergaard ist die Leiterin des Labors, das seit 2012 die zentralen Entdeckungen zu diesem Effekt vorangetrieben hat, und ich glaube, sie wird für diese Forschungslinie den Nobelpreis bekommen.
Als ich vor 20 Jahren in kognitiver Neurowissenschaft promovierte, kannte man die drei großen Defizite durch Schlafmangel – schlechtere tägliche Leistungswerte, erhöhtes Risiko für psychische Gesundheit und erhöhtes Risiko für kognitiven Abbau –, konnte sie aber nicht über einen Mechanismus verbinden.
Das glymphatische Nervensystem bündelt, wie eine gute wissenschaftliche Theorie, verstreute Befunde unter einem gemeinsamen Mechanismus.
Nicht genug zu schlafen ist ein bisschen so, als würde man die Spülmaschine oder Waschmaschine nicht ausreichend laufen lassen: Rückstände sammeln sich an.
Für Eltern ergänzt: Die empfohlene Schlafdauer für Kinder liegt bei 6- bis 12-Jährigen bei 10–12 Stunden pro Nacht und bei 13- bis 18-Jährigen bei 8–10 Stunden pro Nacht.
Patienten klagen über nicht erholsamen Schlaf und Brain Fog; wenn durch mangelnde Perfusion Abfallstoffe nicht ausreichend ausgespült werden, könnten solche Symptome entstehen.
Auffällig ist, dass Ambien die Noradrenalin-Oszillationen, die Teil dieses Prozesses sind, stört
Mir wurde Zopiclon verschrieben, das Zolpidem in Ambien ähnelt, und am nächsten Tag fühlte es sich an, als hätte ich eine Hirnschädigung erlitten
Das passierte gelegentlich schon nach der ersten Nacht, immer wenn ich es zwei Tage hintereinander nahm, und es war beängstigend
Ich sah mir das Paper „Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Interactions Between Zolpidem and Caffeine“ an
https://www.researchgate.net/profile/Roberta-Cysneiros/publi...
Ich verstand das Ergebnis so, dass eine beträchtliche Menge Koffein „einige, aber nicht alle“ kognitiven Effekte von Zolpidem aufhebt; da die beiden Z-Substanzen ähnlich sind, probierte ich eine sehr kleine Menge Zopiclon zusammen mit ein wenig Kaffee aus
Ich nehme 2–3 mg, eine Tablette hat 7,5 mg
Im Ergebnis kann ich schlafen, ohne dass sich mein Gehirn am nächsten Tag kaputt anfühlt, und auch der stressbedingte Fehlrhythmus, genau um 5:30 Uhr aufzuwachen, scheint durchbrochen zu sein
Mit anderen Worten: Diese Kombination scheint das Problem zu beheben, vielleicht weil Koffein die oben erwähnte Störung der Noradrenalin-Oszillationen ausgleicht
Ich kenne Menschen, die stark davon abhängig wurden, um einschlafen zu können, und es hat auch seltsame Nebenwirkungen
Schlafwandeln ohne jegliche Erinnerung gehört dazu — nicht die Art, bei der man nur in die Küche geht, sondern die Art, bei der man ins Auto steigt
https://hn.algolia.com/?query=magnesium%20sleep&type=comment
Die Aktivität des glymphatischen Systems ist bei den Slow Waves des tiefen N3-Schlafs am größten
Slow Waves sind synchronisierte neuronale Entladungen und werden beobachtet, wenn das glymphatische System den Blutfluss im Gehirn durch das gesamte Gehirn pumpt
In den vergangenen fünf Jahren haben wir eine phasengezielte akustische Stimulation entwickelt, um die Slow-Wave-Aktivität zu erhöhen; dabei zeigten sich positive Reaktionen bei Amyloid, Gedächtnis und mehreren Biomarkern
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38163288/
Für Interessierte haben wir auf unserer Website weitere einschlägige Studien verlinkt - https://affectablesleep.com/research
Nur zur Klärung: Dass es ausgespült wird, wusste man doch bereits, oder?
Geht es hier um den konkreten Mechanismus, dass sich Blutgefäße zusammenziehen und dadurch diese Reinigung auslösen?
Um das Ergebnis allerdings stärker einzugrenzen: Diese Studie wurde an Mäusen durchgeführt, daher ist es verfrüht zu sagen, dass das menschliche Gehirn genauso funktioniert
Die Anatomie von Säugetieren ist zwischen Arten oft ähnlich, aber ebenso häufig stößt man auf Unterschiede auf unerwartete Weise
Vielleicht ist das ein leichtsinniger Gedanke, aber könnte man denselben Effekt mit einem externen Gerät erzeugen oder verstärken?
Wenn man wachen Mäusen rhythmisch Noradrenalin gibt, könnte man dann dieselbe Bewegung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit erzeugen? Würden die Mäuse nach einem solchen Eingriff später einschlafen?
Könnte man die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit direkt schneller pumpen? Wenn man bereit wäre, sich chirurgisch ein mechanisches Gerät einsetzen zu lassen, könnte man dann per Knopfdruck schnellen und erholsameren Schlaf bekommen?
Wenn die Reinigungseffizienz teilweise von der Zusammensetzung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit abhängt, könnte man dann schauen, was „ausgespült“ wird, und Stoffe in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit geben, die diese Dinge besser löslich machen?
Das „Reinigen“ des Gehirns ist nur eines davon
Einen einfachen Knopf zu finden, mit dem man das Schlafbedürfnis umgehen kann, scheint ungefähr so unwahrscheinlich wie die Suche nach der Pille der Unsterblichkeit
Ich hasse diese Art von medizinischer Forschung, bei der Mäusen chirurgisch Elektroden und Glasfaser-Filamente implantiert werden, man sie trotz Kabelanbindung normal einschlafen lässt, dann Blutvolumen, elektrische Aktivität und chemische Konzentrationen verfolgt und mit Glasfaser bestimmte Neuronengruppen aktiviert
Das ist entsetzliche Barbarei
Wenn die Ergebnisse wichtig genug sind, um solche Aktivitäten zu rechtfertigen, sollten sie auch wichtig genug sein, dass Menschen sich freiwillig als Probanden melden
Wenn sich niemand freiwillig meldet, ist es am Ende nicht wichtig genug, und andere Spezies sollten herausgehalten werden
Ich habe wirklich Schwierigkeiten, dieses moralische Argument nachzuvollziehen