Warum Schlaf unverzichtbar ist — Wissenschaftler versuchen noch immer, den Grund herauszufinden

• Schlaf nimmt etwa ein Drittel des menschlichen Lebens ein, doch warum er nötig ist, ist noch immer unklar
• Jüngste technologische Fortschritte machen zunehmend deutlich, dass Schlaf weit mehr ist als bloße Ruhe für das Gehirn
• Gene, Stoffwechsel und Hormonaktivität werden während des Schlafs reguliert

Warum Schlafmangel lebensbedrohlich ist

• Das Forschungsteam von Dragana Rogulja an der Harvard Medical School stellte fest, dass Fruchtfliegen und Mäuse nach Schlafentzug nach etwa 10 Tagen sterben
• Bei Schlafmangel sammeln sich im Darm reaktive Sauerstoffspezies (ROS) an und verursachen toxische Effekte
• Schwerere Schäden wurden im Darm als im Gehirn beobachtet

Die Rolle des Gehirns: Aufrechterhaltung der Homöostase

• Der Forscher Keith Hengen von der Washington University argumentiert, dass die Hauptfunktion des Schlafs die Aufrechterhaltung der Homöostase (homeostasis) im Gehirn ist
• Durch das Zurücksetzen der während des Lernens veränderten neuronalen Schaltkreise im Schlaf wird die Informationsverarbeitungsfähigkeit wiederhergestellt
• Während des Schlafs gehen Teile des Hippocampus in einen stillen Zustand über; Synapsen dehnen sich tagsüber aus und schrumpfen im Schlaf wieder

Der Darm als zentrales Schadensorgan bei Schlafmangel

• Sowohl bei Fruchtfliegen als auch bei Mäusen mit Schlafmangel sammelte sich ROS besonders stark im Darm an
• Im Darm nimmt die Expression von Genen für die Fettaufnahme ab, und Mitochondrien senden Signale zur Förderung der Zellregeneration
• Infolgedessen lagert sich Fett im Darm an, obwohl dem Körper insgesamt Nährstoffe fehlen

Die Stoffwechselfunktion des Schlafs

• Bei Ratten sind die meisten Gene im Wachzustand aktiv und werden während des Schlafs deaktiviert
• Bei Schlafmangel nehmen Gene zu, die mit Stoffwechsel, Hormonrezeption und Proteinsynthese zusammenhängen
• Auch bei Fruchtfliegen wurde bei Schlafmangel eine Überexpression von Genen beobachtet, die mit Glukose-, Fett- und Dopaminwerten zusammenhängen

Die Theorie der Gehirnreinigung

• Es wird angenommen, dass das Gehirn im Schlaf unnötige Abfallstoffe entfernt
• Maiken Nedergaard von der University of Rochester argumentiert, dass das glymphatische System des Gehirns im Schlaf Toxine aus dem Gehirn entfernt
• Während des Schlafs nimmt der Austausch zwischen Interstitialflüssigkeit und Liquor cerebrospinalis zu, was mit der Entfernung Alzheimer-relevanter Proteine zusammenhängt
• Nick Franks vom Imperial College London widerspricht jedoch und argumentiert, dass die Abfallstoffbeseitigung im Schlaf eher abnimmt

Wie Tiefschlaf Gedächtnis und Herzgesundheit beeinflusst

• In einem Experiment, bei dem der menschliche Slow-Wave-Schlaf durch „Pink Noise“-Stimulation künstlich verstärkt wurde, zeigte sich eine Verbesserung der Gedächtnisleistung um 30 %
• Dieselbe Studie bestätigte auch eine Senkung des morgendlichen Cortisolspiegels sowie eine Stabilisierung von Herzfrequenz und Blutdruck
• Schlaf verschafft Herz und Gefäßsystem Erholung und senkt das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Schlaf erfüllt auch außerhalb des Nervensystems wichtige Funktionen

• Selbst das gehirnlose Wasserlebewesen Hydra zeigt einen schlafähnlichen Zustand und holt Schlaf nach Schlafmangel nach
• Schlaf ist auch an der Regulation verschiedener Hormone wie Melatonin, Cortisol und Wachstumshormon beteiligt
• Melatonin hat zudem die Funktion, die Vermehrung und das Überleben von Brustkrebszellen zu hemmen

Fazit: Die grundlegende Funktion des Schlafs bleibt weiterhin ein Rätsel

• Schlaf beeinflusst sowohl Gehirn als auch Darm und steht mit vielfältigen physiologischen Prozessen in Zusammenhang
• Es gibt noch immer keinen Konsens über den grundlegenden Grund, warum Schlaf für das Überleben unverzichtbar ist
• Die Schäden durch Schlafmangel sind jedoch eindeutig, und die Schlafforschung muss fortgesetzt werden

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Hacker-News-Kommentare

• In meiner Familie litten mehrere Generationen an Demenz, Alzheimer und Autoimmunerkrankungen. Sie alle hatten mit Angstzuständen und Schlafstörungen zu kämpfen, und ich bin überzeugt, dass es zwischen diesen Dingen einen Zusammenhang gibt

  • Ich habe an einer Stanford-Studie teilgenommen und eine Liquorprobe abgegeben; theoretisch hieß es, dass die Wahrscheinlichkeit eines Krankheitsausbruchs in den nächsten 20 Jahren gering sei. Das gelte allerdings nur bis in die späten 60er
  • Ich habe Schlafapnoe, und die meisten Männer in meiner Familie haben dieselben Symptome. Ich bin übergewichtig, aber das war nicht immer so, und ich hatte diesen Zustand schon immer
  • Schlafapnoe bedeutet, dass die Atmung im Schlaf aussetzt, man kurz aufwacht, wieder zu atmen beginnt und dann erneut einschläft. Im Krankenhaus würde man bei einem Blutsauerstoffwert von nur 67 % bereits künstlich beatmet werden
  • Vor der Behandlung meiner Schlafapnoe habe ich nie richtig geschlafen und auch als Erwachsener nie guten Schlaf erlebt. Schlafapnoe erhöht das Risiko schwerer Erkrankungen wie Herzkrankheiten und Schlaganfall erheblich
  • Ich behandle meine Schlafapnoe mit einem CPAP-Gerät. CPAP behebt das zugrunde liegende anatomische Problem zwar nicht, kann bei richtiger Einstellung aber zu einer vollständigen Remission führen. Ich kann jetzt normal schlafen
  • Mit CPAP kann man damit rechnen, sich morgens besser zu fühlen, und 4 Stunden mit CPAP sind besser als 8–9 Stunden Schlaf ohne
  • CPAP-Geräte sind teuer und verlangen eine große Umstellung des Lebensstils, aber es lohnt sich. Seit der Diagnose habe ich kein einziges Mal ohne CPAP geschlafen und werde das wohl auch in Zukunft nicht tun, sofern nicht eine wundersame Therapie auftaucht
  • Wenn ihr unter Schlaflosigkeit, Schnarchen oder nächtlichem Aufwachen leidet, würde ich empfehlen, eine Schlafstudie machen zu lassen, um festzustellen, ob Schlafapnoe oder ein ähnlicher Zustand die Ursache ist

• Menschen, bei denen genetische Mutationen den Schlaf negativ beeinflussen, entwickeln Demenz und sterben früh

  • Zugehöriger Link: Fatal Familial Insomnia

• Laufen hat meine Schlafqualität stark verbessert. Wenn ich auch nur einen Tag nicht laufe, bekomme ich Schlafprobleme. Ich überlege, mit Gewichtheben anzufangen, und frage mich, ob Leute, die Gewichte stemmen, auch gut schlafen. Ich frage mich auch, ob man täglich zwischen Ausdauertraining und Gewichtheben abwechseln kann

• Manche Menschen brauchen deutlich weniger Schlaf als andere und erleiden trotzdem keine gesundheitlichen Nachteile. Es wäre sehr interessant herauszufinden, warum das so ist

• In einer Studie aus dem Jahr 2023 fanden brasilianische Forschende heraus, dass schlafarme Fruchtfliegen eine Überexpression von Genen zeigten, die vor allem Stoffwechsel, Glukose, Triglyceride und den Dopaminhormonspiegel beeinflussen

  • Bereits einen Tag nach der Schlafbeschränkung wurde beobachtet, dass bei Mäusen Fett aus dem Darm nicht in den Kreislauf gelangte. Nach 5 Tagen war der Darm selbst bei Nährstoffmangel voller Fett
  • Menschen mit Autismus und ADHS haben oft Darmprobleme und Probleme mit Dopamin. Diese Erkrankungen könnten durch anhaltenden Schlafmangel verursacht werden

• Ich bin kein Neurowissenschaftler, aber ich finde es schwer nachvollziehbar, anzunehmen, dass es keinen besonderen Grund dafür gibt, dass alle Tiere zwingend Auszeiten brauchen. Es liegt nahe, dass Schlaf ein umfassendes Zeitfenster für autonome Wartung und das allgemeine Überleben ist

• Ich habe das Buch "Why We Sleep" gelesen und fand es sehr interessant und hilfreich

  • Zugehöriger Link: Why We Sleep

• Energie kann auf Wartungsaufgaben wie Gedächtniskonsolidierung und körperliche Erholung konzentriert werden. In kalten Nächten kann man ohnehin weder effizient jagen noch warm bleiben. Würde man das nicht tun, müsste man diesen Aufgaben Energie zuweisen und dabei dringendere Aufgaben opfern. Je weiter oben man in der Nahrungskette steht, desto weniger riskant ist es, sich auszuruhen

• Wir arbeiten im Bereich Neurotechnologie/Schlaftechnologie und beschäftigen uns mit Reizen, die in diesem Artikel im Zusammenhang mit "Pink Noise" sehr ungenau beschrieben wurden

  • Es wird auf eine kleine Studie mit 7 Teilnehmenden verwiesen, aber zur Verstärkung langsamer Wellen (Erhöhung der Slow-Wave-Delta-Power) gibt es bereits seit mehr als 10 Jahren Forschung, zuletzt auch 4 Publikationen zu Alzheimer-Prävention und Symptommanagement
  • Wir stellen Forschenden die Technologie zur Verfügung und bereiten ein Consumer-Produkt vor
  • Zur Erklärung der Technologie: Slow-Wave-Aktivität ist das synchronisierte Feuern von Neuronen und ein Kennzeichen des Tiefschlafs. Man kann langsame Wellen nicht erzeugen, aber man kann die elektrische Aktivität erhöhen und damit das synchronisierte Feuern der Neuronen verstärken. Das gibt dem glymphatischen System zusätzliche Antriebskraft und verbessert die Erholungsfunktion des Gehirns
  • Wir planen, ein Whitepaper fertigzustellen, das die Technologie, Schlafzustände und den Forschungsfortschritt der letzten 10 Jahre eingehender beleuchtet