Schlaf: Völlig neuer Zweck nach 2 Jahren – „Gehirn ruht nicht“

Menschen verbringen rund ein Drittel ihres Lebens mit Schlafen. Anhaltender Schlafmangel beeinträchtigt nicht nur die Stimmung, sondern kann auch schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben. Bisher ist jedoch kaum geklärt, warum wir tatsächlich regelmäßigen Schlaf brauchen. Amerikanische Forscher sind dem jetzt auf den Grund gegangen. Ihr Fazit in der Zeitschrift „Science Advances“: Während Schlaf für Lernprozesse im Gehirn in der frühen Kindheit wichtig ist, liegt der Schwerpunkt später auf seiner Reparatur.

Mäuse schlafen fünfmal länger als Elefanten, Babys brauchen mehr Schlaf als Erwachsene, und Delfine und Zugvögel schlafen nur eine Gehirnhälfte, während die andere wach ist. Alle diese Phänomene gehören zu den Mysterien, die in einigen Fällen für die Wissenschaft immer noch ein Mysterium darstellen.

Schlafentzug kann schwerwiegende Folgen haben

Es ist klar, dass Schlaf überlebenswichtig ist: Dies wurde durch das Experiment des Schlafforschers Allan Rechtschaffen bestätigt, der in den 1980er Jahren zeigte, dass Ratten, die dauerhaft daran gehindert wurden, sich auszuruhen, nach einigen Wochen starben.

Beim Menschen führt kurzfristiger Schlafentzug zu einer verminderten Reaktionsgeschwindigkeit und Konzentrationsproblemen, während chronische Schlafprobleme mit Depressionen, Fettleibigkeit, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einem geschwächten Immunsystem verbunden sind.

Umso wichtiger ist die Frage, welche Funktionen der Schlaf tatsächlich erfüllt. Wissenschaftler der Universitäten von Texas und Kalifornien sowie des Santa Fe Institute unter der Leitung des Mathematikers Junyu Cao haben daher jetzt eine statistische Analyse mit den Daten von mehr als 60 Schlafstudien durchgeführt, an denen sowohl Menschen als auch Säugetiere teilnahmen. Sie bewerteten Daten zur Gesamtschlafdauer, zu Zeiten in verschiedenen Schlafphasen sowie zur Gehirn- und Körpergröße.

Im Alter von 2,4 Jahren ändert sich die Funktion der Nachtruhe

Das Team, bestehend aus Neurologen, Biologen und Statistikern, entwickelte ein Modell, das erklärt, warum die Schlafzeit bei verschiedenen Arten mit zunehmender Gehirngröße abnimmt. Insbesondere identifizierten die Forscher einen Punkt, der beim Menschen im Alter von 2,4 Jahren auftritt und von dem aus sich die Funktion der Nachtruhe grundlegend ändert: von der Reorganisation bis zur Reparatur. Dies passt zu den Ergebnissen früherer Studien, die mehrere wichtige Übergänge in der Gehirnentwicklung bei Kindern zwischen zwei und drei Jahren zeigen.

Bis zu diesem Alter wächst das Gehirn schnell. Während des REM-Schlafes, der durch schnelle Augenbewegungen und Träume gekennzeichnet ist, ist das Gehirn damit beschäftigt, Synapsen zu bilden und zu stärken. Dies sind die Strukturen, die die Nervenzellen miteinander verbinden und ihnen die Kommunikation ermöglichen. „Babys sollten während des REM-Schlafes nicht geweckt werden, da im Schlaf wichtige Arbeiten im Gehirn stattfinden“, kommentierte die Biologin und Co-Autorin Gina Poe in einer in der Studie veröffentlichten Mitteilung.

Wartung und Reparatur des Gehirns – genau wie in U-Bahnen

Nach etwa 2,4 Jahren ändert sich jedoch der Hauptzweck des Schlafes – und das schnell. Anstatt Synapsen zu bauen, geht es von nun an und für den Rest des Lebens hauptsächlich darum, das Gehirn zu erhalten und zu reparieren. Tatsächlich ist eine bestimmte neurologische Schädigung des Gehirns während der Wachstunden bei Menschen und Tieren normal. Der theoretische Physiker und Co-Autor Geoffrey West erklärt, dass Schlaf hilft, diesen Schaden zu reparieren – wie U-Bahnen, die nachts gewartet und repariert werden, um den Verkehr tagsüber nicht zu behindern.

Diese Wartungsarbeiten fanden meistens während des Nicht-REM-Schlafes statt. Entsprechend steigt sein Anteil beim Menschen ab dem Alter von 2,4 Jahren, während die Schlafdauer insgesamt abnimmt. Neugeborene verbringen beispielsweise rund 50 Prozent ihres Schlafes in der REM-Phase, während dieser Anteil im Alter von zehn Jahren auf 25 Prozent und bei Menschen über 50 Jahren auf 15 Prozent sinkt.

„Schlaf ist genauso wichtig wie Essen“, fasst der Biologe Poe zusammen. „Und es ist erstaunlich, wie gut der Schlaf die Bedürfnisse unseres Nervensystems erfüllt. Jeder, von Quallen über Vögel bis hin zu Walen, schläft. Unser Gehirn ruht nicht, während wir schlafen. „“