Ärzte Zeitung online, 23.02.2011

Warum Menschen im Schlaf das Bewusstsein verlieren

MÜNCHEN (eb). Beim Übergang in den Schlaf werden offenbar neuronale Netzwerke im Gehirn umorganisiert. Diese veränderte Kommunikation zwischen Hirnregionen ist Ursache dafür, dass Menschen im Schlaf das Bewusstsein verlieren.

Warum Menschen im Schlaf das Bewusstsein verlieren

Änderungen in der Netzwerkaktivität des Hirns, gemessen über den Zeitraum von 26 Minuten, und zwar im Wachzustand (A), Schlafzustand 1 (B), Schlafzustand 2 (C) und im Tiefschlaf (D). Vor allem präfrontale Anteile (medialer präfrontaler Kortex, mPFC) im Stirnhirn verlieren ihre Anbindung an das Netzwerk.

© MPI für Psychiatrie München

Eben noch wach und bei vollem Bewusstsein und Sekunden später sind wir eingeschlafen. Plötzlich nehmen wir äußere Signale nur noch reduziert auf und sind uns unserer selbst nicht mehr bewusst.

Was diesen Änderungen unserer Wahrnehmung zugrunde liegt, haben jetzt Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München in einer Studie geklärt, an der 25 junge gesunde Probanden teilnahmen.

Untersucht wurde die Aktivität von neuronalen Netzwerken, die Gehirnregionen miteinander verbinden, wenn Menschen wach, aber in Ruhe sind.

Eine systematische Umorganisation findet statt

Die Messung beim Übergang in die verschiedenen Schlafphasen zeigten, dass diese Netzwerke systematisch umorganisiert werden. So wird zum Beispiel der Hippocampus, eine für Gedächtnisprozesse wichtige Region, bereits im leichten Schlaf aus einem Netzwerk entkoppelt.

Der Frontallappen, wichtig für höhere Steuerungsprozesse, wird mit zunehmender Schlaftiefe sogar ganz aus diesem Netzwerk ausgeschlossen, wie es in einer Mitteilung des Institutes heißt.

Dagegen nehmen Verbindungen zum neuronalen Aufmerksamkeitsnetzwerk nur teilweise ab - möglicherweise um auf alarmierende Außenreize noch reagieren zu können.

Diese veränderte Kommunikation zwischen Hirnregionen, die mit selbstreflektorischem Verhalten, planendem Handeln und Selbstwahrnehmung assoziiert sind, könne als ursächlich für unseren Bewusstseinsverlust im Schlaf angesehen werden, so das Institut (Cerebral Cortex 2011 online).

Äußerlich betrachtet ist der Schlaf für Menschen ein passiver Vorgang. Doch für das Gehirn und den ganzen Organismus ist er ein Zustand mit veränderter Aktivität. Denn das Gehirn ist im Schlaf zwar weniger aktiv, stellt seine Aktivität jedoch nicht völlig ein.

Nervenzellen stehen dabei organisatorisch in verschiedenen Netzwerken aktiv miteinander in Verbindung. Diese Netzwerke sind durch die funktionelle Magnetresonanztomografie nachweisbar und beruhen auf langsamen (weniger als 0,1 Hz), spontanen Signalschwankungen.

Ein Teil der anatomischen Verknüpfung geht verloren

Von den vielen gleichzeitig aktiven Ruhenetzwerken des menschlichen Gehirns untersuchten die Münchner Forscher das "Default Mode Netzwerk" und ein im spontanen Zeitverlauf gegenläufiges Netzwerk.

Beide Netzwerke sind bei Menschen im wachen Zustand eng aneinandergekoppelt und stehen für verschiedene Aufmerksamkeitsprozesse: Das "Default Mode Netzwerk" unterstützt eher nach innen gerichtete Aufmerksamkeitsvorgänge, das gegenläufige Netzwerk dagegen eher die Verarbeitung von Außenreizen.

Ohne zusätzliche Stimulation verhalten sie sich zeitlich gegenläufig, das bedeutet: hohe Messsignale des einen Netzwerks treten meist während niedriger Signale des anderen Netzwerkes auf und umgekehrt.

Die Münchner Wissenschaftler entdeckten, dass sich beide Netzwerke während des Einschlafprozesses selbst verändern und auch ihre strenge Gegenläufigkeit abnimmt. Das "Default Mode Netzwerk" verlor je nach Schlafstadium einen Teil seiner anatomischen Verknüpfungen.

Vor allem Teile der Hippocampus-Formation lösten sich bereits im leichten Schlaf aus dem Netzwerk. Der präfrontale Kortex verlor mit zunehmender Schlaftiefe ebenfalls seine Verbindung zum Netzwerk.

Bedeutung für die Interpretation des MRT

Reduziert - jedoch bis in den Tiefschlaf nachweisbar - zeigten sich schließlich auch Hirnregionen im posterioren Cingulum und im Precuneus, einem Teil des parietalen Kortex.

Diese Hirnregionen zählen zu den am dichtesten verknüpften Arealen im Gehirn. Sie stehen in Zusammenhang mit Wachheit und Bewusstsein und werden in ihrer Aktivität auch durch medikamentöse Sedierung beeinflusst.

Die geringere Aktivität im "Default Mode Netzwerk" während des Schlafes erklärt, warum Menschen im Schlaf zu keiner bewussten Wahrnehmung fähig sind.

Das Gegen-Netzwerk wurde ab Schlafstadium 2 von seiner streng gegenläufigen Aktivität entkoppelt, bleibt jedoch über alle Schlafphasen vorhanden - ein wichtiger Hinweis darauf, dass vermutlich erst eine ausreichende Synchronisierung zwischen verschiedenen Netzwerken komplexere Funktionen ermöglicht, jedoch relevante einfache Weckreize jederzeit verarbeitet werden können.

"In der klinischen Praxis sollten diese nachgewiesenen Netzwerkänderungen im Gehirn, die bereits bei einem kurzen Einnicken auftreten, zukünftig eine besondere Berücksichtigung bei der Interpretation von MRT-Untersuchungen bei Patienten finden," fordert Dr. Philipp Sämann, Mediziner an dem Münchner Institut.

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