Schlafforschung Energiemolekül frischt nachts Hirnzellen auf

Es ist seit jeher ein großes Rätsel: Warum müssen wir eigentlich schlafen? Jetzt haben Forscher eine neue Theorie: Ein Energiemolekül treibt die Regeneration der Hirnzellen voran. Dass wir nachts aber gar das Bewusstsein verlieren, ist eine andere Geschichte.

Ausgiebige Nachtruhe: Menschen verschlafen etwa ein Drittel ihres Lebens.
DAK / Schläger

Ausgiebige Nachtruhe: Menschen verschlafen etwa ein Drittel ihres Lebens.


Schlaf ist für gewöhnlich erholsam. Wer ausgeschlafen hat, fühlt sich morgens frisch und ist geistig fit für den Tag. Die nächtliche Ruhe ist für den Körper lebenswichtig, so viel ist sicher. Aber warum wir schlafen müssen und welche biologischen Prozesse zur Erholung beitragen, ist bisher ein großes Rätsel.

Jetzt haben Harvard-Forscher bei Ratten herausgefunden, wie die Energiereserven im Gehirn während der Nachtruhe wieder aufgefüllt werden. In denjenigen Hirnregionen, die tagsüber besonders aktiv sind, steigt das Energieniveau im Schlaf deutlich an. So würden diese Bereiche auf erneute Aktivität im Wachzustand vorbereitet, berichten die Forscher um Radhika Basheer von der Harvard Medical School jetzt im Fachblatt "Journal of Neuroscience".

"Es hat uns überrascht, dass es bisher noch keine modernen Studien gibt, bei denen die Hirnenergie ganz genau gemessen wurde", sagt Basheer. Sie und ihre Kollegen holten dies nun nach: Die Forscher maßen bei Ratten den Spiegel des Moleküls Adenosintriphosphat (ATP) - ein Energieträger in Zellen. Sie beobachteten ein besonders hohes ATP-Niveau, wenn die Tiere schliefen, und zwar besonders in den tieferen Schlafphasen. Im Wachzustand dagegen war der ATP-Spiegel durchgehend niedriger.

Ein weiterer Test zeigte, dass der Spiegel des Moleküls auch nicht automatisch zur üblichen Schlafenszeit der Ratten anstieg: Die Forscher hielten die Tiere drei bis sechs Stunden länger wach als sonst - nichts tat sich. Demnach sei es eindeutig der Schlaf, der die Energie ansteigen lasse, folgern die Forscher. Ihre Vermutung: Das höhere ATP-Level treibt die Regenerationsprozesse in den Hirnzellen an. Und die sind für die Zellen notwendig, weil diese im Wachzustand viel Energie verbrauchen.

Verschwendete Zeit?

"Bisher wusste man zwar vage, dass im Schlaf Energie aufgeladen wird, diese Ergebnisse liefern aber wichtige Details dazu, wie dieser Prozess abläuft", sagt Jürgen Zulley im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Zulley ist Leiter des Schlafmedizinischen Zentrums am Universitätsklinikum Regensburg. "Insofern bekräftigt und konkretisiert die neue Studie bisherige Annahmen."

Aber wozu schlafen Menschen und Tiere, ist das allein eine Frage der Energiereserven? Schließlich verpassen Tiere in dieser Zeit die Möglichkeit, zu essen oder sich fortzupflanzen - und sie sind vollkommen wehrlos. Auch Menschen verschwenden etwa ein Drittel ihres Lebens auf diese Weise.

Seit jeher rätseln Forscher über das Phänomen Schlaf - und es existieren mehrere Theorien, welche Auswirkungen die Nachtruhe hat:

  • Eine besonders naheliegende Antwort: Wir schlafen, um Energie zu sparen. Tatsächlich wird im Schlaf weniger Energie verbraucht als im Wachzustand - allerdings nur minimal. "In einer Nacht sparen wir im Schlaf gerade mal so viele Kalorien, wie eine Scheibe Toastbrot enthält", sagt Zulley. Ihn überzeuge diese Theorie deshalb gar nicht.
  • Regelmäßige Auszeiten bringen nicht nur den Körper, sondern auch das Immunsystem wieder in Schwung: Während der Nachtruhe regenerieren sich Zellen besonders gut, vor allem Haut- und Knochenzellen. Das Immunsystem wird gestärkt und ein Schutz vor Parasiten aufgebaut, wie Forscher vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig zeigen konnten. Schlafen reguliert außerdem über Appetithormone das Gewicht und fördert bei Kindern das Wachstum.
  • Eine Frage wird weiterhin diskutiert: Wozu verlieren wir im Schlaf das Bewusstsein? Könnte der Körper sich nicht auch erholen, ohne komplett offline zu gehen? Diese Fragen stellte sich auch der Psychologe Jan Born von der Universität Lübeck. Er suchte deshalb nach einer anderen Erklärung und entwickelte einen Ansatz, den er mit Studien im Schlaflabor belegen konnte: Einzelne Erinnerungen werden im Schlaf verstärkt, lautet seine These. Das Gehirn legt demnach Informationen zunächst in einem Zwischenspeicher ab. Einige dieser Gedächtnisinhalte wählt es aus und überträgt sie während des Tiefschlafs in den Langzeitspeicher. Dafür muss das Gehirn die Inhalte reaktivieren, die im Zwischenspeicher gelagert sind. Born zufolge funktioniert das am besten im Schlaf, denn wenn es im wachen Zustand parallel neue Dinge aufnehmen müsste, würde es zu einer Verwirrung kommen. "Wahrscheinlich hätten wir dann Halluzinationen", vermutet Born.



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