Vorlesung 12 - K12 - Schlaf, Traum und circadiana Rhythmen Flashcards
Was können wir während des Schlafs Messen?
EEG –) Gehirnaktivität (Elektroencephalogramm)
EOG –) Augenbewegungen (Elektrookulogramm)
EMG –) Muskelkontraktionen (Elektromyogramm)
Schlafstadien
- Aktiver Wachzustand: etwas langsamer als 8 bis 12 Herz, hohe Frequenz, geringe Amplitude
- Kurz vor dem Einschlafen: Alphawellen (zw. 8 und 12 Herz, hohe Frequenz, geringe Amplitude)
- Schlafstadium 1: hohe Frequenz, geringe Amplitude, insgesamt langsamer als im Wachzustand; im Laufe der Nacht: REM-Phasen (Rapid-Eye-Movements) und Mukeltonusverlust.
- Schlafstadium 2: Amplitude etwas höher als in Stadium1; Schlafspindeln Dauer 1-2 Sekunden, Frequenz 12-14Herz; K-Komplexe: starke negative und positive Ausschläge
- Schlafstadium 3: Delta-Wellen zwischen 1 und 2 Herz, die gelegentlich auftreten
- Schlafstadium 4: Deltawellen zwischen 1 und 2 Herz, hohe Amplitude, geringe Frequenz, “Tiefschlaf”.
Anteil der einzelnen Schlafstadien am Gesamtschlaf:
Stadium 1: 5-10% Stadium 2: 50% Stadium 3/4: 20% REM: 20-25% Wachzustand: 5%
Warum schlafen wir?
Schlaf gibt es bei allen Säugetieren und unterliegt dort meist sehr ähnlichen Mustern, wie beim Menschen…
…selbst Fische, Amphibien und Reptilien zeigen schlafähnliche Zustände.
Es gibt 2 Theorien über den Schlaf und seinen Zweck:
- Restaurative Theorien
- Circadiane Theorien
Restaurative Theorien
- Wachzustand stört da homöostatische Gleichgewicht
- Schlaf dient dazu, diese Homöostase wieder herzustellen
- Schlaf “restauriert” unsere Energie und das innere Gleichgewicht
Circadiane Theorien
- Neuronaler Mechanismus zur Sicherung des Überlebens
- Evolutionärer Ursprung
- Schonender Umgang mit Ressourcen
- Schutz vor natürlichen Feinden
- Innere biologische Uhr
Was jede Schlaftheorie erklären muss:
- Artspezifische Schlafdauer pro Tag
- Artspezifische Anteile an den Schlafstudien
Beispiele:
- Nach großer Beute schlafen Löwen oft 2-3Tage lang
- Faultier schläft bis zu 20 Stunden am Tag
Befunde zu circadianen Schlafrhythmen
- Menschen haben offenbar eine innere Uhr, deren Dauer ungefähr einen Tag (“circa-dian”) umfasst.
- Alle physiologischen und biochemischen Prozesse haben eine Rhythmik, die vom Wechsel der Helligkeit und manchmal auch vom Wechsel der Jahreszeiten betroffen sind.
- Viele dieser Rhythmen sind circadian, manche haben auch andere Zeitverläufe
- Hinweisreize aus der Umgebung, die über den Tagesverlauf informieren, nennt man “Zeitgeber”.
Experimentelle Befunde zu circadianen Schlafrhythmen:
Befund 1:
Bei Vorgabe künstlicher Hell-Dunkelperioden (zum Beispiel 10h Helligkeit, 10h Dunkelheit) reguliert sich der circadiane Rhythmus auf diesen 20-Stunden-Rhythmus.
Befund 2:
enn keinerlei Vorgabe von Zeitgebern erfolgt, resultieren “freilaufende” Schlaf-Wach-Zyklen, die sich auf etwa 25h einpendeln (Beispiel: “Andechser Versuche”).
Befunde, die gegen die restaurativen Schlaftheorien sprechen
- Existenz von freilaufenden Rhythmen, die auch ohne externe Zeitgeber wirksam sind
- Unabhängigkeit der freilaufenden Rhythmen von den jeweiligen Beanspruchungen im Wachzustand.
- Es existiert eine negative Korrelation zwischen Wach- und Schlafphasen:
Je länger wir wach sind, desto weniger schlafen wir!
Schlafentzug
Experimente von Kleitman (1963) und Gardner (1978; Fallstudie)
Paradigmen:
- Partielle Deprivation
- kurzzeitige vollständige Deprivation
- langzeitige vollständige Deprivation
Schlafdeprivation führt dazu, dass der vermisste Schlaf nur in geringem Maße nachgeholt wird.
REM-Schlafentzug hat unklare Konsequenzen: es gibt einen eigenen REM-Schlaf-Regulator, aber im Zweifelsfalle genießt der Tiefschlaf einen Vorzug
Auswirkungen von Schlafentzug
- Bei Versuchstieren kann Schlafentzug schon bald tödlich wirken
Pinel:
- verstärkte Müdigkeit, schlechte Ergebnisse bei Stimmungs- und Vigilanztests
- Mikroschlaf nach 2-3 Tagen; kaum Beeinträchtigung bei komplexen anspruchsvollen Tätigkeiten (Intelligenztests, kognitive und motorische Fähigkeiten)
- Leistungsverschlechterung hauptsächlich bei monotonen Tätigkeiten
- Weltrekord im Schlafentzug: 11 Tage
andere Untersuchungen (z.B. Borbély, 1998):
- ab der 3. Nacht visuelle Wahrnehmungsstörungen, illusionäre Verkennungen, Halluzinationen
- ab der 4. Nacht Wahnideen (misstrauisch), Depersonalisationserscheinunge; “Schlafentzugspsychose”
- Schlafentzug als Foltermethode
Experiment zum REM-Schlaf-Entzug
Je länger die Deprivation dauert, desto häufiger muss ein Proband geweckt werden, um ihn vom REM-Schlaf abzuhalten.
Nach einer REM-Schlafdeprivation ist der Anteil des REM-Schlafs höher als normal.
Beispiele für weitere circadiane Rhythmen
- Körpertemperatur
- Wachstumshormone
- Stresshormone
- Melatonin
Neuronale Grundlagen des Schlafs
- Theorie von Bremer: Abnahme des sensorischen Inputs seitens der Formatio reticularis ist für chlaf verantwortlich.
- Katzen wachen aus dem Schlaf auf, wenn die Formatio reticularis (RAS) stimuliert wird.
- Schlaf bedeutet nicht neuronale Ruhe.
- Entdeckung Schlaf-fördernder Schaltkreise im Gehirn: Die Stimulierung bestimmter Areale löst Schlaf aus (s.a. Narkolepsie).
Grundlagen des Schlaf-Wachrhythmus:
- Visuelles System
- Chiasma Opticum
- Nucleus Suprachiasmaticus
- Retinohypothalamatische Bahn - Genetische Einflüsse:
CLOCK-Gen - Epiphyse
Melatonin (ein Hormon, das aus Serotonin synthetisiert wird)..
Bei Vögeln, Reptilien, Amphibien und Fischen Zeitgeber für circadiane wie jahreszeitliche Rhythmen.
Auch beim Menschen Einfluss auf den circadianen Rhythmus (s.a. “therapeutisches Potential” des exogenen Melatonins).
Schlaf und Gedächtnis
- Gedächtnisbildung im Schlaf ist abhängig von der Art des Gedächtnissystems
- Hippocampal vermitteltes deklaratives Gedächtnis profitiert insbesondere von Deltaschlaf-reichen Schlaf im frühen nächtlichem Schlaf
- Nicht hippocampal vermitteltes prozedurales (und emotionales) Gedächtnis profitiert insbesondere von REM-Schlaf-reichem spätem nächtlichem Schlaf
- zusätzlich während der Tiefschlafphasen erzeugte langsame Gehirnwellen verbessern Erinnerung an deklarative Gedächtnisinhalte.
Wieviel Schlaf braucht der Mensch?
Durchschnittlich schläft der Deutsche 7:14h und benötigt 15min. Einschlafzeit
Antwort 1: pro Leben 175000 Stunden
Antwort 2: in 10Jahren könnte man mehr als 10.000h wach gewinnen, wenn man sich auf 5h Schlaf pro Nacht beschränkt
Antwort 3: und das ist sehr wohl ohne Schaden für die Gesundheit möglich
