Robert Klatt
Das Gehirn verknüpft beim Schlafen neue Erinnerungen. Die dabei ablaufenden Aktivitäten wurden nun in einem wachen Gehirn künstlich aktiviert. Dieses hat daraufhin im Wachzustand Prozesse durchlaufen, die normalerweise nur beim Schlafen stattfinden können.
Madison (U.S.A.). Das Gehirn des Menschen durchläuft beim Schlafen wichtige Erholungsprozesse, die seine Leistungsfähigkeit erhalten. Erwachsene, die regelmäßig kürzer schlafen als die optimale Dauer, entwickeln deshalb Konzentrations- und Gedächtnisprobleme, aber auch verschiedene langfristige Gesundheitsrisiken, etwa ein deutlich höheres Demenzrisiko. Forscher der University of Wisconsin–Madison (UW) haben nun eine Studie publiziert, laut der sie erstmals in wachen Gehirnarealen von Mäusen Aktivitätsmuster ausgelöst haben, die normalerweise nur beim Schlafen auftreten.
Es kam dadurch bei den Tieren zu neuen neuronalen Verbindungen, einem Prozess, der üblicherweise im Schlaf abläuft. Wie die Wissenschaftler erklären, hat die neue Methode bei den Mäusen zu besseren Ergebnissen in Gedächtnistests geführt und der Wissenschaft neue Erkenntnisse zu den Regenerationsprozessen, die während des Schlafens ablaufen, geliefert.
„Was wir im Grunde tun, ist, Schlaf in einer lokalen Region des Gehirns zu erzwingen. Während dieser Bereich Erinnerungen festigt und die Lernfähigkeit wiederherstellt, bleiben andere Bereiche wachsam und mit der Umgebung verbunden. Delfine machen etwas Ähnliches und schlafen jeweils nur mit einer Gehirnhälfte gleichzeitig.“
Die Wissenschaftler haben bereits in früheren Studien gezeigt, dass Menschen mit Schlafmangel im Wachzustand langsame Hirnwellen entwickeln. Diese treten normalerweise vor allem im Non-REM-Schlaf (NREM) auf, einer Schlafphase des Menschen, in der die Nervenzellen des Gehirns, die für das Gedächtnis zuständig sind, überprüft und verknüpft werden. Weil diese schlafähnlichen Zustände bei Menschen mit Schlafmangel in Wachphasen aber nur sehr kurz auftreten, haben sie nicht dieselbe positive Wirkung auf Erinnerungen wie die deutlich längeren Phasen während des Schlafens.
Angesichts dieser Erkenntnisse haben die Forscher untersucht, ob die Gehirnaktivität, die einem „künstlichen Schlaf“ ähnelt, während einer Wachphase auch länger ausgelöst werden kann und welche Auswirkungen dies hat. Sie haben dazu bei Mäusen mit starkem Schlafentzug mithilfe eines lichtgesteuerten Implantats und einer vorherigen Genmanipulation die neuronale Aktivität in einer Gehirnhälfte in einem 30-Minuten-Rhythmus aktiviert und deaktiviert, während die Tiere wach waren. Der Rhythmus entspricht dem Muster, das normalerweise während des NREM-Schlafs abläuft.
Messungen, während die Mäuse anschließend geschlafen haben, zeigen, dass die Aktivität des Gehirns in den zuvor stimulierten Regionen deutlich geringer ist. Laut den Forschern zeigt dies, dass diese einen Teil der Prozesse, die normalerweise beim Schlafen ablaufen, durch die Gehirnaktivierung bereits im Wachzustand durchlaufen haben.
Um die Effekte der Gehirnaktivierung zu untersuchen, haben die Mäuse einen Gedächtnistest absolviert. Mäuse mit Schlafmangel, deren motorische und sensorische Hirnregionen stimuliert wurden, erzielten in dem Verhaltenstest zum Tastsinn-Gedächtnis, bei dem ausreichender Schlaf zu deutlich besseren Ergebnissen führt, ähnliche Resultate wie ausgeschlafene Mäuse.
Die Forscher wollen bald untersuchen, ob ihre Methode auch beim Menschen ähnliche Ergebnisse erzielt. Bei den Probanden soll der Effekt aber ohne Implantate und veränderte Gene ausgelöst werden, etwa durch transkranielle Stimulationsmethoden.
„Diese Forschung entschlüsselt weiter, warum wir schlafen und wie wir lernen. Damit kommen wir dem Verständnis einen Schritt näher, wie sich kognitive Leistungseinbußen besser verhindern und behandeln lassen.“
Quellen:
Studie im Fachmagazin Nature Neuroscience, doi: 10.1038/s41593-026-02318-9