Schlafarchitektur: Wie Schlaf im Labor gemessen wird

Schlaf wirkt von außen wie ein gleichförmiger Zustand. Tatsächlich durchläuft das Gehirn in jeder Nacht eine klar gegliederte Abfolge von Phasen. Wer Schlaf erforschen will, muss diese Struktur zuerst messbar machen.

Das Wichtigste in Kürze

• Schlaf gliedert sich in Non-REM- und REM-Schlaf, die in Zyklen von etwa 90 Minuten wechseln.

• Beim Menschen ist die Polysomnographie der Standard, im Tiermodell das EEG über implantierte Elektroden.

• Den Zeitpunkt des Schlafs steuert die innere Uhr im Hypothalamus, unter anderem über Melatonin.

• DSIP und Epitalon sind Forschungspeptide, deren Rolle in der Schlafforschung bis heute offen ist.

Welche Schlafphasen gibt es?

Die Schlafforschung unterscheidet Non-REM-Schlaf mit mehreren Stadien bis zum Tiefschlaf und REM-Schlaf. Beide wechseln sich in Zyklen von etwa 90 Minuten ab.

• Non-REM-Schlaf: Von leichtem Schlaf bis zum Tiefschlaf, in dem im EEG langsame, große Delta-Wellen dominieren.

• REM-Schlaf: Benannt nach den schnellen Augenbewegungen; das EEG ähnelt dem Wachzustand, die Muskulatur ist fast vollständig entspannt.

Wie wird Schlaf gemessen?

Beim Menschen mit der Polysomnographie, die Hirnströme, Augenbewegungen, Muskelspannung, Atmung und Herzschlag gleichzeitig aufzeichnet. In Tiermodellen werden EEG und Muskelaktivität über implantierte Elektroden erfasst.

Wie steuert die innere Uhr den Schlaf?

Die innere Uhr im Hypothalamus synchronisiert sich über Licht mit dem Tag-Nacht-Wechsel. Über die Zirbeldrüse steuert sie die nächtliche Freisetzung von Melatonin.

Die Chronobiologie untersucht, wie dieser Rhythmus entsteht, wie er sich im Lauf des Lebens verändert und was geschieht, wenn er gestört wird.

Welche Peptide spielen in der Schlafforschung eine Rolle?

Zahlreiche körpereigene Peptide wie Orexin, das den Wachzustand stabilisiert. Als synthetische Forschungswerkzeuge tauchen DSIP und Epitalon besonders häufig auf.

DSIP, das Delta-Schlaf-induzierende Peptid, wurde 1977 im Zusammenhang mit Tiefschlaf bei Kaninchen entdeckt; seine Rolle ist bis heute umstritten. Mehr dazu im Beitrag DSIP: Geschichte eines rätselhaften Peptids.

Epitalon ist ein Tetrapeptid, das in Tiermodellen im Zusammenhang mit dem Melatoninrhythmus untersucht wird. Mehr dazu im Beitrag Epitalon: Melatonin, Telomerase und die Grenzen der Daten.

Worauf sollte man bei Schlafstudien achten?

Auf die Rahmenbedingungen: Tageszeit, Licht, Stress durch Handhabung und Gewöhnung an die Messumgebung beeinflussen die Ergebnisse. Aussagekräftig sind Studien, die diese Faktoren kontrollieren und über mehrere Nächte messen.

Quellen

1. Scammell TE et al. Neural Circuitry of Wakefulness and Sleep. Neuron, 2017. doi:10.1016/j.neuron.2017.01.014

2. Takahashi JS. Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock. Nature Reviews Genetics, 2017. doi:10.1038/nrg.2016.150

3. Schoenenberger GA, Monnier M. Characterization of a delta-electroencephalogram (-sleep)-inducing peptide. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1977. doi:10.1073/pnas.74.3.1282