Ein von der UCLA geführtes Wissenschaftlerteam berichtet darüber, warum Schlaf für unsere Gesundheit von entscheidender Bedeutung ist und wie das Gehirn im Schlaf heilt.
In einem sehr frühen Leben hilft der Schlaf, die Infrastruktur des Gehirns aufzubauen, aber dann übernimmt er eine völlig neue Rolle beim Entrümpeln.Längerer Schlafentzug kann bei Menschen und anderen Tieren zu schweren gesundheitlichen Problemen führen. Aber warum ist Schlaf so wichtig für unsere Gesundheit? Ein UCLA-led-Team von Wissenschaftlern hat diese Frage beantwortet und gezeigt, zum ersten Mal, dass eine dramatische Veränderung in den Zweck des Schlafes tritt im Alter von etwa 2-und-ein-halb.
Vor diesem Alter wächst das Gehirn sehr schnell. Während des REM-Schlafes, wenn lebhafte Träume auftreten, ist das junge Gehirn damit beschäftigt, Synapsen aufzubauen und zu stärken — die Strukturen, die Neuronen miteinander verbinden und ihnen die Kommunikation ermöglichen.“Wecken Sie Babys nicht während des REM-Schlafes auf – wichtige Arbeit wird im Schlaf in ihrem Gehirn geleistet“, sagte die leitende Studienautorin Gina Poe, Professorin für integrative Biologie und Physiologie an der UCLA, die seit mehr als 30 Jahren Schlafforschung betreibt.Nach 2einhalb Jahren wechselt der Hauptzweck des Schlafes jedoch vom Gehirnaufbau zur Gehirnwartung und -reparatur, eine Rolle, die er für den Rest unseres Lebens beibehält, berichten die Wissenschaftler am 18. September 2020 in der Zeitschrift Science Advances. Dieser Übergang, sagen die Forscher, entspricht Veränderungen in der Entwicklung des Gehirns.Alle Tiere erleben natürlich eine gewisse Menge an neurologischen Schäden während der wachen Stunden, und die daraus resultierenden Trümmer, einschließlich beschädigter Gene und Proteine in Neuronen, können sich aufbauen und Gehirnerkrankungen verursachen. Schlaf hilft, diesen Schaden zu reparieren und die Trümmer zu beseitigen — im Wesentlichen das Gehirn zu entrümpeln und den Müll herauszunehmen, der zu schweren Krankheiten führen kann.Fast alle diese Gehirnreparaturen finden während des Schlafes statt, so der leitende Autor Van Savage, Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der UCLA und für Computational Medicine, und seine Kollegen.“Ich war schockiert, wie groß die Veränderung in kurzer Zeit ist und dass dieser Wechsel stattfindet, wenn wir so jung sind“, sagte Savage. „Es ist ein Übergang, der analog dazu ist, wenn Wasser zu Eis gefriert.“
Das Forschungsteam, dem Wissenschaftler mit Fachkenntnissen in Neurowissenschaften, Biologie, Mathematik und Statistik angehörten, führte die bisher umfassendste statistische Analyse des Schlafes unter Verwendung von Daten aus mehr als 60 Schlafstudien mit Menschen und anderen Säugetieren durch. Sie untersuchten Daten zum Schlaf während der gesamten Entwicklung — einschließlich Gesamtschlafzeit, REM—Schlafzeit, Gehirngröße und Körpergröße – und bauten und testeten ein mathematisches Modell, um zu erklären, wie sich der Schlaf mit der Gehirn- und Körpergröße verändert.Die Daten waren bemerkenswert konsistent: Alle Arten erlebten einen dramatischen Rückgang des REM-Schlafes, als sie das menschliche Entwicklungsäquivalent von etwa 2einhalb Jahren erreichten. Der Anteil der Zeit, die vor und nach diesem Zeitpunkt im REM-Schlaf verbracht wurde, war ungefähr gleich, unabhängig davon, ob die Forscher Kaninchen, Ratten, Schweine oder Menschen untersuchten.
Der REM-Schlaf nimmt mit dem Wachstum der Gehirngröße während der gesamten Entwicklung ab, fanden die Wissenschaftler heraus. Während Neugeborene etwa 50% ihrer Schlafzeit im REM-Schlaf verbringen, sinkt diese im Alter von 10 Jahren auf etwa 25% und nimmt mit zunehmendem Alter weiter ab. Erwachsene, die älter als 50 Jahre sind, verbringen ungefähr 15% ihrer Zeit im Schlaf in REM. Der signifikante Rückgang des REM-Schlafes bei etwa 2-und-ein-halb passiert, wie die große Veränderung in der Funktion des Schlafes auftritt, sagte Poe.“Schlaf ist genauso wichtig wie Essen“, sagte Poe. „Und es ist ein Wunder, wie gut der Schlaf den Bedürfnissen unseres Nervensystems entspricht. Von Quallen über Vögel bis hin zu Walen schläft jeder. Während wir schlafen, ruht unser Gehirn nicht.“Ein chronischer Schlafmangel trägt wahrscheinlich zu langfristigen Gesundheitsproblemen wie Demenz und anderen kognitiven Störungen, Diabetes und Fettleibigkeit bei, um nur einige zu nennen“, sagte Poe. Wenn du dich müde fühlst, sagte sie, kämpfe nicht dagegen an – geh ins Bett.“Ich kämpfte Schlaf und zog All-nighters, als ich in der Schule war, und jetzt denke, das war ein Fehler“, sagte Savage. „Mit einer guten Nachtruhe wäre ich besser dran gewesen. Jetzt, wenn ich müde bin, habe ich keine Schuld am Schlafen.“Für die meisten Erwachsenen sind regelmäßige siebeneinhalb Stunden Schlaf pro Nacht normal – und die Zeit, wach zu liegen, zählt nicht“, sagt Poe. Während Kinder mehr Schlaf brauchen, brauchen Babys viel mehr, etwa doppelt so viel wie Erwachsene. Der große Prozentsatz des REM-Schlafes bei Babys steht in starkem Kontrast zu der Menge an REM-Schlaf, die bei erwachsenen Säugetieren in einem enormen Bereich von Gehirngrößen und Körpergrößen beobachtet wird. Erwachsene Menschen haben fünf REM-Zyklen während einer ganzen Nacht Schlaf und können in jedem Zyklus ein paar Träume haben.
Eine gute Nachtruhe ist eine ausgezeichnete Medizin, sagt Poe. Und es ist kostenlos.Referenz: „Entwirren, warum wir schlafen: Quantitative Analyse zeigt abrupten Übergang von der neuronalen Reorganisation zur Reparatur in der frühen Entwicklung“ von Junyu Cao, Alexander B. Herman, Geoffrey B. West, Gina Poe und Van M. Savage, 18 September 2020, Science Advances.DOI: 10.1126/sciadv.aba0398
bioRxiv
Co-Autoren der Studie sind Junyu Cao, der in Savages Labor forschte und jetzt Assistenzprofessor an der University of Texas in Austin ist; Alexander Herman, Assistenzprofessor für Psychiatrie an der University of Minnesota, Twin Cities; und Geoffrey West, ein Physiker, der Shannan Distinguished Professor am Santa Fe Institute ist.