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Wie wichtig und erholsam Schlaf für den Körper ist, dürfte jeder aus eigener Erfahrung wissen. Und deswegen können Sie bestimmt auch nachvollziehen, dass Schlafentzug nicht umsonst als effektive Foltermethode gilt. Rasch bricht er die Willenskraft. Und die Leistungsfähigkeit des Organismus nimmt bei Schlafmangel noch schneller ab als bei Durst. Aber warum eigentlich? Was passiert im Schlaf, das ihn so unentbehrlich macht?
Einige Tatsachen sind schon seit Langem bekannt. So zum Beispiel, dass während des Schlafens viele wichtige Reparatur- und Regenerationsprozesse im Körper ablaufen. Deswegen benötigen die Zellen von Haut, Stoffwechsel und Immunsystem diese – am besten nächtliche – Ruhephase dringend. Außerdem nutzt auch das Gehirn diese Erholungszeit, scheinbar, um die Eindrücke des Tages zu sortieren und gegebenenfalls abzuspeichern. Schlafmangel rächt sich meist umgehend durch Müdigkeit, mangelhafte Konzentrationsfähigkeit und Schwächegefühle. Auch ist der Appetit oft deutlich stärker ausgeprägt als an Tagen nach ausreichender Nachtruhe.
Die Schlafforschung kommt immer neuen Fakten auf die Schliche, die darauf hinweisen, was für eine immense Bedeutung der Schlaf für den Organismus hat.a Doch obwohl in den letzten Jahren eine ganze Reihe neuer Erkenntnisse gewonnen wurden, ist immer noch nicht viel darüber bekannt, wie genau wir von der Nachtruhe profitieren und welche Stoffwechselprozesse im Schlaf ablaufen. Klar ist, dass Schlafmangel tödliche Folgen haben kann. Umso alarmierender ist, dass immer mehr Menschen von Einschlaf- und Durchschlafstörungen betroffen sind.
Äußerlich betrachtet befindet man sich während des Schlafs in einem Zustand tiefer Ruhe. Tatsächlich sinkt in manchen Schlafphasen sogar die Gehirnaktivität. Dennoch stellt der Schlaf einen dynamischen und komplexen Prozess dar, was jedoch die angestrebte Entspannung und Erholung des Organismus keineswegs behindert: Während des Schlafens wechseln Tiefschlafphasen und Phasen des REM-Schlafs ab, in denen der Schlaf weniger tief ist und das Gehirn hoch aktiv arbeitet. Die vier Stadien unterschiedlicher Schlaftiefen werden während der Nacht mehrfach in exakt abgestimmter Folge durchlaufen. Diese zyklischen Prozesse werden auch als Schlafrhythmus bezeichnet. Gegen Ende der benötigten Erholungszeit, üblicherweise nach etwa sechs bis sieben Stunden, wechseln sich die unterschiedlichen Schlafphasen in immer kürzeren Abständen ab. Der Anteil der REM-Phasen nimmt erkennbar zu, je intensiver sich der Organismus aufs Erwachen einstellt. Die Kontrolle dieses nächtlichen Geschehens obliegt präzise arbeitenden Mechanismen des zentralen Nervensystems.
Das Wissen über die verschiedenen Schlafphasen verdanken wir in erster Linie dem deutschen Psychiater Hans Berger. Dieser leitete Anfang 1928 erstmals die elektrische Aktivität der Großhirnrinde an der Kopfhaut des Menschen ab. Er nannte dieses Verfahren »Elektroenzephalographie« (EEG). Diese Untersuchungsmethode erlaubte es, die Hirnaktivität auch im Schlaf zu messen. Das EEG offenbarte bald, dass sich das Hirnstrombild eines wachen Menschen deutlich von dem eines schlafenden Menschen unterscheidet. So sind im Schlaf unter anderem große Ausschläge der Hirnwellen zu beobachten, wohingegen das EEG im Wachzustand eher geringe Ausschläge zeigt.
Mittlerweile stehen in der Schlafforschung weitere Methoden zur Verfügung, um über die gesamte Nacht kontinuierlich weitere interessante Parameter zu ermitteln. Neben dem EEG sind das zum Beispiel das Elektrookulogramm (EOG) und das Elektromyogramm (EMG). Die Elektroden des EOG zeichnen die Aktivität der Augäpfel während der Nachtruhe auf, während die Elektroden des EMG die Spannung der Skelettmuskulatur erfassen: Je tiefer der Schlaf, desto geringer ist die Anspannung der Muskulatur. Erst die Kenntnis über diese drei Parameter ermöglichte es, den Schlaf in verschiedene Stadien einzuteilen. Darüber hinaus werden im Schlaflabor unter anderem auch der Herzrhythmus (EKG), der Sauerstoffgehalt des Blutes, die Körpertemperatur, der Atemfluss durch Mund und Nase, die Atmungsbewegung, die Muskelspannung, die Aktivität der Beinmuskulatur und die Änderung der Körperlage aufgezeichnet.
In abgestimmtem Rhythmus wechseln im Laufe der Nacht die vier verschiedenen Schlafstadien einander immer wieder ab: Die Stadien I bis III des Non-REM-Schlafs (NREM-Schlafs) und die IV. Phase – der REM-Schlaf. REM steht für »rapid eye movements« – schnelle Augenbewegungen. Diese kennzeichnen die Traumphase.
Nach dem Zubettgehen entspannt sich der Körper ganz allmählich. Unterstützt wird dieser Prozess durch Dunkelheit, ein bewusstes Schließen der Augen und gleichmäßiges Atmen. Während dieser Phase sind die Augäpfel noch aktiv, was sogar durch die geschlossenen Lider beobachtet werden kann. Die Muskelspannung ist noch hoch. Nach einigen Minuten setzt bei gesundem Schlaf das Einschlafstadium ein. Dieser Übergang zwischen Wachen und Schlafen kann von bizarren Bildern und Gedanken begleitet sein. Subjektiv empfinden wir dieses langsame Wegdämmern als Dösen. Nicht selten schrecken wir aus diesem nur sehr kurz andauernden Stadium auf, ohne genau sagen zu können, ob wir bereits geschlafen haben oder nicht. Ein gesund schlafender Mensch verbringt durchschnittlich zehn Prozent der Nacht im Zustand des Wachens und im Stadium des Einschlafens. Das Bewusstsein ist in diesen Phasen aktiv.
Nach der kurzen Einschlafphase gleiten wir in eine Phase leichten Schlafs. Die Augenbewegungen kommen unter den geschlossenen Lidern zum Stillstand, die Muskelspannung nimmt deutlich ab, und der Organismus schirmt sich gegen äußere Einflüsse ab. Dieses Stadium kennzeichnet den eigentlichen Schlafbeginn. Trotzdem registriert das Bewusstsein noch, was in der Umgebung geschieht. Unter Umständen genügen leichte Störungen, um uns noch einmal aufschrecken zu lassen. Wenn das passiert, haben wir den Eindruck, noch gar nicht geschlafen zu haben. Das gilt besonders für Menschen, die unter Schlafstörungen leiden. Soweit bekannt, können uns in diesem Zeitfenster grüblerische Gedanken beschäftigen, teilweise sogar noch bis in den Schlaf hinein. In einem solch leichten Schlafstadium verbringen wir ungefähr die Hälfte der gesamten Schlafdauer.
Bei ungestörtem Schlafverlauf gleiten wir vom leichten Schlaf ins Stadium des Tiefschlafs. Die Augäpfel sind jetzt ganz ruhig, die Muskulatur ist vollkommen entspannt. Die Körperfunktionen laufen auf Sparflamme oder im Regenerationsmodus. Der Blutdruck sinkt, Atmung und Herzschlag werden noch langsamer. In diesem Stadium reagieren wir kaum bzw. stark verzögert und unwillig auf Geräusche oder Berührungen. Das Bewusstsein ist aber auch in diesem Schlafstadium nicht vollkommen ausgeschaltet. Bedeutsame, lebenswichtige Signale in der Umgebung werden durchaus wahrgenommen. Sie führen zum Erwachen. Bestes Beispiel ist in diesem Zusammenhang der sogenannte Ammenschlaf: Egal, wie tief eine Mutter schläft, das Wimmern ihres Babys lässt sie sofort aufwachen.
Das Immunsystem wird während des Tiefschlafs aktiviert und schüttet vermehrt Wachstumshormone aus. Auf diese Weise übernimmt der Tiefschlaf eine maßgebliche Aufgabe für die körperliche Regeneration. Gesunde Schläfer verbringen ungefähr 20 Prozent der Nacht in diesem Stadium. Mit dem Alter nimmt der Anteil der Tiefschlafphase aber immer weiter ab.
Das vierte Schlafstadium unterscheidet sich deutlich von den ersten drei Stadien. Kennzeichnend und ohne weitere Instrumente nachweisbar ist, dass die Augen sich während des REM-Schlafstadiums schnell bewegen – manchmal sind es nur einzelne, kurze Bewegungen der Augäpfel, manchmal kurze Bewegungsfolgen. Diesen verdankt das vierte Schlafstadium auch seinen Namen. REM steht für Rapid (schnell), Eyes (Augen) und Movement (Bewegungen). Der REM-Schlaf wird auch als Traumschlaf bezeichnet. Wer aus diesem Stadium geweckt wird, berichtet meist, gerade geträumt zu haben. Erwähnenswert ist, dass weite Teile der Muskulatur während der REMPhasen blockiert sind. Dadurch ist der Schlafende wie gelähmt, er befindet sich in einer »Schlafparalyse«. Dieser Zustand wird aktiv vom Gehirn gesteuert, um den Schläfer durch die Unbeweglichkeit daran zu hindern, die geträumten Bewegungen tatsächlich umzusetzen. Denn das könnte nicht nur für seinen Bettgefährten gefährlich werden, sondern auch für den Schläfer selbst.
Nach dem Einschlafen (Stadium 1) gleitet man über Stadium 2 in den Tiefschlaf (Stadium 3). Nach etwa 90 Minuten gelangt man in die erste REM-Episode (Stadium 4). Damit ist der erste Schlafzyklus abgeschlossen.
Die erste REM-Schlafphase beginnt etwa 80 bis 100 Minuten nach dem Einschlafen. Unmittelbar davor endet die erste Tiefschlafphase – meist – abrupt, oft begleitet von einer Veränderung der Körperstellung. Der Körper fällt dann kurz in einen leichten Schlaf, bis innerhalb von Sekunden die Muskelspannung wieder abnimmt und das EEG kleine und schnelle Gehirnströme anzeigt. Dazu treten einzelne oder in rascher Folge mehrere Augenbewegungen auf. Dieses Stadium wird auch als »paradoxer Schlaf« bezeichnet, denn viele Abläufe im Organismus ähneln jetzt jenen im Wachzustand. So sind die Gehirnaktivität und der Herzschlag erhöht, der Blutdruck steigt und die Atmung wird schneller und unregelmäßig. Bei Männern kommt es mit jeder REM-Phase zu einer Erektion, bei Frauen wird die Klitoris stärker durchblutet.
Wirklich erholsam wirkt der Schlaf nur, wenn während der Nacht alle Schlafstadien mehrmals durchlaufen wurden. Auch darf die Schlafdauer weder zu gering noch zu lang ausfallen. Ein Schlafzyklus umfasst die Stadien I bis IV und dehnt sich über 90 bis 120 Minuten. Daran schließt sich ein zweiter Zyklus an, es folgen ein dritter und – je nach Gesamtschlafdauer – weitere ein bis drei Schlafzyklen. Den ersten Schlafzyklus dominiert eine lange Tiefschlafphase. Mit zunehmender Schlafdauer verkürzt sich diese dann von Schlafzyklus zu Schlafzyklus zugunsten der Traumphase (REM-Phase). Daraus ergibt sich eine klare Prioritätenverteilung über die Nacht: Zunächst ist der Schlaf friedlich, tief und nahezu traumlos. Je näher das Aufwachen rückt, desto stärker ausgeprägt sind die Traumphasen. In der zweiten Nachthälfte bewegt sich der Schlafende häufiger, steigt die Körpertemperatur an, werden vermehrt Stresshormone ausgeschüttet und sinkt die Weckschwelle. So bereitet sich der Organismus auf das Aufwachen vor. Dank dieser Vorbereitungen werden gesunde Schläfer morgens selten aus dem Tiefschlaf gerissen. Sie starten mit dem Gefühl in den Tag, gut erholt und energiegeladen zu sein. Anders sieht es aus, wenn man mitten in der Nacht oder sehr früh morgens aus dem Tiefschlaf gerissen wird und danach aufstehen muss. Der Start in den Tag fällt dann deutlich schwerer. Dieses methodische Wechselspiel der unterschiedlichen Schlafphasen bezeichnet man übrigens als »Schlafarchitektur«.
Die einzige wirklich erwiesene Funktion des Schlafs besteht in seinem »Entmüdungseffekt«. Es werden eine Reihe weiterer Erklärungsansätze diskutiert – die meisten drehen sich um die Auswirkungen des Schlafens auf viele komplexe Gedächtnisprozesse. Ein kurzer Überblick über die wichtigsten dieser Hypothesen.
Die regenerative Hypothese besagt, dass der Schlaf der Erholung und Regeneration der Organe dient. Das würde bedeuten, dass er einer Energiesparmaßnahme des Organismus gleichkommt. Diese Schlussfolgerung geht in erster Linie auf die Beobachtung zurück, dass ausgeschlafene Menschen sich leistungsstark und erfrischt fühlen. Und dass der Mensch nach einem erholsamen Schlaf wieder tadellos funktioniert, selbst wenn seine Leistungsfähigkeit am Vortag mit zunehmender Wachdauer immer stärker abgenommen hatte. Es deutet vieles darauf hin, dass der Körper vor allem die Non-REM-Phasen (anabole Phase) nutzt, um Immun- und Nervensystem, Muskeln und Knochen zu stärken und sie fit für die Herausforderungen des nächsten Tages (katabole Phase) zu machen.
Die psychische Hypothese verweist auf die Verarbeitung von Eindrücken des Tages als die wichtigste Aufgabe des Schlafs. Demnach ginge es im Schlaf in erster Linie darum, die Geschehnisse der Wachphase zu sortieren, zu prüfen, einzuordnen und zu archivieren bzw. auszusortieren. Kurzum darum, das Gehirn von überflüssigen Informationen zu entrümpeln und Wichtiges dauerhaft zu speichern. Während der REM-Phasen können Erlebnisse – positiver wie negativer Art – in Form von Träumen abschließend verarbeitet werden. Daher rührt wohl die Redensart »Schlaf noch einmal eine Nacht darüber«.
Eine weitere Hypothese misst die größte Bedeutung des Schlafs primär der Gedächtnisbildung zu. Wohl jeder hat schon einmal die Erfahrung gemacht, wie sehr gerade das Kurzzeitgedächtnis unter Schlafmangel leidet. Es ist Teil des Arbeitsgedächtnisses und gleicht in seiner Funktion dem Arbeitsspeicher eines Computers. Dieser Speicher hält in einem aktiven, jederzeit verfügbaren Stadium immer die aktuellsten Informationen bereit. Diese können weiterverarbeitet werden, müssen zur längerfristigen Speicherung aber auf die »Festplatte« – das Langzeitgedächtnis des Rechners – überführt werden.