Fast jeder kennt das: Nach einer Nacht mit schlechtem Schlaf fühlt man sich nicht so wach, wie man sollte. Das Gehirn wirkt benebelt, und die Gedanken schweifen ab, wenn man eigentlich aufmerksam sein sollte. Eine neue Studie des Massachusetts Institute of Technology (MIT) enthüllt, was im Gehirn passiert, wenn diese kurzzeitigen Aufmerksamkeitsausfälle auftreten.
Um diese Frage zu untersuchen, rekrutierten die Forscher 26 Freiwillige, die zweimal getestet wurden – einmal nach einer Nacht Schlafentzug im Labor und einmal, als sie gut ausgeruht waren. Am Morgen überwachten die Forscher verschiedene Messgrößen der Gehirn- und Körperfunktion, während die Teilnehmer eine Aufgabe durchführten, die häufig zur Beurteilung der Auswirkungen von Schlafentzug verwendet wird.
Während der Aufgabe trug jeder Teilnehmer eine Elektroenzephalogramm-(EEG-)Kappe, die Gehirnwellen aufzeichnen konnte, während sie sich gleichzeitig in einem funktionellen Magnetresonanztomografen (fMRI) befanden. Die Forscher verwendeten eine modifizierte Version der fMRI, die es ihnen ermöglichte, nicht nur die Sauerstoffsättigung des Blutes im Gehirn, sondern auch den Fluss der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) in und aus dem Gehirn zu messen. Sie maßen außerdem die Herzfrequenz, die Atemfrequenz und den Pupillendurchmesser jedes Probanden.
Weiters absolvierten die Teilnehmer zwei Aufmerksamkeitsaufgaben im fMRI-Scanner, eine visuelle und eine auditive. Schlafentzogene Teilnehmer schnitten bei diesen Aufgaben erwartungsgemäß viel schlechter ab als ausgeruhte Teilnehmer. Ihre Reaktionszeiten waren langsamer, und bei einigen Reizen nahmen die Teilnehmer die Veränderung überhaupt nicht wahr
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass während dieser Aussetzer eine Welle von Liquor cerebrospinalis (CSF) (Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit; Anm.) aus dem Gehirn fließt – ein Prozess, der normalerweise im Schlaf stattfindet und dazu beiträgt, Abfallprodukte wegzuspülen, die sich tagsüber angesammelt haben. Diese Spülung ist vermutlich notwendig, um ein gesundes, normal funktionierendes Gehirn aufrechtzuerhalten.
Wenn eine Person jetzt unter Schlafentzug leidet, scheint der Körper zu versuchen, diesen Reinigungsprozess durch das Einleiten von CSF-Flussimpulsen nachzuholen. Dies geht jedoch mit einer drastischen Beeinträchtigung der Aufmerksamkeit einher.
Die Forscher fanden auch mehrere andere körperliche Ereignisse, die mit Aufmerksamkeitslücken in Verbindung stehen, darunter eine Verringerung der Atmung und der Herzfrequenz sowie eine Verengung der Pupillen. Sie stellten fest, dass die Pupillenverengung etwa 12 Sekunden vor dem Austritt von Liquor aus dem Gehirn begann und sich die Pupillen nach der Aufmerksamkeitslücke wieder erweiterten.
Die Forscher untersuchten diese Ergebnisse nicht im Detail, haben aber die Hypothese, dass Phasen der geistigen Abwesenheit den Körper als Ganzes beeinflussen können, möglicherweise gesteuert durch ein einziges Kontrollsystem. "Diese Ergebnisse legen uns nahe", sagt Lewis, "dass es einen einheitlichen Schaltkreis gibt, der sowohl das steuert, was wir als sehr hohe Funktionen des Gehirns betrachten – unsere Aufmerksamkeit, unsere Fähigkeit, die Welt wahrzunehmen und auf sie zu reagieren – als auch wirklich grundlegende physiologische Prozesse wie die Fluiddynamik des Gehirns, die Hirndurchblutung und die Verengung der Blutgefäße."
Wer regelmäßig zu wenig schläft, erlebt nicht nur eine sofortige Verschlechterung seiner Denk- und Konzentrationsleistung und eine stärkere Neigung zu ungesunder Ernährung — auf längere Sicht kann der Schlafmangel auch das Risiko für schwerwiegende Hirnerkrankungen erhöhen, weil mehr "Abfall" im Hirn bleibt — ein Umstand, der mit dem Entstehen von Erkrankungen wie Alzheimer gekoppelt wird.
Damit eine Nacht wirklich erholsam wirkt — und das Gehirn seine nächtlichen Regenerations- und Reinigungsprozesse optimal durchführen kann — ist eine bewusste Abendroutine sinnvoll. Dazu gehört ein fester Zeitpunkt fürs Zubettgehen, ein möglichst störungsfreies Umfeld mit gedämpftem Licht und wenig Ablenkung durch Bildschirme, sowie Entspannung vor dem Schlafengehen. Auf diese Weise wird das Gehirn besser auf den Ruhemodus vorbereitet — und die Effekte einer kurzen Nacht lassen sich so zumindest teilweise abmildern.
