Schlaf: Neuronale Nickerchen
Neurone können unabhängig voneinander in "lokalen Schlafzustand" übergehen.
© fotolia / diego cervo (Ausschnitt)
Kein Mensch kommt längere Zeit ohne Schlaf aus. Wer dennoch versucht, sich wachzuhalten, kann sich immer schlechter auf eine Sache konzentrieren – es häufen sich Irrtümer. Giulio Tononi und sein Team von der University of Wisconsin-Madison (USA) entdeckten jetzt eine mögliche Ursache für die erhöhte Fehlerrate: Bei Schlafmangel können einzelne Nervenzellen in eine Art Dämmerzustand verfallen.
Bisher galt Schlaf als ein Phänomen, welches das gesamte Gehirn betrifft. Im Wachen feuern die Neurone unregelmäßig; das Elektroenzephalogramm (EEG), das aufsummierte Spannungsschwankungen der Hirnaktivität misst, zeigt dann Wellen mit relativ hoher Frequenz und niedriger Amplitude. Bei Schlafenden zeichnet das EEG hingegen eher langsame, aber starke Ausschläge auf. Tononis Arbeitsgruppe hielt nun Ratten wach, indem sie ihnen bei hellem Licht ständig neue Objekte zeigte. Parallel maßen die Forscher mittels ins Gehirn implantierter Elektroden die Aktivität in verschiedenen Kortexbereichen.
Wie sich herausstellte, schalteten nach längerem Schlafentzug mehrfach lokale Neuronenpopulationen für einige Zeit ab, obwohl das EEG insgesamt das typische Wachheitsmuster anzeigte. Eingeschlummert waren entweder bestimmte Kortexbereiche, während die restlichen Areale weiterhin aktiv blieben, oder sogar nur einzelne Nervenzellen.
Offensichtlich nahm die Tendenz der Neurone, in den Ruhezustand überzugehen, mit der Zeit zu: Je länger der Schlafmangel währte, desto häufiger wurden die lokalen "Off-Perioden". Und mit deren Anzahl stieg auch die Fehlerrate. Nickten die Nervenzellen zwischen 300 bis 800 Millisekunden vor gestellten Testaufgaben ein, erhöhte sich die Misserfolgswahrscheinlichkeit der Ratten um 38 Prozent.
Die Forscher deuten die Abschaltphasen als Zeichen neuronaler Erschöpfung, die wahrscheinlich durch synaptische Überlastung ausgelöst werden. Fraglich bleibt, ob die lokalen Nickerchen nur Energie sparen sollen oder etwa Regenerationsprozesse anstoßen. (gw)
Bisher galt Schlaf als ein Phänomen, welches das gesamte Gehirn betrifft. Im Wachen feuern die Neurone unregelmäßig; das Elektroenzephalogramm (EEG), das aufsummierte Spannungsschwankungen der Hirnaktivität misst, zeigt dann Wellen mit relativ hoher Frequenz und niedriger Amplitude. Bei Schlafenden zeichnet das EEG hingegen eher langsame, aber starke Ausschläge auf. Tononis Arbeitsgruppe hielt nun Ratten wach, indem sie ihnen bei hellem Licht ständig neue Objekte zeigte. Parallel maßen die Forscher mittels ins Gehirn implantierter Elektroden die Aktivität in verschiedenen Kortexbereichen.
Wie sich herausstellte, schalteten nach längerem Schlafentzug mehrfach lokale Neuronenpopulationen für einige Zeit ab, obwohl das EEG insgesamt das typische Wachheitsmuster anzeigte. Eingeschlummert waren entweder bestimmte Kortexbereiche, während die restlichen Areale weiterhin aktiv blieben, oder sogar nur einzelne Nervenzellen.
Offensichtlich nahm die Tendenz der Neurone, in den Ruhezustand überzugehen, mit der Zeit zu: Je länger der Schlafmangel währte, desto häufiger wurden die lokalen "Off-Perioden". Und mit deren Anzahl stieg auch die Fehlerrate. Nickten die Nervenzellen zwischen 300 bis 800 Millisekunden vor gestellten Testaufgaben ein, erhöhte sich die Misserfolgswahrscheinlichkeit der Ratten um 38 Prozent.
Die Forscher deuten die Abschaltphasen als Zeichen neuronaler Erschöpfung, die wahrscheinlich durch synaptische Überlastung ausgelöst werden. Fraglich bleibt, ob die lokalen Nickerchen nur Energie sparen sollen oder etwa Regenerationsprozesse anstoßen. (gw)
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