Ob im Zug, am Strand oder vor dem Fernseher – jeder von uns kennt diesen Moment, wenn der Schlaf einen überkommt und die Wahrnehmung der eigenen Umgebung nach und nach verblasst. Sobald wir entschlummern, nimmt die Intensität unserer Sinneseindrücke immer weiter ab. Bis wir komplett „ausgeschaltet“ sind. Thomas Andrillon und seine Kollegen haben diesen Kontaktverlust zur Umgebung untersucht. Warum schaltet das Gehirn im Schlaf ab?

Charakteristisch für Schlaf ist der Verlust der Reaktionsfähigkeit. Bisher ist es Wissenschaftlern nicht gelungen, mit Sicherheit zu bestimmen, wie die neuronale Aktivität die Fähigkeit zur Verarbeitung sensorischer Informationen im Schlaf einschränken kann. Um dieses Abschalten des Gehirns zu analysieren, versuchte ein Forscherteam aus Neurowissenschaftlern der Abteilung für kognitive Studien (ENS, Paris), der Université Pierre et Marie Curie und der Université Descartes sowie der Technischen Universität Dänemark die Reaktionsfähigkeit des Gehirns während des Schlafs zu erforschen.

Dazu baten sie 23 Probanden im Alter von 21 bis 31 Jahren (16 Frauen) während der Einschlafphase Begriffe zu kategorisieren. Die Hirnaktivität der Probanden wurden mit Hilfe eines Elektroenzephalogramms (EEG) aufgezeichnet. Hierzu sollten sie einen Knopf zu ihrer Linken drücken, wenn es sich bei dem genannten Begriff um einen Gegenstand handelte, und auf einen Knopf zu ihrer Rechten im Falle eines Tieres. Die Liste der Begriffe (insgesamt 72, gleichmäßig auf beide Kategorien verteilt) wurde während ihrer Ein- und Tiefschlafphase fortgeführt, auch wenn die Probanden in diesem Stadium keine Knöpfe mehr drückten. Die Forscher wollten sehen, inwieweit das Gehirn die übermittelten Informationen noch wahrnehmen und semantisch verarbeiten kann.

Bei der Untersuchung der Hirntätigkeit zeigte sich, dass das Gehirn in der Leichtschlafphase (Einschlafphase) den Sinn der Begriffe analysiert und beschließt, den Knopf zu drücken (ohne jedoch die motorischen Befehle auszusenden). In der Tiefschlaf- und REM-Phase wies der EEG-Verlauf keine charakteristischen Spitzenwerte einer Aktionsvorbereitung im Bereich des Motorkortex auf, was darauf hindeutet, dass die semantische Analyse der empfangenen Informationen nicht mehr so tiefgehend erfolgt. Das Team um Thomas Andrillon hat jedoch beobachten können, dass die für die physische Analyse der Geräusche (Intensität, Häufigkeit usw.) zuständigen Zonen nach wie vor aktiviert waren, ohne dass deren Aktivität sich jedoch auf die übrigen Hirnregionen ausbreitet. Die Forscher konnten somit je nach Schlafphase zwei verschiedene Mechanismen ausmachen.

Während der Leichtschlafphase scheint der Kortex auf die ausgesendeten Worte zu reagieren, indem er seinen vorderen Bereich immer weiter lahmlegt. Dieser Bereich ist jedoch für komplexe Verarbeitungsprozesse enorm wichtig, insbesondere für das Verständnis und die Umsetzung von Anweisungen. Zahlreiche Studien haben nachgewiesen, dass diese Schlafphase für die Konsolidierung, also die Festigung von Gedächtnisinhalten, eine entscheidende Rolle spielen. Das Gehirn benötigt daher dieses Abschalten von der Außenwelt.

Im Gegensatz hierzu konnten die Wissenschaftler während der REM-Phase eine Hirnaktivität beobachten, die der des Wachzustands ähnlich ist. Die Erklärung liegt aus Sicht der Forscher in der Mobilisierung von Ressourcen für das Träumen, das in dieser Phase häufig erfolgt. Für die Analyse externer auditiver Informationen steht dann nicht mehr ausreichend Energie zur Verfügung, sodass diese nicht über den auditiven Kortex (für rudimentäre Geräuschanalyse zuständig) hinaus gelangen. Auch hier ist der Umstand vorteilhaft, dass sich das Gehirn in puncto Wachsamkeit und Reaktionsfähigkeit im Ruhemodus befindet (Träume sind ganz und gar nicht überflüssig).

Die Autoren der Studie meinen: „Schlaf ist durchaus als eine Art selbstregulierender Prozess zu betrachten, innerhalb dessen externe Informationen in einfacheren Schritten verarbeitet und in tiefer gehenden Schritten gelöscht werden können.“ All das zum Wohle unseres Gehirns.