Schlafentzug

Überblick Hypertext "Der Schlaf"

Vögel und Säugetiere sind die einzigen Tiere, deren Schlaf sich in eine Tiefschlafphase ("Slow Wave Sleep") und eine Traum- bzw. REM-Phase ("Rapid Eye Movement") untergliedern lässt. Während des Slow Wave Sleep zeigt das Gehirn im Elektroenzephalogramm langsame Wellen mit hoher Amplitude. Bei Säugetieren nimmt die Intensität des Tiefschlafes abhängig von der vorhergehenden Wach- und Schlafzeit ab oder zu. Menschen und Tiere, die etwa von ihrem täglichen Mittagsschlaf abgehalten werden, schlafen in der nächsten Nacht meist tiefer und reagieren so auf den Schlafentzug. Daraus lässt sich ableiten, dass Regeneration die Hauptaufgabe des Schlafes ist und diese in der Tiefschlafphase stattfindet. Schlafen ist übrigens keinesfalls ein Ruhezustand für den Körper und das Gehirn, denn während der Nacht laufen zahlreiche Aktivitäten ab, die Energie verbrauchen, etwa für Prozesse wie Lernen und Gedächtnis, Immunfunktion und Hormonproduktion.

Es gibt im Gehirn zwei neuronale Netzwerke, die eng aneinander gekoppelt sind und einzelne Gehirnregionen miteinander verbinden, wenn Menschen wach, aber in einem Ruhezustand sind. d.h., sie sind für verschiedene Aufmerksamkeitsprozesse zuständig. Das »Default Mode Network« (Ruhezustandsnetzwerk) unterstützt nach innen gerichtete Aufmerksamkeit wie Selbstreflexion und das »AntiCorrelated Network« hat die Verarbeitung von Außenreizen zur Aufgabe. Beide arbeiten eng, aber zeitversetzt zusammen, denn ist das eine besonders aktiv, sendet das andere weniger Signale und umgekehrt, wobei dieser abwechselnde Rhythmus zwischen Aktivitätszunahme und Aktivitätsabnahme etwa 20 bis 25 Sekunden beträgt. Die Aktivitäten dieser beiden Netzwerke veränderten während der verschiedenen Schlafphasen ihr Zusammenspiel, denn das Ruhezustandsnetzwerk verliert je nach Schlafstadium einen Teil seiner Verknüpfungen. So wird etwa der Hippocampus bereits beim Einschlafen von diesem Netzwerk entkoppelt und mit zunehmender Schlaftiefe wird der ebenfalls dazugehörige Frontallappen ganz ausgeschlossen, also das Gehirnzentrum, das für die Planung von zukünftigen Handlungen, die Bewegungskontrolle, das Langzeitgedächtnis und für Belohnungen zuständig sind. Beide sensorischen, kognitive Netzwerke spielen im Wachzustand und beim Einschlafen eine wichtige Rolle, die mit äußerer und innerer Aufmerksamkeit zusammenhängen, was sich offensichtlich während des Schlafes ändert. Diese beiden eng zusammen arbeitenden Netzwerke geraten nach Schlafentzug durcheinander, denn bestimmte Areale des Ruhezustandsnetzwerk verhalten sich nach einer auf etwa drei Stunden reduzierten Nachtruhe weniger synchron als nach einer normalen Nacht. Auch das gegenläufige Netzwerk zeigte Areale, die aus dem Takt kommen. Schlafmangel stört offensichtlich das Zusammenspiel dieser für innen- und außengerichtete kognitive Prozesse wichtigen Netzwerke, sodass sich die regenerative Funktion des Nachtschlafs in der Wiederherstellung beziehungsweise Aufrechterhaltung einer intakten Ruhenetzwerkaktivität tagsüber widerspiegeln.

Literatur
Dal-Bianco, Peter & Walla Peter (2011). Verrückt, was unser Gehirn alles kann: Selbst, wenn es versagt. Galila Verlag.

Robert Stickgold vom Massachusetts Institute of Technology fand heraus, daß der Schlaf vor einer Prüfung eine große Rolle dabei spielt, wie gut wir abschneiden. Seiner Ansicht nach können wir Gelerntes tatsächlich im Schlaf verankern. Um 20% konnten die Versuchspersonen ihre Leistungen verbessern, wenn sie vor der Prüfung eine Nacht gut durchschliefen. Mit jeder weiteren Nacht vor der Prüfung verbesserten sich die Leistungen. Bei den Probanden die nach dem Lernen in der Nacht keinen Schlaf fanden, sanken die Leistungen auf Anfängerniveau herab.

 

Untersuchungen an unausgeschlafenen Menschen zeigten, dass sie in diesem Zustand zu übertriebenem Optimismus und damit auch zu riskanteren Entscheidungen etwa beim Glücksspiel neigen. Schlafentzug bewirkt offenbar eine Verzerrung der Wahrnehmung von Chancen hin zum Optimismus, denn die Probanden verhielten sich in Entscheidungssituationen so, als ob positive Konsequenzen wahrscheinlicher oder einträglicher wären und negative Konsequenzen unwahrscheinlicher bzw. weniger schädlich wären. Auch Kaffee, frische Luft oder Gymnastik konnten in den Studien diese Auswirkungen der Müdigkeit nicht verhindern.

Wird man mehrere Nächte hintereinander (mindestens 4 Nächte) aus dem REM-Schlaf geweckt, erhöht sich der prozentuale REM-Anteil in den ungestörten Nächten von 20% auf 27% bis 29%. Diesen Effekt bezeichnet man als REM-rebound-Effekt. Dabei handelt es sich um eine kompensatorische REM-Erhöhung, die allerdings erst nach 4 Tagen Wachheit im Schlaf eintritt.

Fiß und Ellmann (1973) unternahmen folgendes Experiment:

  1. Versuchspersonen schliefen 4 Nächte ungestört.
  2. in den darauffolgenden 2 Nächten wurden die Probanden in den REM-Phasen geweckt
  3. im Anschluß erhielten die Probnden eine Erholungsnacht.

Ergebnisse

Die REM-Phasen wurden unter Punkt 3 im Vergleich zu Punkt 1 kürzer. Der Non-REM-Schlaf stellte sich zu den Zeitpunkten ein, an denen unter Punkt 2 die Wecktermine lagen. Dieses wurde als konditionierte Vermeidungsreaktion interpretiert. Bei totaler Schlafdeprivation, d.h. Entzug von SWS und REM-Schlaf kommt es in der 1. Nacht zu einer Zunahme von SWS. In der 2. Nacht steigt der REM-Schlaf wieder. Allerdings wird nur ein kleiner Teil des SWS und des REM-Schlafes nachgeholt.

Quelle: MEDSTANDARD vom 26.02.2007

 

Kurioses: Schlafsubstanz

Der französische Physiologe Henri Piéron glaubte, ein "Hypnotoxin" gefunden zu haben. Er hielt Hunde tagsüber wach und hinderte sie nachts am Schlafen, indem er sie durch die Straßen von Paris spazierenführte. Anschließend entnahm er ihnen Gehirnflüssigkeit und injizierte sie ausgeruhten Tieren, die daraufhin tatsächlich einschliefen. Genauer charakterisieren konnte er den Stoff nicht.

Der offizielle Rekord im Nichtschlafen wurde unter ärztlicher Aufsicht 1965 von einem damals 17jährigen US-Schüler mit 264 Stunden aufgestellt.

Aus Studien weiß man, dass nach 24 Stunden Schlafentzug die Reizschwelle sinkt, nach 64 Stunden Wahnvorstellungen auftreten. Irgendwann tritt dann der Tod ein. Mögliche Zwecke des Schlafes:

  • psychisch: Erlebnisse der Wachphasen werden in Träumen verarbeitet, eingeordnet, unwichtige Informationen gelöscht.
  • regenerativ: Organe können sich erholen.
  • kalibrativ: Rhythmen der Körpersysteme, die bei Tag durcheinander geraten, werden auf Ausgangswerte (quasi auf null) zurückgestellt.
  • adaptiv: Schlaf dient nicht primär der Erholung, sondern ist ein genetisches Programm zur Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts. So ruhen Raubkatzen nicht 17 Stunden am Tag, weil ihr Organismus das braucht, sondern um ihren Beutetieren genügend Erholungszeit zu gönnen.

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