16. Juli 2021, 20:13 Uhr | Lesezeit: 5 Minuten
Einen großen Teil unseres Lebens verbringen wir schlafend. Deshalb beschäftigt sich Forschung weltweit mit den großen Fragen rund zum Thema Schlaf: Wie viele Stunden sollten wir idealerweise schlafen, wie sieht gesunder Schlaf aus, was tun bei Schlafstörungen – und was und wie träumen wir? Eine neue Studie konnte jetzt erstmals die Hirnaktivität während des Schlafs entschlüsseln – und zeigen, woran das Gehirn denkt, während wir schlafen.
Bei Schlafforschung denken die meisten wohl an Themen wie Schlafstörungen oder die Welt der Träume. Doch abseits von dem, was wir träumen, stellt sich noch eine Frage: Was denkt das Gehirn im Schlaf? Genau dieser Frage sind Forschende der Universität Genf auf den Grund gegangen. Erstmals konnte belegt werden, dass im Schlaf ein Dialog zwischen verschiedenen Hirnregionen stattfindet. Und: Informationen, die mit einer Belohnung assoziiert werden, werden vom Gehirn bevorzugt im Langzeitgedächtnis abgespeichert. Lesen Sie hier die Details der Studie.
Übersicht
Dialog im Gehirn – im Schlaf festigt sich unsere Erinnerung
Unsere Hirnaktivitäten im Schlaf lassen sich – nach heutigen wissenschaftlichen Möglichkeiten – noch nicht übersetzen. Deshalb bleibt auch der genaue Inhalt dessen, was wir beim Schlafen denken, ein Geheimnis. Worin sich die Wissenschaft aber einig ist: Schlaf ist wichtig für die Bildung von Erinnerungen und die emotionale Intelligenz. Im Schlaf festigt das Gehirn also die Erinnerungen, die wir während des Tages gemacht haben und hilft, unsere Emotionen zu regulieren. Der Hippocampus – eine Struktur des Schläfenlappens, der die temporären Erinnerungen speichert – sendet im Tiefschlaf die Informationen, die er während des Tages gespeichert hat, an die Großhirnrinde zurück. Es entsteht ein Dialog, der die Gedächtniskonsolidierung durch Wiederholung der Ereignisse des Tages ermöglicht und somit die Verbindung zwischen den Neuronen verstärkt.
Forschende wollten wissen, was das Gehirn im Schlaf denkt
Das Genfer Team um die Studienleiterinnen Sophie Schwartz und Virginie Sterpenich wollte herausfinden, welche Hirnregionen während des Schlafs aktiv sind und verstehen, wie sie unsere Erinnerungen abspeichern. Sie entwickelten einen neuronalen Dekodierer, mit dem sie die Hirnaktivität während des Tiefschlafs entschlüsseln und deren Bedeutung entziffern konnten. „Wir wollten vor allen Dingen sehen, inwieweit positive Emotionen in diesem Prozess eine Rolle spielen“, wird Sterpenich in einer Pressemitteilung der Universität zitiert. Was denkt das Gehirn im Schlaf – abseits vom Träumen?
Ablauf der Studie
Die Forschenden ließen Freiwillige zwei verschiedene Videospiele spielen. Gleichzeitig machten sie ein MRI (Kernspintomographie-Aufnahme). Das eine war ein Gesichtserkennung-Spiel, beim anderen Spiel musste man den Ausgang aus einem 3D-Labyrinth finden. Mit den beiden Spielen ließen sich, so die Forschenden, zwei sehr unterschiedliche Hirnregionen aktivieren – was man auf dem MRI-Bild gut sehen konnte. Was die Proband*innen nicht wussten. Die Videospiele waren für den Zweck der Studie manipuliert worden. Eine Hälfte gewann bei der Gesichtserkennung, die andere Hälfte beim Labyrinth-Spiel.
In Phase zwei der Untersuchung schliefen die Probandinnen und Probanden ein bis zwei Stunden in der MRI-Röhre. Also genauso lange, wie ein Schlafzyklus dauert. Während dieser Zeit wurde ihre Hirnaktivität erneut gemessen. „Wir haben EEG [Elektroenzephalographie, Anm. d. Red.], das die Schlafphase misst, mit dem MRI kombiniert, das alle zwei Sekunden ein Bild der Hirnaktivität macht. Dann haben wir unseren ‘neuronalen Dekodierer‘ angewendet, um zu sehen, ob die Hirnaktivität, die während der Spielzeit zu erkennen war, auch spontan wieder während des Schlafs erschien“, erklärt Sophie Schwartz.
Die Gehirne der Probanden spielten im Schlaf das gewonnene Spiel nach – nicht das verlorene
Als sie die MRI-Aufzeichnungen der Wachphase mit denen der Schlafphasen verglichen, entdeckten die Forschenden, dass die Muster der Hirnaktivität während Spiel und Tiefschlafphase sehr ähnlich waren. Darüber hinaus konnten sie an ihnen ablesen, dass verlorene und gewonnene Spiele (Gewinn = Belohnung) im Schlaf unterschiedlich verarbeitet wurden. „Es war sehr klar zu erkennen, dass das Gehirn das gewonnene und nicht das verlorene Spiel erneut durchspielte, indem es die Hirnregionen aktivierte, die während des wachen Zustands aktiv waren“, so Sterpenich. „Sobald man schläft, verändert sich die Hirnaktivität. Nach und nach begannen unsere freiwilligen Teilnehmer, wieder an beide Spiele zu denken. Als sie in die Tiefschlafphase eintraten, dachten sie dann aber meistens nur noch an das Spiel, das sie gewonnen hatten.“
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Fazit: Gehirn reaktiviert im Schlaf Belohnungen
Phase drei der Untersuchung fand zwei Tage nach der Spiel- und Schlafphase statt. Dabei absolvierten die Proband*innen einen Gedächtnistest. Sie sollten versuchen, alle Gesichter aus dem Gesichterkennungs-Spiel wiederzukennen und den Startpunkt des Labyrinths aus dem zweiten Spiel zu finden. Es zeigte sich: Je mehr die mit dem Spiel verbundenen Hirnregionen während des Schlafs aktiviert wurden, desto besser waren die Gedächtnisleistungen. Das mit Belohnung assoziierte Gedächtnis ist also besser, weil es im Schlaf spontan reaktiviert wird.
Mit ihrer Studie konnten Schwartz, Sterpenich und ihr Team erstmals sichtbar machen, woran unser Gehirn im Schlaf denkt. Damit eröffnen sie eine spannende neue Perspektive in die Forschung der Gehirnaktivität während des Schlafs und der unglaublichen Arbeit, die unser Gehirn nachts leistet.
