Physiologische Parameter des Schlafs

Warum schlafen wir? Erst seit kurzem ist dieses große Mysterium der Menschheit geklärt.

Warum schlafen wir?

"Schlafen kann man, wenn man tot ist", ist ein berühmtes Sprichwort. Die Wissenschaft beschäftigt sich seit einiger Zeit mit diesem großen Mysterium: Schlaf. Als man sich am Anfang der Forschung in diesem Gebiet gefragt hat: Für was genau ist Schlaf eigentlich gut? So liefern inzwischen alle Studienergebnisse ein deutliches Zeichen. Schlaf hat nicht die eine Aufgabe. Im Schlaf passieren so viele Dinge, die wichtig und gut für unser waches Leben sind. Inzwischen geht man soweit, dass man sich fragt, auf welche gesundheitliche Aspekte Schlaf keine immens große Bedeutung hat.

Doch physiologisch betrachtet: Warum schlafen wir? Was passiert im Körper, dass wir müde werden und was genau weckt uns wieder auf?

Einschlafen

Um gut schlafen zu können, ist es in einem ersten Schritt erforderlich erst einmal einzuschlafen. Verantwortlich für das Einschlafen ist unter anderem das Hormon Melatonin, das auch Schlafhormon genannt wird. Melatonin wird von der Zirbeldrüse gebildet. Helles, vor allem blaues Licht, hemmt die Produktion von Melatonin. Melatonin entsteht aus dem Hormon Serotonin, das auch ein Neurotransmitter ist. Als Neurotransmitter ist es unter anderem seine Aufgabe Informationen weiterzutragen und erregt so die Nervenzellen im Gehirn, weswegen Serotonin auch Glückshormon genannt wird. Damit genügend Melatonin vorhanden ist, muss also auch genügend Serotonin vorhanden sein. Serotonin wird aus L-Tryptophan unter anderem mithilfe von Vitamin D, Vitamin B6, Zink, Folsäure und Magnesium gebildet. L-Tryptophan ist eine Aminosäure, die nicht vom Körper produziert werden kann, sondern mit der Nahrung aufgenommen werden muss. Vitamin D wird in großen Mengen durch Sonnenexposition im menschlichen Körper gebildet. Dadurch ist Sonnenlicht zur Bildung von Serotonin und somit Melatonin sehr wichtig.

Die physiologische Voraussetzung für Einschlafen ist demnach die Bildung von Melatonin durch die vereinfachte Kette: L-Tryptophan – Serotonin – Melatonin

Während des Schlafs

Der Schlaf ist unterteilt in verschiedene Schlafphasen, wobei die bedeutendsten Prozesse im Gehirn einerseits in der REM-Phase (Rapid-Eye-Movement) und andererseits im Tiefschlaf stattfinden. Während in der REM-Phase häufig das Erlebte verarbeitet wird, so ist der Tiefschlaf vor allem für die Verarbeitung von Daten zuständig. Täglich lernen und erfahren wir unzählige Dinge. Manche davon sind für unser Gehirn wichtig, andere unwichtig. Die synaptische Homöostase-Theorie beschreibt einen Prozess im Tiefschlaf: Der Hippocampus sortiert die wichtigen von den unwichtigen Ereignissen. Während die wichtigen ins Gedächtnis, also den Langzeitspeicher wandern, werden die Synapsen von den unwichtigen Ereignissen „gereinigt“. So ist wieder Platz für neue Lerninhalte. Eine Studie aus dem Jahr 2017 hat gezeigt, dass bei einer Gruppe von Testpersonen nach einer Nacht ohne jegliche Tiefschlafphasen der Hippocampus beim Lernen von neuen Inhalten 70% weniger Aktivität zeigt als bei den Personen in der Vergleichsgruppe, die 8 Stunden schliefen. (vgl. Jared M. Saletin and Matthew P. Walker (2012). Im Übertragenen Sinne reinigt der Tiefschlaf also das Kurzzeitgedächtnis und erhöht die Kapazität für kommende Lerninhalte.

Ein außerordentlich wichtiger Teil des Schlafens ist die Ausschüttung des Hormons Somatropin. Somatropin wird fast ausschließlich während des Schlafens gebildet. Es wird auch Wachstumshormon oder Human Growth Hormone (HGH) genannt. Im Körper hat es vor allem die Funktion Zellen zu ersetzen, zu erneuern und zu reparieren. Dadurch ist es auch für die Erneuerung der Hautzellen verantwortlich, sowie für das Wachstum bei Kindern und Jugendlichen, die Erneuerung für das Immunsystem und das Reparieren von Muskeln, Knochen und Knorpeln. HGH ist somit eines der wichtigsten Hormone für unsere Gesundheit, sowie im präventiven als auch im kurativen Sinne.

Aufwachen

Hauptsächlich verantwortlich für das Aufwachen ist das Hormon Cortisol. Während der Melatoninspiegel abends steigt und ca. um 03:00 Uhr morgens seinen Höhepunkt erreicht hat, so beginnt der Körper Cortisol als natürlichen Wachmacher um 03:00 Uhr zu produzieren, um die Melatoninproduktion sukzessive herunterzufahren. Morgendliches Licht und ein erhöhter Cortisolspiegel, dessen Höhepunkt morgens um ca. um 09:00 Uhr erreicht ist, sorgen dann dafür, dass man aufwacht.

Cortisol wird den ganzen Tag über von der Nebenniere produziert. Morgens mehr, damit wir wach werden. Cortisol wird auch Stresshormon genannt. Denn eine Hauptaufgabe von Cortisol ist es Stoffwechselvorgänge zu aktivieren und dem Körper eine höhere Energie zur Verfügung zu stellen. Dabei wird Noradrenalin und Adrenalin ausgeschüttet, die Herzfrequenz und der Blutdruck werden erhöht.

Zusammenspiel und Problematik der Moderne

Durch die Aufnahme von ausreichend Nahrung und Sonnenlicht tagsüber, sorgt bei Dunkelheit das Schlafhormon Melatonin dafür, dass man einschläft. Somatropin erneuert die Zellen, während die synaptische Homöostase das Gehirn reinigt und Kapazität für den neuen Tag schafft. Mit der Produktion von Cortisol beginnt der Aufwachprozess, der durch Lichtexposition und dem Abbau von Melatonin mit dem Aufwachen beendet ist.

Dieser Wach-Schlaf-Rhythmus wurde im Laufe der Evolution zu unserem eingespeicherten inneren Rhythmus. Im Rahmen des industriellen, technischen und digitalen Fortschritts wurde dieser Rhythmus vor allem durch zwei Dinge negativ beeinflusst. Zum einen hat die Erfindung des elektrischen Lichts dafür gesorgt, dass nach Sonnenuntergang weiterhin helles Licht zur Verfügung steht und somit die Ausschüttung von Melatonin bestenfalls verzögert, schlimmstenfalls gehemmt wird. Andererseits hat sich durch ständige Erreichbarkeit, turbulentem Alltag und der Erfindung des Smartphones ein insgesamt erhöhtes Stresslevel und damit verbunden einen erhöhten Cortisolspiegel bei vielen Menschen etabliert, der wiederum ebenfalls die Ausschüttung von Melatonin hemmt. Bei fehlendem Melatonin nimmt die Schlafqualität, Dauer der Tiefschlaf- und REM-Phasen und somit auch die Ausschüttung von HGH ab und die synaptische Homöostase tritt nur vermindert auf.




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