Wie hat sich der Schlaf entwickelt?
Stellen Sie sich zwei Tiere derselben Art vor, die in einer gefährlichen Umgebung leben, in der Nahrung knapp ist.
Tier A verbringt den Tag damit, nach Nahrung und Partnern zu suchen, während es Raubtieren aus dem Weg geht. Wenn die Nacht hereinbricht, ruht sie sich aus und bleibt still, aber wachsam bis zum Tagesanbruch. Tier B folgt dem gleichen Muster, aber während es sich ausruht, wird es bewusstlos und nimmt die Welt um es herum fast nicht wahr. Welches Tier hätte Ihrer Meinung nach die besten Überlebenschancen?
Wenn Sie mit A geantwortet haben, herzlichen Glückwunsch! Sie haben das Paradox entdeckt, das die Evolution des Schlafes umgibt.
Es wird darüber debattiert, warum sich alle bis auf die einfachsten Tiere so entwickelt haben, dass sie so viel Zeit ihres Lebens bewusstlos verbringen. Eine Idee ist, dass Schlaf Energie spart, aber Studien haben gezeigt, dass wir fast so viele Kalorien verbrennen, wenn wir dösen, wie wenn wir wach sind, also scheint das unwahrscheinlich.
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Die Evolution sagt uns, dass, wenn etwas ein Risiko darstellt, wie Schlaf es ist, es einen Nutzen geben muss, der dieses Risiko überwiegt. Welchen Nutzen bringt Schlaf also?
Jahrzehntelange Forschung hat Schlaf mit Gedächtnisverarbeitung, emotionaler Stabilität und sogar dem „Spülzyklus“ des Gehirns in Verbindung gebracht. Was wir jedoch nicht wissen, ist, ob wir schlafen, weil diese Prozesse stattfinden müssen, oder ob wir uns dazu entwickelt haben, sie im Schlaf durchzuführen, weil es effizienter ist, sie tagsüber durchzuführen.
Klar ist, dass die Erde einen Rhythmus hat, einen Zyklus von Licht und Dunkelheit, und fast alle Tiere haben ihre eigenen circadianen Rhythmen oder Körperuhren. Die meisten stellen sie basierend auf Lichtverhältnissen ein, aber selbst blinde Höhlenfische in Mexiko, die seit Jahrtausenden unter der Erde leben, haben Körperuhren.
Dr. Andy Beale, Postdoktorand an der Universität Cambridge, untersucht diese Tiere. Er sagt, dass jede Zelle im Körper einen Rhythmus hat, daher ist es für Organismen lebenswichtig, eine Möglichkeit zu haben, diese zu synchronisieren, auch wenn sie die Sonne nicht dafür nutzen.
Vielleicht entstand also der Schlaf, um die Prozesse des Körpers zu gruppieren und sicherzustellen, dass alle Zellen ihre Wartung gleichzeitig durchführen, anstatt miteinander in Konflikt zu geraten.
Leider sind Evolutionstheorien jedoch schwer zu beweisen, sodass wir uns im Moment fragen, wie der Schlaf überhaupt entstanden ist.
Warum ist Schlafentzug gefährlich?
Eine Handvoll Familien scheinen verflucht zu sein. Im mittleren Alter entwickeln viele der Mitglieder seltsame Symptome:Schwitzen, Zittern und – am beunruhigendsten – vollständige und verheerende Schlaflosigkeit. Dies sind Anzeichen einer extrem seltenen Krankheit namens Fatal Familial Insomnia (FFI).
Eine genetische Mutation bei FFI-Betroffenen führt dazu, dass sich verformte Proteine im Gehirn ansammeln und den Thalamus schädigen – den Kontrollschalter zwischen Wachen und Schlafen. Ohne dieses Gehirnareal ist Schlaf unmöglich. Und ohne Schlaf fallen Betroffene in eine Art Wachkoma. Ab dem Auftreten ihrer Symptome leben sie selten länger als ein Jahr.
Während es viele Theorien darüber gibt, warum wir Schlaf brauchen, ist es immer noch ein Rätsel, wie Schlafentzug Sie töten kann. Aber eine kürzlich durchgeführte Studie könnte einen Hinweis gefunden haben.
Forscher entdeckten, dass Zellen im Gehirn von schlafenden Mäusen schrumpfen, wodurch die Zerebrospinalflüssigkeit – die farblose Flüssigkeit, die im Gehirn und im Rückenmark zirkuliert – leichter fließen kann und Ablagerungen wegfegt, die sich tagsüber um aktive Zellen ansammeln.
Dieses wird zu den Lymphdrüsen transportiert und aus dem Körper gespült. Vielleicht ist Schlaf also lebenswichtig, denn ohne ihn sammeln sich diese giftigen Nebenprodukte im Gehirn an.
Die Idee, dass Schlaf unser Gehirn reinigt, ist schwer zu testen, und die Untersuchung von Menschen mit FFI kann uns nicht alle Antworten geben. Wir können nicht einmal mit Sicherheit sagen, ob es der Schlafentzug selbst oder der Hirnschaden ist, der ihn verursacht, der die Betroffenen tötet.
Tierversuche liefern einen weiteren Hinweis. Experimente haben gezeigt, dass Ratten mit Schlafentzug innerhalb eines Monats sterben, aber auch hier ist es schwierig zu beweisen, dass Schlafmangel sie getötet hat – es könnte stattdessen der Stress sein, wiederholt geweckt zu werden.
Die längste aufgezeichnete Wachzeit bei einem gesunden Menschen beträgt 11 Tage, vom Studenten Randy Gardner. Am Ende litt er unter nachlassenden kognitiven Funktionen, Stimmungsschwankungen und sogar Halluzinationen. Trotzdem erholte er sich innerhalb von ein oder zwei Tagen und hatte keine langfristigen Gesundheitsprobleme. Aber er war vielleicht nicht alle 264 Stunden vollständig wach.
Untersuchungen haben gezeigt, dass Menschen mit Schlafmangel „Sekundenschlaf“ erleben, von denen sie nichts wissen. Diese können nur Mikrosekunden dauern und können sogar in einem Teil des Gehirns auftreten, während die Person „wach“ und funktionsfähig ist.
Kann Schlafentzug also einen gesunden Menschen töten? Oder wird sich das Gehirn wehren, um sich zu schützen? Die Antwort ist, wir wissen es einfach nicht …
Warum träumen wir?
Das Träumen fasziniert Wissenschaftler und Philosophen seit Jahrtausenden und verblüfft uns noch heute. Ursprünglich wurde angenommen, dass Träume nur während des REM-Schlafs (Rapid Eye Movement) auftreten, und es scheint, dass dies der Ort ist, an dem die komplexesten Träume stattfinden.
Aber auch in anderen Phasen kann man träumen – diese Träume sind eher Momentaufnahmen, verbunden mit starken Emotionen. Aber warum tun wir das?
Eine Idee ist, dass das Träumen bei der Gedächtnisverarbeitungsfunktion des Schlafes hilft. Nach dem Erlernen eines Labyrinths aktivieren die Gehirne schlafender Ratten dieselben Neuronen, die sie tagsüber verwendet haben, als würden sie das Labyrinth üben oder erneut erleben. Wir glauben, dass das Gleiche beim Menschen passiert:Tatsächlich kann ein Nickerchen, insbesondere wenn es REM-Schlaf beinhaltet, die Fähigkeiten zur Problemlösung verbessern.
Erfahren Sie im Science Focus Podcast mehr darüber, was nachts in Ihrem Gehirn vor sich geht :
Während des Schlafs sortiert unser Gehirn die während des Tages aufgenommenen Informationen, entscheidet, was gespeichert werden soll, und stellt Verbindungen zwischen neuen Fakten und Erinnerungen her. Es ist möglich, dass Träume dabei helfen, was erklären könnte, warum das Träumen von kürzlichen Erfahrungen üblich ist, aber auch, warum Träume oft seltsame Verbindungen beinhalten, die Ihr waches Gehirn niemals herstellen würde.
Eine andere Theorie besagt, dass Träume bei der emotionalen Verarbeitung helfen. Wenn wir eine Erinnerung zum ersten Mal speichern, sind die damit verbundenen Emotionen lebhaft, aber mit der Zeit lassen sie nach.
Deshalb werden Verluste und Traumata mit der Zeit erträglicher (es sei denn, dieser Prozess wird gestört, wie bei PTBS). Vielleicht hilft das Träumen bei dieser Dissoziation, indem es ermöglicht, Erinnerungen zu verarbeiten und einige emotionale Assoziationen zu entfernen.
Alternativ können Träume eine sichere Möglichkeit bieten, die Reaktionen des Gehirns auf negative oder bedrohliche Ereignisse zu testen, weshalb Träume oft emotional sind. Indem du übst, vor einem Traummonster davonzulaufen, weißt du, was zu tun ist, wenn es im wirklichen Leben passiert!
Oder es könnte Schlaf sein, der wichtig ist, und Träume sind nur das Nebenprodukt eines Gehirns, das an externem Input hungert – wie ein Bildschirmschoner auf Ihrem Computer. Interessanterweise unterdrücken einige Medikamente den REM-Schlaf, und Patienten berichten von weniger Träumen, scheinen aber keine negativen Auswirkungen zu erfahren … das Mysterium des Träumens lebt also weiter.
Ist es schlecht für deine Gesundheit, eine Nachteule zu sein?
Ein weiteres Rätsel ist, warum manche Menschen um 7 Uhr morgens aus dem Bett springen und bereit sind, sich dem Tag zu stellen, während andere wiederholt die Schlummertaste drücken, bevor sie benommen zur Kaffeekanne stolpern.
Diese Frage untersucht Dr. Sam Jones, ein Schlafforscher an der University of Exeter. Durch die Untersuchung der Genetik und des Verhaltens von rund 700.000 Menschen entdeckten er und sein Team mehr als 300 Gene, die eine Rolle dabei zu spielen scheinen, Sie zu einem Morgen- oder Abendmenschen zu machen.
Aber Ihre Disposition ist nicht in Stein gemeißelt. Frühere Untersuchungen ergaben, dass nur etwa 25 % unserer Gene dafür verantwortlich sind, ob wir frühaufstehende „Lerchen“ oder „abendliche Eulen“ sind.
"Es sieht so aus, als wäre es überwiegend gewohnheitsmäßig und umweltbedingt", sagt Jones. „Nicht die Genetik bestimmt in hohem Maße Ihren ‚Chronotyp‘, sondern Ihre Gewohnheiten, Ihr Lebensstil, was Sie essen, wie viel Anregung Sie abends bekommen usw. Es scheint eher eine veränderbare Sache zu sein.“
Jones versteht nicht nur die Chronotypen selbst, sondern untersucht auch, wie sie das Leben der Menschen beeinflussen, und frühe Forschungen liefern verlockende Hinweise. Zum Beispiel scheinen Abendmenschen später im Leben eher an Schizophrenie zu erkranken.
Und eine sorgfältige Analyse zeigt, dass dies nicht nur auf Gene zurückzuführen ist, die mehrere Auswirkungen haben – etwas an der Lebensweise der Eule erhöht das Krankheitsrisiko. Eulen haben im Durchschnitt auch ein geringeres Wohlbefinden und entwickeln eher Depressionen.
Wir wissen nicht genau, warum das so ist, aber Jones glaubt, dass es wahrscheinlich nicht die Eule selbst ist, die schädlich ist – sie versucht, sich in eine Gesellschaft einzufügen, die für Lerchen eingerichtet ist. Dies bedeutet, dass Eulen ständig unter Jetlag leiden, was ihren Körper und ihr Gehirn unter Stress setzen kann.
Aus diesem Grund fördern einige Leute die Idee eines flexibleren Arbeitstages. Aber bis weitere Forschungen durchgeführt werden, wissen wir nicht, ob dies das Leben der Eulen tatsächlich verbessern oder sie weniger anfällig für gesundheitliche Probleme machen wird.
Warum brauchen manche Menschen weniger Schlaf?
Wir haben sie alle getroffen. Menschen, die an einem Tag mehr leisten, als menschenmöglich erscheint. Wenn sie nach ihrem Geheimnis gefragt werden, sagen sie selbstgefällig:„Ich schlafe nur 4 Stunden pro Nacht – das ist alles, was ich brauche“, mit einem überlegenen Ausdruck auf ihrem Gesicht. Aber brauchen sie wirklich nur halb so viel Schlaf wie die meisten von uns? Oder sammeln sie Probleme für das spätere Leben auf?
Im Jahr 2009 fanden Forscher unter der Leitung von Prof. Ying-Hui Fu von der University of California, San Francisco, heraus, dass Träger eines bestimmten Gens im Durchschnitt 2 Stunden weniger schliefen als Nicht-Träger.
Aber dann entdeckten sie eine Familie mit 3 Generationen von Kurzschläfern, die dieses Gen nicht trugen. Durch die Sequenzierung ihrer Genome entdeckte das Team eine weitere Mutation, die offenbar mit kurzem Schlaf in Verbindung gebracht wurde. Und Mäuse, die mit derselben genetischen Veränderung gezüchtet wurden, waren leichter zu wecken.
Diese natürlichen Kurzschläfer scheinen nicht unter den Gesundheitsproblemen zu leiden, die normalerweise mit so wenig Schlaf einhergehen.
Aber hier ein Hinweis zur Vorsicht. Die neue Studie untersuchte eine einzelne Familie, und ein Team unter der Leitung von Jones ist auf dieselbe Mutation gestoßen, hat aber keinen Zusammenhang mit der Schlaflänge gefunden. Jones und sein Team schreiben ein Papier, um Fus Ergebnisse in Frage zu stellen, obwohl Jones zustimmt, dass natürliche Kurzschläfer existieren.
„Es sieht so aus, als könnten einige Menschen mit weniger Schlaf davonkommen, einfach aufgrund genetischer Faktoren, die für kürzeren oder längeren Schlaf prädisponieren“, sagt er. "Ich denke, es gibt wahrscheinlich eine Grenze, vielleicht irgendwo zwischen 6,5 und 8 Stunden, aber bei mehr als dem würde ich zweifeln."
Auch hier spielen genetische Faktoren wahrscheinlich nur eine kleine Rolle, und auch die Umwelt ist von entscheidender Bedeutung. Es kann sein, dass Kurzschläfer tatsächlich effiziente Schläfer sind. Die meisten Menschen verbringen nicht die ganze Nacht in tiefem, erholsamem Schlaf.
Rasende Gedanken verzögern das Abklingen, oder Sie werden vielleicht durch Geräusche, Licht oder Ihre Blase geweckt. Zu spätes Essen oder Alkoholkonsum vor dem Schlafengehen kann die Schlafqualität beeinträchtigen, und das Starren auf Bildschirme kann sich ebenfalls auswirken. Vielleicht sind diese Menschen nicht erstaunlich in ihrer Fähigkeit, weniger zu schlafen, aber in ihrer Fähigkeit, gut zu schlafen.
Das macht sie jedoch nicht weniger wert, studiert zu werden. In der Tat könnte es sie wichtiger machen. Wir wissen nicht, warum manche Menschen in dem Moment einschlafen, in dem ihr Kopf das Kissen berührt, während andere Stunden damit verbringen, sich hin und her zu wälzen, oder warum manche überall und jederzeit schlafen können, während andere pechschwarze Perfektion brauchen, um einen Moment Ruhe zu haben.
Vielleicht könnte es uns allen helfen, mehr über diese kurzen, effizienten Schläfer zu erfahren, um die Schlafqualität zu verbessern, die wir jede Nacht bekommen.