Wie Schlafmangel dem Gehirn zusetzt

Ein internationales Forscherteam der Uni Zürich hat untersucht, wie die Funktion der Nervenzellverbindungen im Hirn und das natürliche Schlafbedürfnis zusammenhängen.

Das Hirn braucht Schlaf, um zu funktionieren. Ein internationales Forscherteam um Steven Brown von der Uni Zürich zeigte nun, wie die Funktion der Nervenzellverbindungen im Gehirn und das natürliche Schlafbedürfnis miteinander verknüpft sind. Das deutet darauf hin, dass Schlafmangel die Funktion der Synapsen beeinträchtigt.

Die Wissenschafter untersuchten an Mäusen, wie sich Bestandteile der Nervenzellen im 24-Stunden-Rhythmus verändern. Genauer gesagt die Maschinerie aus Eiweißen (Proteinen) in den Synapsen - den Verbindungen zwischen Nervenzellen, die für die Weiterleitung von Signalen verantwortlich sind. Das internationale Team untersuchte, wie die Produktion und Aktivität von Eiweißen in den Synapsen im Vorderhirn von Mäusen im Tagesverlauf zyklisch zu und wieder abnimmt. Von den Ergebnissen berichteten sie im Fachblatt Science.

Der Analyse zufolge zeigt eine Vielzahl von Synapsen-Proteinen ein solches zyklisches Auf und Ab. Bestimmte Proteine, die beispielsweise mit dem Stoffwechsel zusammenhängen, haben ihren Höhepunkt in den Morgenstunden, wenn die nachtaktiven Tiere schlafen gehen. Andere, die für Signalweiterleitung der Synapsen wichtig sind, haben ihren Höhepunkt hingegen am Abend, kurz vor Erwachen der Tiere.

Aus dem Rhythmus

Die Forscher verglichen Mäuse, die ihrem natürlichen Schlafbedürfnis folgen konnten, und solche, denen sie Schlaf entzogen. Der Schlafmangel hatte einen deutlichen Effekt auf "Ebbe und Flut" der Synapsen-Proteine im Tagesverlauf: Ihr zyklischer Rhythmus ging verloren.

In einer zweiten Studie untersuchten die Forscher diesen Effekt genauer und zeigten, dass Schlafentzug den zyklischen Rhythmus von rund 1.000 sogenannten Phosphoproteinen lahmlegte, darunter viele mit wichtigen Rollen für die normale Funktion von Synapsen.

Dass Schlafentzug diesen Rhythmus aufhebt, lasse darauf schließen, dass er durch einen anderen Taktgeber bestimmt wird als durch die biologische Uhr. Letztere steuert zahlreiche Körperfunktionen im Tag-Nacht-Rhythmus von Ruhe- und Aktivitätsphasen.