Der Schlaf-Schalter

Der Mangel an genügend und genügend gutem Schlaf gilt als Anzeichen von neurologischen Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder Schizophrenie. Medikamentöse Behandlungen kombiniert mit einem bewussten Lebensstil haben laut Studien nur eine begrenzte Wirkung. 

«Es fehlt an personalisierter Medizin, um entweder die ungenügende Menge oder unzureichende Qualität des Schlafs zu behandeln», sagt Antoine Adamantidis vom Departement für Klinische Forschung der Universität Bern und der Universitätsklinik für Neurologie am Inselspital Bern. Die experimentelle Schlafforschung befasst sich darum intensiv mit den noch mehrheitlich unbekannten Mechanismen im Gehirn, die den Schlaf-Wach-Zyklus und unser Bewusstsein steuern. 

Zusammen mit seiner Kollegin Carolina Gutierrez Herrera sowie Forschenden in Deutschland und den USA hat Adamantidis Entdeckungen gemacht, die im Journal Nature Neuroscience veröffentlicht wurden.  

Der Schlaf von Säugetieren und Menschen wird in zwei Phasen unterteilt: NREM-Schlaf oder leichter Schlaf und REM-Schlaf oder tiefer, träumender Schlaf. Die Hauptschaltkreise im Gehirn für diese beiden Zustände sind bereits bekannt, nicht aber, wie sie genau funktionieren. 

Die Forscher haben nun einen neuronalen Schaltkreis zwischen zwei Hirnregionen des Zwischenhirns, dem Hypothalamus und dem Thalamus, entdeckt. Wird dieser Schaltkreis aktiviert, kommt es zu einem vorübergehenden Aufwachen aus leichtem Schlaf. Die chronische Aktivierung führt zu einer längeren Wachphase. 

Blockierten die Forscher hingegen den Schaltkreis, wurde der leichte Schlaf tiefer. «Analog dazu vermuten wir, dass eine Hyperaktivität dieses Schaltkreises zu Schlaflosigkeit führt, während dessen Unterbrechung verantwortlich sein könnte für Schlafsucht», so Adamantitis. Damit sei dieser Schaltkreis von Nervenzellen ein potenzielles Ziel für Therapien gegen Schlafstörungen. 

Interessant war die Weckkraft des Schaltkreises. Sie ist so stark, dass bei einer Aktivierung sogar das Aufwachen aus einer Narkose und das Wiedererlangen des Bewusstseins ausgelöst werden. Für Adamantitis ist dies eine «spannende Entdeckung, da es bislang kaum therapeutische Ansätze gibt, um aus einem bewusstlosen Zustand aufzuwachen».

Die Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf den Aufwachmechanismus im Gehirn und eröffnen neue Möglichkeiten für eine medikamentöse Behandlung von Schlafstörungen. 

Carolina Gutierrez Herrera, Marta Carus Cadavieco, Sonia Jego, Alexey Ponomarenko, Tatiana Korotkova and Antoine Adamantits. Hypothalamic feed-forward inhibition of thalamocortical network controls arousal and consciousness. Nature Neuroscience 2015