Jens Asbjørn Bøgen
Wir alle kennen dieses Gefühl, aber jetzt wissen wir, was tatsächlich mit uns passiert.
Nach einer kurzen Nacht lässt die Konzentration oft nach. Einfache Aufgaben fallen schwerer, Reaktionen verlangsamen sich, und die Aufmerksamkeit schwindet in kritischen Momenten.
Wissenschaftler wissen seit Langem, dass Schlafmangel die Konzentrationsfähigkeit beeinträchtigt. Doch welche biologischen Vorgänge hinter diesen Aussetzern stehen, war bislang unklar.
Eine neue Studie des Massachusetts Institute of Technology (MIT) liefert nun neue Einblicke.
Die Forscher fanden heraus, dass kurze Aufmerksamkeitsausfälle mit plötzlichen Bewegungen der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) im Gehirn zusammenhängen – einem Prozess, der normalerweise mit dem Schlaf und der Wartung des Gehirns verbunden ist.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht.
Reinigung im Wachzustand
Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, auch Liquor genannt, umgibt das Gehirn und hilft dabei, Abfallstoffe abzutransportieren. Frühere Studien desselben Teams zeigten, dass diese Flüssigkeit während des Schlafs rhythmisch pulsiert, gekoppelt an langsame Hirnwellen. Dieser Reinigungsprozess gilt als entscheidend für die langfristige Gesundheit des Gehirns.
Laut der neuen Studie scheint das Gehirn bei Schlafmangel ähnliche Flüssigkeitsbewegungen auch im Wachzustand auszulösen. Diese Momente könnten helfen, den fehlenden Schlaf teilweise zu kompensieren – allerdings zu einem Preis.
„Wenn man nicht schläft, beginnen die Liquor-Wellen in den Wachzustand einzudringen, wo man sie normalerweise nicht sehen würde. Sie gehen jedoch mit einem Abstrich bei der Aufmerksamkeit einher: In den Momenten, in denen diese Flüssigkeitswelle auftritt, versagt die Aufmerksamkeit“, sagt Laura Lewis, Hauptautorin der Studie, in einem Beitrag auf der Website des MIT.
Tests mit müden Gehirnen
Die Forscher rekrutierten 26 Freiwillige, die zweimal getestet wurden: einmal nach einer Nacht ohne Schlaf und einmal ausgeruht. Am folgenden Morgen absolvierten die Teilnehmenden standardisierte Aufmerksamkeitstests, während ihre Gehirnaktivität und ihre Physiologie überwacht wurden.
Sie trugen EEG-Hauben in einem MRT-Scanner, der sowohl den Blutfluss als auch die Bewegung des Liquors erfassen konnte. Gleichzeitig wurden Herzfrequenz, Atmung und Pupillengröße gemessen.
Im Zustand des Schlafmangels reagierten die Teilnehmenden langsamer und verpassten mitunter Signale vollständig. Während dieser Aussetzer floss der Liquor aus dem Gehirn heraus und kehrte zurück, sobald sich die Aufmerksamkeit erholte.
„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass in dem Moment, in dem die Aufmerksamkeit versagt, diese Flüssigkeit tatsächlich nach außen, weg vom Gehirn, gedrückt wird. Und wenn die Aufmerksamkeit zurückkehrt, wird sie wieder hineingezogen“, sagt Lewis.
Ein körperweites Ereignis
Die Aufmerksamkeitsausfälle beschränkten sich nicht auf das Gehirn. Atmung und Herzfrequenz verlangsamten sich, und die Pupillen verengten sich, bevor es zu der Flüssigkeitsverschiebung kam. Anschließend kehrten diese Prozesse wieder um, als die Konzentration zurückkam.
„Interessant ist, dass dies offenbar nicht nur ein Phänomen im Gehirn ist, sondern ein körperweites Ereignis“, sagt Lewis.
Der Erstautor der Studie, Zinong Yang, erklärt, dass das Gehirn möglicherweise kurzzeitig in einen schlafähnlichen Zustand übergeht, um seine Funktionen wiederherzustellen. „Man kann sich diese Ereignisse so vorstellen, dass das Gehirn aufgrund des starken Schlafbedarfs versucht, in einen schlafähnlichen Zustand zu gelangen, um einige kognitive Funktionen zu regenerieren“, sagt er.
Die Forscher vermuten, dass ein einziges Kontrollsystem Aufmerksamkeit, Flüssigkeitsfluss und grundlegende Körperfunktionen miteinander verbindet. Möglicherweise ist dabei das noradrenerge System beteiligt, das eine wichtige Rolle bei der Schlafregulation spielt.
Quellen: Nature Neuroscience, MIT