Was bekommen wir im Schlaf noch mit? - wissenschaft.de
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Gesundheit+Medizin

Was bekommen wir im Schlaf noch mit?

Gehirn
Auch nachts hört das Gehirn hin. (Bild: Andreus/ iStock)

Wenn wir schlafen, bekommen wir kaum noch etwas von der Außenwelt mit – zumindest nicht bewusst. Doch unterbewusst registriert unser Gehirn durchaus, was um uns herum vor sich geht, wie nun ein Experiment bestätigt. Mittels Hirnstrommessungen konnten die Forscher dabei beobachten, dass unser Gehirn unsinnige Pseudosprachlaute im Schlaf dämpft, aber sinnvolle, informative Sprache bevorzugt weiterverarbeitet. Das spricht dafür, dass unser Denkorgan sogar im Schlaf noch “zuhört” und akustische Reize auswertet. Das Experiment enthüllt aber auch, dass dieser Filter im Traumschlaf phasenweise umschaltet – und dann gerade die informativen Reize dämpft. Warum, ist bislang offen.

Etwa ein Drittel unseres Lebens verbringen wir im Schlaf. In dieser Zeit ist unser aktives Bewusstsein ausgeschaltet. Wir haben nicht mehr die Kontrolle über das, was geschieht und das Gehirn geht seiner eigenen Wege. Während der Körper ruht, tut sich in unserm Denkorgan jedoch einiges. Das Gehirn schwemmt Abfallstoffe aus, stutzt Synapsen zurecht, damit sie am Tag wieder auf neue Reize und Erfahrungen reagieren können, und es sortiert unsere Gedächtnisinhalte. Studien belegen, dass der Schlaf für das Lernen sogar essenziell ist. Damit das Gehirn in dieser Zeit nicht gestört wird, nehmen wir während des Schlafs nur noch eingeschränkt Reize der Außenwelt wahr. Nur Alarmsignale wie der Wecker oder ein Schrei dringen durch. Doch bislang ist nur in Teilen geklärt, wie diese selektive Unterdrückung der Außenreize funktioniert. Gibt es einen Filter, der einen Großteil der akustischen Signale gar nicht erst in die übergeordneten Regionen der Großhirnrinde geschickt? Oder werden alle eintreffenden Signale trotz der scheinbaren Unterdrückung dennoch ausgewertet und verarbeitet?

Sprache im Schlaftest

Dies haben nun Matthieu Koroma von der Sorbonne Universität in Paris und seine Kollegen in einem Experiment näher untersucht. Im Fokus ihres Interesses stand dabei der REM-Schlaf (REM = Rapid Eye Movement). In dieser auch als Traumschlaf bezeichneten Schlafphase sind unsere Muskeln vollständig gelähmt, nur die Augen bewegen sich phasenweise schnell hinter den Lidern. Studien deuten darauf hin, dass diese Bewegungen eng mit dem Träumen verknüpft sind: Ähnlich wie im Wachzustand folgen die Augen den geträumten Bildern und Ereignissen. Um herauszufinden, ob und wie stark unser Gehirn im REM-Schlaf auf akustische Reize reagiert, baten die Forscher 18 übermüdete Probanden zum morgendlichen Nickerchen. Während der Einschlafphase und des gesamten Schlafs gab es jedoch eine spezielle Geräuschkulisse: Die Teilnehmer hörten auf einem Ohr eine Stimme, die von verschiedenen Dingen erzählte. Das andere Ohr wurde dagegen mit sinnloser Pseudosprache beschallt.

Ob und wie diese Sprachreize vom Gehirn verarbeitet wurden, verfolgten die Wissenschaftler mithilfe eines Elektroenzephalogramms (EEG), das die Hirnströme der Teilnehmer aufzeichnete. Ein spezieller Algorithmus war zuvor darauf trainiert worden, die spezifischen Hirnsignale bei der Verarbeitung der Pseudo-Sprache und der echten akustischen Informationen zu erkennen und zu unterscheiden. Die EEG-Aufzeichnungen enthüllten, dass beim Einschlafen und im leichten Schlaf beide Signale weiter vom Gehirn registriert und verarbeitet werden. Wie in der Wachphase verstärkte das Gehirn dabei aber selektiv die sinnvolle und damit potenziell relevante echte Sprache und dämpfte das unsinnige Plappern der Pseudosprache eher ab. Diese selektive Reaktion auf akustische Reize blieb auch in Teilen des REM-Schlafs erhalten.

Selektive Wahrnehmung auch im Traumschlaf

“Unsere Ergebnisse bestätigen damit zunächst, dass auditorische Reize auch vom schlafenden Gehirn noch verarbeitet werden”, sagen Koroma und seine Kollegen. Statt alle akustischen Signalen schon auf niedrigeren Ebenen der Verarbeitung abzublocken oder herauszufiltern, hört das Gehirn offenbar selbst im Schlaf noch so genau hin, dass es sinnvolle von sinnlosen Informationen unterscheiden kann. “Das deutet darauf hin, dass auch assoziative Hirnregionen an dieser selektiven Verarbeitung beteiligt sind, die die Reize basierend auf ihren Informationsgehalt aussortieren können”, erklären die Forscher. “Dies widerlegt die Annahme eines Filters auf der Ebene des Thalamus oder Cortex.” Doch wie die EEG-Auswertung enthüllte, verändert das Gehirn während des REM-Schlafs offenbar seine Reaktion auf externe Sprachreize. Denn die sinnvolle Sprache wurde zwar während eines Großteils dieser Schlafphase weiterhin bevorzugt behandelt und verstärkt. Das aber änderte sich abrupt, wenn die schnellen Augenbewegungen einsetzten, wie die Wissenschaftler beobachteten.

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Sobald sich die Augen der schlafenden Probanden schnell zu bewegen begannen, wurde die sinnvolle Sprache im Gehirn nicht mehr verstärkt und bevorzugt verarbeitet. Stattdessen unterdrückte das Gehirn nun gezielt diese akustischen Informationen. Die Signale der Pseudosprache dagegen blieben während der gesamten REM-Schlafphase weitgehend gleich. “Diese Analysen zeigen, dass Perioden von anhaltender Augenbewegung die bevorzugte Verarbeitung informativer Sprache verhindern”, berichten Koroma und seine Kollegen. “Das ist der erste Beleg für einen selektiven Reizunterdrückungs-Mechanismus während der Augenbewegung.” Warum das Gehirn ausgerechnet in dieser Phase des REM-Schlafs Informationen von außen fernhält, ist bislang unklar. Die Forscher vermuten aber, dass dies dem Gehirn vielleicht dabei hilft, sich besser auf die internen Vorgänge zu konzentrieren. Denn gerade in diesen Augenbewegungsphasen ist das Träumen besonders intensiv, was eine starke Aktivität des Gehirns nahelegt.

“Solche unterdrückenden Mechanismen von Sinnesreizen könnten dem Schutz des Schlafes dienen und dafür sorgen, dass informative Signale nicht die interne Aktivität stören”, mutmaßen die Wissenschaftler. Weitere Studien müssen nun klären, ob sie mit dieser Annahme richtig liegen.

Quelle: Matthieu Koroma (Sorbonne Universit´2, Paris) et al., Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2020.04.047

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