Warum wir müde werden

Forschende der Universität Basel haben Nervenzellen im Gehirn von Mäusen identifiziert, die für den Schlafdruck entscheidend sind. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie das Gehirn den Schlafbedarf reguliert.

Nach einem langen Tag oder einer schlaflosen Nacht wird das Bedürfnis nach Schlaf immer stärker. Dieser sogenannte Schlafdruck sorgt dafür, dass auf längere Wachphasen ein tieferer und längerer Erholungsschlaf folgt. Bislang war jedoch unklar, wie das Gehirn die Dauer des Wachseins erfasst und daraus den Bedarf an Schlaf ableitet.

Ein Forschungsteam um Alex Schier, Professor am Biozentrum der Universität Basel, hat nun gemeinsam mit Forschenden des Beth Israel Deaconess Medical Center und der Auburn University bestimmte Nervenzellpopulationen im Gehirn von Mäusen entdeckt, die für die Regulation von Schlaf und Wachheit entscheidend sind. «Wir haben neuronale Populationen identifiziert, die längere Wachphasen registrieren und den Schlaf aktiv fördern. Dies ist ein wichtiges Puzzleteil, um zu verstehen, warum wir müde werden», sagt Schier.

Um die beteiligten Hirnregionen zu identifizieren, verglichen die Forschenden die Gehirnaktivität während verschiedener Schlaf-wach-Zyklen. Die computergestützte Auswertung erfolgte durch das Team um Ivan Dokmanić, Professor am Center for Data Analytics der Universität Basel. Dabei fanden die Forschenden Hirnregionen, deren Aktivität mit der Dauer des Wachseins zusammenhing. In einer dieser Regionen entdeckten sie zwei verschiedene Nervenzellpopulationen: GABAerge und serotonerge Neuronen im Hirnstamm. Ihre Aktivität nahm mit zunehmender Wachdauer zu und ging nach dem Einschlafen wieder zurück.

Anschliessend untersuchten die Forschenden, ob diese beiden Nervenzelltypen den Schlafbedarf lediglich widerspiegeln oder ihn tatsächlich erzeugen. Wurden die Nervenzellen gemeinsam aktiviert, schliefen die Mäuse deutlich länger und tiefer. Wurden die Zellen hingegen gehemmt, schliefen die Tiere deutlich weniger. «Diese Nervenzellen signalisieren also nicht nur, dass ein Tier lange wach war», erklärt Alex Schier. «Unsere Experimente zeigen, dass sie entscheidend dazu beitragen, den Schlaf zu fördern, und dass sie möglicherweise zentrale Bestandteile des neuronalen Netzwerks sind, das den Schlafdruck erzeugt.»

Ein besseres Verständnis der neuronalen Schaltkreise, die Schlafbedarf erzeugen, ist ein wichtiges Ziel der Schlafforschung. Die neuen Erkenntnisse könnten neben einem besseren Verständnis von Schlafstörungen auch helfen, zu erklären, wie das Gehirn mit längeren Wachphasen und anderen physiologischen Belastungen umgeht. (red)

Quelle: Universität Basel

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