Die Wissenschaft vom Schlaf: Teil 1

In diesem Beitrag werde ich Informationen über mein Thema der Anbetung teilen. Über das, was ich jederzeit, überall und in beliebiger Menge tun kann. Die Tatsache, dass ich Diamanten und Restaurants von der Michelin-Liste bevorzugen würde. H- + ja, das Ende dieses Witzes wäre lustiger, wenn die Überschrift nicht die Details darüber enthüllen würde, worüber ich über den Traum sprechen werde. Na ja.

Schlaf, so notwendig, so mysteriös, verwirrt Wissenschaftler immer noch - und sie erforschen ihn seit Jahrzehnten (und die Menschen schlafen seit vielen tausend Jahren). Was genau passiert in einem Traum? Warum schlafen wir? Kann ich aufhören zu schlafen? Was wird dann passieren? Interessiert an? Dann lesen Sie weiter und Sie werden herausfinden, wie nahe wir den Antworten auf diese Fragen gekommen sind.

1. Theoretische Grundlagen: Was und wie ist im Bereich der Bohrer angeordnet?

Jeder hörte von der REM-Phase (REM-Phase): entweder wegen ihrer Verbindung mit Träumen oder wegen ihrer Bedeutung für den Menschen oder einfach weil dir das Lied " Losing My Religion " gefallen hat. Aber ein Traum ist etwas mehr: Er enthält drei weitere Phasen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Funktionen (und mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten, dass Sie wütend werden, wenn sie Sie in diesem Stadium wecken).



1. Schlafphase, N1 - die Phase eines Nickerchens, in der Sie zwischen Wachheit und Schlaf wechseln. Ihre Muskeln sind immer noch nicht vollständig entspannt und es kann sein, dass Sie ein Gefühl des Fallens verspüren - eine plötzliche Kontraktion der Muskeln, ein myoklonischer Ruck (einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass er aus dem Gehirn unserer Vorfahren von Primaten fließt und Muskelentspannung mit einem Sturz von einem Baum verwechselt). Darüber hinaus kommt es zu einer Veränderung der Gehirnwellen, zu synchronen elektrischen Impulsen, die aufgrund der Kommunikation einer großen Anzahl von Neuronen miteinander auftreten (siehe Abb. 1 zur Visualisierung aller möglichen Gehirnwellen). Während Sie wach sind, sendet Ihr Gehirn viele Wellen aus, die als Beta und Gamma bezeichnet werden. Sie zucken ziemlich stark und haben eine hohe Frequenz und sind entweder mit Konzentration (Beta) verbunden oder spielen vermutlich eine Rolle bei der Bewusstseinsbildung (Gamma). In dieser ersten Schlafphase beginnt Ihr Gehirn anstelle von Beta- und Gammawellen langsamere und synchronisierte Alpha-Wellen (sie sind mit Entspannung und Befriedung verbunden) und sogar langsamere Theta-Wellen (sie sind mit tiefer Entspannung und Nickerchen verbunden) zu erzeugen. - das heißt, es verlangsamt sich. Diese Phase dauert 1 bis 10 Minuten.


Abb. 1: Eine kurze Einführung in die Wellen, die in Ihrem Kopf erscheinen

2. Schlafphase, N2. In dieser Phase hat sich Ihr Bewusstsein bereits ausgeschaltet. Puls und Atmung verlangsamen sich, die Temperatur sinkt, Sie bereiten sich auf einen tiefen Schlaf vor, Theta-Wellen sind immer noch ausgeprägt. Diese Phase wird zusammen mit der vorherigen Phase als „flacher Schlaf“ bezeichnet. Wir verbringen den größten Teil der Nacht (ca. 45%) in dieser Phase. Es ist am besten, aus einem flachen Schlaf aufzuwachen. Sie werden sich nicht überfordert oder desorientiert fühlen, sondern erfrischt und bereit für einen neuen Tag .

3. Schlafphase, N3. Hier ist alles ernst: Dies ist die Phase des Tiefschlafes. Es wird auch die Phase langsamer Wellen genannt, weil - Sie haben es erraten - Gehirnwellen langsamer werden und größer werden. Jetzt wird der Ball von Delta-Wellen beherrscht, der langsamsten von allen, zu der Ihr Gehirn fähig ist. Sie reagieren nicht auf Umgebungsgeräusche, es fällt Ihnen schwer aufzuwachen und Ihre Muskeln sind völlig entspannt. Diese Schlafphase wird als regenerativ bezeichnet, weil Ihr Gewebe wiederhergestellt wird , die Energie erneuert wird und die Nieren das Blut reinigen - verstehen Sie? Wenn Sie im Tiefschlaf aufwachen, befinden Sie sich in diesem Zustand (wissenschaftlich belegte Tatsache):



REM-Phase + Schlaflähmung: Träume sind wahrscheinlich die interessantesten Merkmale des Schlafes, treten hauptsächlich in diesem Stadium auf und sind lebendig und komplex. Die definierende Eigenschaft ist die zufällige und schnelle Bewegung der Augen von einer Seite zur anderen. Der Zweck dieser Bewegungen ist noch nicht vollständig verstanden (aber was ist in der Neurobiologie völlig klar?). Zu den Theorien gehören das Scannen der Szenen , die wir in einem Traum sehen, und auch die Bildung des Gedächtnisses (wir werden später über diese Schlaffunktionen sprechen). Ihr Blutdruck und Ihre Atmung steigen fast auf das Niveau der Wachsamkeit, Gehirnwellen ähneln dem gleichen Niveau - es gibt sogar eine große Anzahl von Beta-Wellen ! Aufgrund all dieser Kuriositäten hat die REM-Phase den Namen „paradoxer Schlaf“ erhalten. Es ist beängstigend, aber es lohnt sich zu wissen, dass Ihre Muskeln in diesem Moment vollständig gelähmt sind - die GABA- und Glycin-Neurotransmitter verhindern, dass Gehirnsignale Ihre Muskeln erreichen, und schützen Sie davor, auf Schlaf zu reagieren und sich möglicherweise selbst zu verletzen. Es stellt sich heraus, dass Sie tatsächlich nur völlig gelähmt liegen, während Ihre Augen unkontrolliert hin und her rasen. Charmant. Wissenschaftler glauben, dass wenn der Übergang in die REM-Phase und der Austritt aus ihr nicht reibungslos verlaufen, dies zu einer Schlaflähmung führen kann - ein beängstigender Zustand, wenn das Bewusstsein zu Ihnen zurückkehrt, Sie sich aber immer noch nicht bewegen können. In diesem Zwischenzustand zwischen Wachheit und lebhaften Träumen sprechen die Menschen oft darüber, wie sie alle Arten von Albträumen sehen, die normalerweise in Kategorien wie Inkubus unterteilt werden können (eine Person spürt Druck auf der Brust und hat Schwierigkeiten beim Atmen und kann ihn so wahrnehmen, dass Ein Dämon sitzt auf seiner Brust), ungebetene Gäste (eine Person spürt die unerwünschte Anwesenheit einer schrecklichen Kreatur) und das Gefühl, den Körper zu verlassen. Dies erklärt viele Geschichten über paranormale Phänomene und Entführungen durch Außerirdische (sorry, Agent Mulder!). Ungefähr 7,6% aller Menschen leiden an Schlaflähmungen, und unter den Studenten ist dieser Anteil mit bis zu 28% erheblich erhöht.

Während einer durchschnittlichen Nacht durchläuft eine Person normalerweise mehrere Schlafzyklen (von denen jeder etwa 90 Minuten dauert), und näher am Morgen werden die REM-Phasen häufiger.


Ein kurzer Überblick darüber, was nachts passiert. Es ist ersichtlich, dass zu Beginn der Nacht die Phase langsamer Wellen überwiegt und in der zweiten Hälfte der Schlafperiode die REM-Phase zu überwiegen beginnt.

2. Wie schläft das Gehirn ein?

Es ist unmöglich, den genauen Zeitpunkt des Einschlafens zu bestimmen. An einem Punkt denken Sie immer noch über das Dumme nach, das Sie vor fünf Jahren getan haben, und an einem anderen Punkt gleiten Sie bereits in Richtung der zweiten Schlafphase. Was passiert also im Gehirn beim Einschlafen?

In den Tiefen Ihres Gehirns gibt es so ein kleines Ding wie den suprachiasmatischen Kern (SCN), der unseren 24-Stunden-Schlaf-Wach-Zyklus steuert. Es empfängt direkt von den Augen Informationen über die Lichtmenge an dem Ort, an dem Sie sich befinden. Diese Informationen werden verwendet, um Ihre interne Uhr auf den normalen Tag-Nacht-Zyklus zurückzusetzen. Die innere Uhr reguliert dementsprechend die vielen Funktionen des Körpers - Temperatur, Freisetzung von Hormonen und was uns jetzt interessiert - Schlaf und Wachheit . Interessanterweise arbeitet unsere interne Uhr auch ohne Licht mit einem 24-Stunden- Rhythmus . Es wurde festgestellt, dass dies aufgrund der zyklischen Aktivität bestimmter Gene möglich ist (in Übereinstimmung mit dem Namen „ Clock-Gene “). Diese Gene produzieren je nach Tageszeit unterschiedliche Mengen an verschiedenen „Uhrproteinen“ - und diese Proteine ​​regulieren bereits den täglichen Rhythmus (Körpertemperatur, Melatoninproduktion, Konzentration usw.).

SCN ist komplex mit dem ventrolateralen Kern des optischen Tuberkels (VLA) verbunden - einer Struktur, die während des Schlafes aktiv bleibt. Es wird angenommen, dass diese Verbindungen VLA aktivieren und zum Einschlafen beitragen - denn während der Aktivierung von VLA-Neuronen setzen sie hemmende Chemikalien (GABA und Galanin) frei, die wiederum unser Erwachungssystem unterdrücken. Durch eine lange Befehlskette dreht sich der Schalter und Ihr Wachzustand sinkt langsam auf Null. VLA-Neuronen können auch durch eine Chemikalie namens Adenosin aktiviert werden. Adenosin baut sich im Laufe des Tages allmählich auf, weil Glykogen abgebaut wird, das Energie im Körper speichert. Nachdem es sich ausreichend angesammelt hat, beginnt es , die Müdigkeit zu erhöhen und Sie zur Ruhe zu bringen. Dies wird als homöostatische Regulation bezeichnet, bei der das Gehirn versucht, Müdigkeit mit Ruhe in Einklang zu bringen.


Befehlskette Übersicht

Eine andere chemische Verbindung, die mit dem Schlaf zusammenhängt, kann als Nahrungsergänzungsmittel in einem Supermarkt gefunden werden [in den USA / ca. transl.]: Melatonin . Es wird vom Zirbeldrüsenkörper produziert und seine Produktion wird wie viele andere Substanzen durch zirkadiane Rhythmen reguliert. Wenn die Sonne untergeht, gibt SCN dem Zirbeldrüsenkörper den Befehl, die Produktion von Melatonin (dessen Anwesenheit im Körper tagsüber kaum sichtbar ist) zu starten. Es gelangt in den Blutkreislauf und verursacht Schlaf. Wissenschaftler haben uns kürzlich vor den Gefahren gewarnt , die durch die Verwendung von Smartphones, Fernsehgeräten und anderen lichtemittierenden Geräten vor dem Schlafengehen entstehen können, da sie unseren Melatoninspiegel stören. Im Lichte elektronischer Geräte ist die Konzentration der blauen Komponente viel stärker als in natürlichen, und dieses tückische blaue Licht unterdrückt die Produktion von Melatonin mehr als Licht jeder anderen Frequenz. Es verwirrt den Schlaf-Wach-Zyklus und kann zu einer Verschlechterung der Qualität und Quantität des Schlafes führen, da das Gehirn langsam mit der Tageszeit verwechselt wird. Tun Sie sich selbst einen Gefallen und lesen Sie ein Buch, bevor Sie ins Bett gehen. Oder meditiere. Oder Sex. Alles ohne blaues Licht.


Vergleich der verringerten Melatoninproduktion aufgrund von hellem Licht (Kreise) und der erhöhten Produktion beim Tragen von Brillen, die blaues Licht blockieren (weiße Dreiecke), sowie der normalen Produktion von Melatonin bei schwachem Licht (schwarze Dreiecke)

3. Warum schlafen wir und warum ist Schlaf wichtig?

Sehr gute Frage. Leider gibt es keine eindeutige Antwort darauf. William Dement, Gründer des Stanford Sleep Research Center, sagte: „Soweit ich weiß, ist der einzige sehr, sehr gute Grund, warum wir schlafen müssen, dass wir müde werden.“ Schauen wir uns also an, was wir bereits wissen (mit Ausnahme dieser Weisheit).

Die Erinnerung

Wissenschaftler haben lange Zeit die Existenz einer romantischen Beziehung zwischen Schlaf und Gedächtniskonsolidierung (dh ihrer Stabilisierung) vermutet, und in den letzten Jahrzehnten, wenn nicht Jahrhunderten, wurden viele Studien durchgeführt, um diese Meinung zu bekräftigen (aber keine davon war vollständig überzeugend). Es gibt einen Unterschied zwischen den beiden Arten des Gedächtnisses: deklarativ (über Informationen basierend auf Fakten, Beantwortung der Frage „Was?“) Und prozedural (Beantwortung der Frage „Wie?“, Zum Beispiel muskulöses Gedächtnis über das Fahren eines Fahrrads oder das Gitarrenspielen). Es wäre sehr praktisch, wenn wir eine klare Unterscheidung hätten wie „ein Traum mit langsamen Wellen ist dafür verantwortlich, und die REM-Phase ist dafür verantwortlich“, aber leider ist in der Realität alles gemischt.

Normalerweise hilft Schlaf bei der Gedächtnisarbeit : Menschen, die nach dem Lernen geschlafen haben, erinnern sich normalerweise besser an neue Informationen als diejenigen, die nach dem Lernen nicht geschlafen haben. Das Studieren von Wortlisten, komplexen Fingerbewegungen oder sogar das Aufdecken komplexer versteckter Muster - all dies profitierte vom Schlaf nach dem Lernprozess.

Es gibt Theorien, dass der im ersten Teil der Nacht vorherrschende Slow-Wave-Schlaf (SMW) insbesondere zur Festigung des deklarativen Gedächtnisses beiträgt . Es wird angenommen, dass die Stabilisierung neu erworbener Erinnerungen durch ihre Reaktivierung im Hippocampus, unserem Gedächtniszentrum, während des Schlafes erfolgt. Durch die „Wiederholung“ der Erinnerungen stabilisiert das Gehirn ihre Spuren , sodass die Wahrscheinlichkeit ihres Verlusts verringert wird. Eine Studie ergab, dass die Aktivität seines Hippocampus zunimmt und das Gedächtnis am nächsten Tag stärker wird, wenn Sie etwas Neues studieren, indem Sie den Geruch einer Rose einatmen und diesen Geruch dann während SMB einer schlafenden Person servieren. Also das:

1. Während der SMV wird die Reaktivierung des Hippocampus verstärkt.
2. Das Gedächtnis verbessert sich.
3. ???
4. Gewinn!

Die REM-Phase war andererseits mit dem prozeduralen Gedächtnis verbunden , dessen Konsolidierung nicht vom Hippocampus abhängt (und mehr von der Wiederholung von Bewegungsbefehlen in den Teilen des Gehirns, die an der Steuerung der Muskeln beteiligt sind - Kleinhirn, Basalganglien und motorischer Kortex). Über die genauen Mechanismen zur Konsolidierung dieser Art von Speicher ist wenig bekannt, daher wird dieser Absatz kurz sein. Es gibt jedoch Studien, die mit einer solch klaren Trennung nicht einverstanden sind (wissenschaftlich gesehen, gegen die Hypothese des dualen Prozesses ). Zum Beispiel wurde gezeigt, dass SMV-Schlaf dazu beitragen kann , das motorische (= prozedurale) Gedächtnis zu konsolidieren, und die REM-Phase spielt eine Rolle bei der Stabilisierung von Erinnerungen an Ereignisse und Fakten. Anscheinend gibt es keine so klare Aufgabentrennung. Dies legt nahe, dass beide Phasen für beide Arten von Gedächtnis wichtig sind (eine solche Theorie wird als „konsistente Hypothese“ bezeichnet): Sie konkurrieren nicht miteinander, sondern ergänzen sich. Es kommt einfach so vor, dass eine Phase (SMV) einen größeren Beitrag zu einem Speichertyp (deklarativ) leisten kann und umgekehrt.

Aber das beendet die Geschichte natürlich nicht. Es gibt - plötzlich! Ist eine andere Theorie, die versucht, die Speicherkonsolidierung zu beschreiben. Es wird als „synaptische Homöostase“ bezeichnet und behauptet in der Tat, dass während Sie wach sind und neue Erinnerungen und Erfahrungen sammeln, die Verbindungen zwischen Ihren Gehirnzellen (Synapsen) gestärkt werden (und neue entstehen) und dass, wenn Sie schlafen, das Gehirn versuchen, diesen enormen täglichen Anstieg auf ein vernünftiges Niveau zu reduzieren, indem unnötige Synapsen eliminiert werden . Wir können also sagen, dass wir schlafen, um zu vergessen - und den Signalpegel über den Geräuschpegel erhöhen, um einen neuen Tag zu beginnen, erfrischt und bereit für neues Training. Unnötige Verbindungen und zufällige Erinnerungen werden gelöscht und wichtige durch Wiederholung gestärkt. Eine kürzlich durchgeführte Studie fand direkte visuelle Beweise für diese Hypothese: Forscher bestimmten mithilfe von hochauflösender Mikroskopie zunächst die Größe und Form von 6920 Synapsen und zeigten dann , dass 80% der Synapsen nach mehreren Stunden Schlaf um etwa 18% abnahmen.


Große Synapsen einer wachen Maus und geschrumpfte Synapsen einer leicht schlafenden Maus.

Natürlich gibt es keine richtige Antwort - die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen, und all diese Theorien erklären nur einen Teil dessen, was passiert. Aber jetzt werden Sie zweimal überlegen, bevor Sie sich entscheiden, die ganze Nacht vor der Prüfung zu studieren. Wenn Sie sich anstrengen und mit Energie versorgen, wird das Gehirn sich nicht besser an Informationen erinnern - aber mehrere Stunden Schlaf können dies tun.

Housekeeping

Eine weitere empfohlene Schlaffunktion ist das Housekeeping. Während Sie schlafen, nimmt das Gehirn die Form eines Reinigers an und räumt den gesamten Müll auf, der sich dort während der Tagesreflexionen angesammelt hat. In mehreren Studien an Mäusen haben Forscher ein System entdeckt , das im Schlaf Hirnabfälle beseitigt. Verantwortlich dafür ist das Hirnanalogon des Lymphsystems, ein Netzwerk winziger Tubuli, die Nebenprodukte mit Liquor cerebrospinalis abwaschen. Wissenschaftler nannten es das „ glyphatische System “, weil es wie ein Lymphsystem funktioniert, aber mit Hilfe von Hilfsgehirnzellen Glia . Als die Mäuse einschliefen, schaltete sich dieses System in vollem Umfang ein (im Wachzustand beträgt seine Aktivität nur 5% des Flusses in einem Traum!). Die Gehirnzellen zogen sich sogar leicht zusammen, so dass der Raum um sie herum leichter zu reinigen war. Zu den entfernbaren Nebenprodukten der Aktivität gehören Proteine ​​wie Amyloid Beta - die Bösewichte hinter der Alzheimer-Krankheit (sie werden im Schlaf doppelt so häufig ausgewaschen wie im Wachzustand!) - und andere Substanzen, die mit neurodegenerativen Erkrankungen assoziiert sind. Wenn Sie also plötzlich die ganze Nacht arbeiten möchten, denken Sie an all diese Giftstoffe, die sich in Ihrem Gehirn ansammeln, und schlafen Sie statt einer Nacht der Arbeit mindestens ein paar Stunden.

Obwohl es immer noch nicht ganz klar ist, warum wir ein Drittel unseres Lebens in einem Traum verbringen, haben wir im Allgemeinen bereits ziemlich gute Richtlinien.

Im zweiten Teil des Artikels werde ich erstaunliche Informationen über Träume enthüllen, darüber, was den Schlaf stören kann, und ich werde einige Tipps zur optimalen Organisation des Schlafes geben. Nicht wechseln.