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Warum Schlaf so essentiell für unser Immunsystem, die Erinnerungsfunktionen und gesundheitliches Wohlbefinden ist.

Sonja Steppan, Fotos: Duy Anh Pham

Alexandra Klein: „Das Gehirn ist das komplizierteste Organ unseres Körpers.“

Mit ihren wissenschaftlichen Forschungen rund um Emotionsverarbeitung im Gehirn bezeichnet sie ihre Gruppe als eher exotisch – im Vergleich zu anderen PhD-Studenten, die hauptsächlich das Reaktionsvermögen von Fruchtfliegen oder die sensorischen Fähigkeiten von Zebrafischen zu ihren Forschungsinhalten zählen. Als Doktorandin am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in München richtet die tatkräftige, emphatische Alexandra Klein ihren Fokus auf die Gefühlszustände, die im Gehirn entstehen, dort reguliert und wesensgemäß gespeichert werden. In der außeruniversitären Forschungseinrichtung wird der Aufbau, die Entwicklung und die Plastizität des Zentralen Nervensystems untersucht. 

Die alles andere als ermüdende Thematik rund um die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu Schlaf erläutert Alexandra im Zusammenhang mit neurobiologischen Vorgängen –  darunter die Qualität des Schlafs und dessen Auswirkungen auf das Gehirn.

 

Sonja: Alexandra, was fasziniert dich am meisten an der Neurobiologie? 

Alexandra: Ich finde es unglaublich spannend, dass man trotz jahrzehntelanger Forschung noch so wenig von der Funktion des Gehirns versteht. Das Gehirn ist das komplizierteste Organ unseres Körpers und selbst so ein simpler Vorgang wie „Aha, ich sehe und spüre, dass sich gerade eine Fliege auf meine Hand gesetzt hat!“ bedarf unglaublich komplexer Vorgänge im Gehirn, die wir bis heute nicht wirklich verstanden haben. Wie diese Prozesse zumindest meistens einwandfrei funktionieren, fasziniert mich immer wieder. Und wenn nur eine Kleinigkeit schief läuft, kann das fatale Folgen für unsere Gesundheit haben. Psychische Erkrankungen sind auch heute noch immer viel weniger verstanden als körperliche Krankheiten und deswegen immer noch sehr stigmatisiert. Ich hoffe, dass sich dieses Bild sich in ein paar Jahrzehnten, wenn die Forschung vorangeschritten ist, ändert und geistige Erkrankungen genauso gesehen und behandelt werden wie jede andere Krankheit.

Alexandra Klein forscht als Doktorandin am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in München

Sonja: Unser Gehirn interessiert uns in diesem Gespräch auch als das wichtigste Organ für gesundheitsfördernden Schlaf. Weshalb schlafen wir denn überhaupt?

Alexandra: Erstmal weiß man immer noch nicht genau, warum wir überhaupt schlafen müssen. Diese Frage kann bis heute noch keiner wirklich beantworten. Fakt ist, dass man stirbt wenn man nicht schläft! Alle Forscher sind sich aber einig, dass Schlaf für die Gedächtnisfunktion unbedingt notwendig ist. Eine wichtige Aufgabe des Gehirns, ist, dass wir faktische und emotionale Erinnerungen verarbeiten und speichern. Ohne Schlaf wäre diese Konsolidierung nicht möglich. Außerdem gibt es neue Kenntnisse darüber, dass im Schlaf ein gehirneigenes „Drainage“-System aktiviert wird, dass dafür sorgt, dass Abfallstoffe aus dem Gehirn abtransportiert werden. Das sogenannte „glymphatische System“ ist das Entsorgungssystem unserer Nerven. Darum ist Schlaf auch so wichtig für unser Immunsystem und gesundheitliches Wohlbefinden.

Sonja: Was genau passiert denn laut Wissenschaft im Gehirn, während wir schlafen?

Alexandra: Die Forschung teilt in zwei unterschiedliche Schlaf-Stadien: REM (rapid eye movement) und NREM (non-REM). Diese Phasen sind gekennzeichnet durch unterschiedliche Gehirnaktivität, die man durch verschiedene Oszillationen und Frequenzen in der Elektroenzephalografie festmacht. Die EEG ist eine Methode der medizinischen Diagnostik – sie misst in der neurologischen Forschung die summierte elektrische Aktivität des Gehirns, indem Spannungsschwankungen an der Kopfoberfläche aufgezeichnet werden. Während des Schlafes wechseln sich REM und NREM zirka im 90-Minuten-Takt ab, wobei das Verhältnis zwischen REM und NREM sich verschiebt – während der letzten Phase Schlaf, also kurz bevor wir aufwachen, steigern sich sie REM Phasen. Warum diese Phasen so auftreten, weiß man interessanterweise noch nicht!

Eindrücke aus dem Labor

Eindrücke aus dem Labor

Sonja: Hast du einen Erfahrungswert zu Powernaps?

Alexandra: Aus der empirischen Forschung wird deutlich, dass diese klassischen 20 Minuten-Schläfchen deshalb etwas bringen, weil man nicht in die Tiefschlafphase fällt. Wenn du erst nach einer halben Stunde aufwachst, bist du mittendrin, und deswegen meist ziemlich verwirrt.

Sonja: Kann man feststellen, wie aktiv die einzelnen Gehirnregionen im Nachtschlaf sind?

Alexandra: Ja, außerdem ändert sich auch die Zusammenstellung von chemischen Botenstoffen im Gehirn. Während des NREM Schlafes reduzieren sich die Level von Adrenalin, Serotonin und Acetylcholin, wohingegen während des REM Schlafes nur die Level von Adrenalin, Serotonin gering bleiben und hauptsächlich Acetylcholin vorhanden ist. So sind in diesen NREM Schlafphasen die meisten Gehirnregionen weniger aktiv, wohingegen während des REM Schlafes ein paar Gehirnregionen wieder aktiver werden, wie zum Beispiel Regionen, die etwas mit Gefühlsverarbeitung zu tun haben, etwa die Amygdala und die Inselrinde.

Sonja: Das bedeutet, wir verarbeiten wir im Schlaf Emotionen?

Alexandra: Ja! Erinnerungen an Erlebnisse können im Schlaf entweder verstärkt oder vermindert werden, und ein ausschlaggebender Faktor dafür ist, wie emotional diese Erlebnisse waren. Es wurde gezeigt, dass Erinnerungen, die mit einer starken Emotion verbunden sind, generell besser erinnert werden, als neutrale Erlebnisse. Während des Schlafes kommunizieren Gehirnregionen miteinander, um zu „entscheiden“, welche Erinnerungen auf lange Zeit gespeichert werden, und welche nicht wichtig genug sind, um gespeichert zu werden. – Interessanterweise wurde auch schon gezeigt, dass man sich bei Schlafmangel eher an Erlebnisse mit negativen Emotionen erinnert als an positive. 

"Während des Schlafes kommunizieren Gehirnregionen miteinander, um zu "entscheiden", welche Erinnerungen auf lange Zeit gespeichert werden."

Sonja: Welche Bedeutung haben Träume für die Wissenschaft?

Alexandra: Wenn wir intensive Träume haben, sind wir in der Lage, das tatsächlich zu fühlen. Zum Thema Träume ist noch nicht ganz verstanden worden, ob Träume wirklich etwas mit Emotionsregulation zu tun haben. Aber in Versuchen wurde gezeigt, dass beispielsweise traumatische Erlebnisse, die von starken Emotionen geprägt werden, oft besser überwunden werden, wenn man oft von diesem traumatischen Erlebnis träumt. Eine geschiedene Frau etwa, die wegen ihrer Scheidung an einer Depression leidet, überwindet diese schneller, wenn sie oft von ihrem Ex-Mann träumt.

Sonja: Gibt es eine wissenschaftliche Sicht beziehungsweise einen nachweisbaren Nutzen der Redewendung „eine Nacht drüber schlafen“?

Alexandra: Ja! Speziell weil schon beobachtet werden konnte, dass du im Schlaf oft Gedankenmuster abspielst, die am Tag Gesehenes nachempfinden. „Replays“ heißt das. –  Wie vorhin schon erwähnt, ist eine der Aufgaben des Schlafes, von der wir heute sicher wissen, dass wir im Schlaf Erinnerungen verarbeiten, und sozusagen wichtig von nicht wichtig trennen – und so kann man besser überlegte Entscheidungen treffen! Interessanterweise wurde auch schon gezeigt, dass Schlafentzug sich negativ auf die Erinnerungsverarbeitung auswirkt, auch wenn man die Nacht danach wieder genug geschlafen hat. Also am besten keine Entscheidungen treffen, wenn man ein paar Tage zu wenig geschlafen hat. (lacht)

Zur Forschung werden Nagetiere gehalten

Zur Forschung werden Nagetiere gehalten

Sonja: Alexandra –  es ist toll, dass du die Entscheidung getroffen hast, mir von deinem Wissen zu erzählen! (lacht) Wie geht es denn in deiner persönlichen Forschung weiter?

Alexandra: Was mich nach meinem PhD sehr interessieren würde, wäre einerseits zu verstehen, was die Grundvoraussetzung für psychische Erkrankungen sind. Warum manche Individuen anfälliger für psychische Erkrankungen sind, und ob die Voraussetzung dafür „angeborene“ Eigenschaften oder Erfahrungen und Erlebnisse oder eine Kombination aus beidem sind. – Andererseits würde ich mich auch gerne auf Science Communication konzentrieren, sowohl mit meinen Science Slam Projekten als auch in professioneller Richtung, zum Beispiel im Bereich der PR eines wissenschaftlichen Institutes. 

Sonja: Und welche persönliche Angewohnheit hast du beim Schlafen? 

Alexandra: Jetzt in der kalten Jahreszeit hasse ich es, in der Nacht zu frieren. Aber da ich versuche immer bei kühlem Raumklima und mit frischer Luft um die Nase zu schlafen, benutze ich deswegen immer eine extra Wolldecke unter meiner normalen Bettdecke – nur mein Partner meint, ich würde dann aufheizen wie ein Kachelofen und er stirbt vor Hitze. (lacht) Und wie eine Rentnerin muss ich mindestens einmal in der Nacht auf die Toilette – ich trinke zu viel Wasser. (lacht)

Sonja: Vielen Dank für das hochinteressante Gespräch!

Der heutige Stand der Forschung rund um den Aufbau des Gehirns und die Funktionen des Gedächtnisses wirft noch immer viele Fragen auf

In offener Atmosphäre sitzen an einem Freitagabend weit über hundert junge Wissenschaftler in einem eigentlich zu engen Konferenzraum von JetBrains zusammen. Beim Science Slam lauschen sie den zehn- und zweiminütigen Sessions über die akademische Bedeutung der Fruchtfliege, die Problematik Schwarzer Löcher für die Physik und den Einsatz von Musik in der medizinischen Versorgung von Epilepsiepatienten. Veranlasst von der Tatsache, dass der heutige Stand der Forschung rund um den Aufbau des Gehirns und die Funktionen des Gedächtnisses noch immer viele Fragen aufwirft, steckt sie viel Energie in die Vermittlung der erstaunlichen Welt der (Neuro-) Wissenschaft an Menschen, die nicht unbedingt so nerdig sind wie sie.

Alexandra Klein rief den interaktiven Slam ins Leben, weil „Wissenschaftler in der Lage sein müssen, ihre Ergebnisse klar zu kommunizieren, um wissenschaftliche Entscheidungsträger zu informieren und das öffentliche Bewusstsein zu fördern.“ Diese signifikante Nachwuchsförderung von Alexandra Klein und Mitgründer Nicholas A. del Grosso beinhaltet, dass speziell PhD-Studenten in einem Workshop lernen, ihre Arbeit und Ergebnisse präzise aufzubereiten und einem breitgefächerten Publikum zu präsentieren. Die aktuellen Termine finden sich auf der Website

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