Neurowissenschaftler Jan Born: „Wir können den Schlaf nicht kontrollieren“

Herr Born, mittlerweile weiß man, dass das menschliche Gehirn nachts so viel Energie verbraucht wie tagsüber. Was treibt es, während wir schlafen?

Das stimmt nicht ganz. In den REM-Phasen ist das Gehirn zwar ein großer Energiefresser. Im Delta- oder Tiefschlaf hingegen geht sein Verbrauch zumindest zeitweise um mehr als 25 Prozent zurück, teilweise sind es sogar bis zu 40 Prozent. Aber unter dem Strich stellt sich die Frage, ob das erklären kann, warum wir schlafen müssen.

Demnach hat die Evolution den Schlaf nicht erfunden, um Energie zu sparen?

Nein, wahrscheinlich nicht. Nur durch Winterschlaf wird eine gewaltige Menge an Energie gespart. Aber der hat mit gewöhnlichem Schlaf nicht viel zu tun.

Wenn wir schlafen, ist der Körper mit einer ganzen Reihe von Aufgaben wie Erholung, Abbau von Stoffwechselprodukten oder Verdauung beschäftigt. Außerdem läuft das Immunsystem auf Hochtouren. Kann das Immunsystem im Schlaf lernen?

Das Immunsystem kann nur funktionieren, wenn es Krankheitserreger sofort wiedererkennt, die ihm schon einmal zu schaffen gemacht haben, und wenn es weiß, wie es dann gegen sie vorgehen muss. Unsere Forschung zeigt, dass auch das Immunsystem den Schlaf nutzt, um ein solches Gedächtnis zu formen.

Wie macht es das?

Ist es zu einer Erstinfektion gekommen, stürzen sich Makrophagen und andere Abwehrzellen auf die Erreger, fressen sie auf und präsentieren Bruchstücke ihrer Mahlzeit den Lymphozyten. Die Lymphozyten teilen sich dann und bilden nicht nur Zellen, die spezifische Antikörper gegen den Erreger herausbilden, sondern auch Gedächtniszellen, die sich an den Erreger erinnern. Sie reagieren bei der nächsten Infektion mit dem Erreger sehr schnell und können seine Ausbreitung verhindern. Das Immunsystem speichert also Wissen über den Erreger. Einige Indizien sprechen dafür, dass der Tiefschlaf für diese Art der Gedächtnisbildung im Immunsystem fundamental wichtig ist. Hierzu passt das Ergebnis eines Experiments: Versuchspersonen, die nach einer Impfung geschlafen hatten und dabei sehr viel Zeit im Tiefschlaf verbrachten, hatten noch ein Jahr später erheblich mehr Antikörper im Blut als eine Kontrollgruppe, die nach der Impfung die ganze Nacht über wach geblieben war.

Was passiert im Schlaf mit den Erinnerungen vom letzten Tag? Welche Schlafphase ist entscheidend dafür, dass man sich langfristig an Erlebnisse erinnert?

Der Schlaf besteht aus zwei Kernphasen, dem Tiefschlaf und dem REM-Schlaf (REM steht für „rapid eye movements“, also schnelle Augenbewegungen, die in dieser Schlafphase auftreten). Den REM-Schlaf setzen viele Laien mit dem Traumschlaf gleich. Lange hat man geglaubt, dass wir im Traumschlaf Gedächtnisinhalte in den Langzeitspeicher überführen. Unsere Forschungen zeigen aber, dass der REM-Schlaf dafür weniger wichtig ist. Vielmehr findet der Transferprozess vom Zwischenspeicher des Hippokampus in die als Langzeitspeicher fungierende Hirnrinde im Tiefschlaf statt. Dabei wird auch nicht alle tagsüber aufgenommene Information in den Langzeitspeicher transferiert, sondern nur das, was wirklich wichtig ist.

Wie schafft es das Gehirn, diese Informationen zu sichten, zu bewerten, miteinander zu verknüpfen und zu archivieren, obwohl das Bewusstsein ausgeschaltet ist?

Von Archivieren spreche ich nicht gern. Das Gehirn ist nämlich ganz auf die Alltagspraxis ausgerichtet. Es bereitet deswegen die Informationen bei der Einspeicherung in das Langzeitgedächtnis so auf und ordnet sie so an, dass man auf die für die Gegenwart und nächste Zukunft wahrscheinlich nützlichsten Inhalte am leichtesten und schnellsten zugreifen kann.

Und Informationen, die längere Zeit nicht abgerufen worden sind, werden gewissermaßen in den Keller verfrachtet?

Ja, das ist ein gutes Bild. Doch was dann dort mit ihnen passiert, ob ein Teil von ihnen vermodert und zu Staub zerfällt oder nicht, wissen wir nicht.

Es scheint, dass das Gehirn im Schlaf alles Mögliche anstellt, um seine Rechenleistung zu erhöhen – aufräumen, entrümpeln, kaum benutzte synaptische Verbindungen kappen. Aber Sie sind sich nicht sicher, ob das Gehirn überhaupt Daten löscht?

Tja, das Gehirn muss verhindern, dass sich so gigantische Mengen an Daten und Datenschrott ansammeln, dass es aus allen Nähten platzt. Aber dass es in den Nachtstunden tatsächlich Daten vernichtet, ist bislang noch nicht nachgewiesen.

Sigmund Freud hat unterstellt, dass alles, was jemals gespeichert worden ist, für immer erhalten bleibt. Nur dass vieles davon nur noch schwer oder gar nicht mehr zugänglich ist.

Ja, da könnte Freud recht haben. Allerdings glaube ich, dass das Gehirn im Zwischenspeicher des Hippokampus immer wieder Platz schaffen muss. Denn dieselben Neuronennetzwerke, die für das Speichern von Informationen verwendet werden, brauchen wir auch für die Informationsverarbeitung im Wachzustand.

Viele Menschen behaupten, nie oder fast nie zu träumen – was nicht stimmen kann. Andere glauben, die ganze Nacht kein Auge zugedrückt zu haben, obwohl sie einige Stunden geschlafen haben. Wie erklären Sie diese Irrtümer?

Es ist die Regel, dass Träume nicht erinnert werden. Ohnehin ist das Gehirn im REM-Schlaf wohl nicht in der Lage, tatsächlich traumartige Erlebnisse in der Weise zu produzieren, wie wir sie nach dem Aufwachen erinnern. Das heißt, was wir tatsächlich im REM-Schlaf erleben, wissen wir nicht. Der Traum, an den wir uns nach dem Aufwachen vermeintlich erinnern, ist eine Leistung des wachen Gehirns. Es versucht sich an etwas zu erinnern, was zuvor während des Schlafs angeblich erlebt wurde. Ob es sich bei dem erinnerten Traum nur an eine fehlerhafte Rekonstruktion eines vermeintlichen Erlebnisses handelt, wissen wir nicht. Aber aufgrund der Gehirnaktivität im REM-Schlaf können wir annehmen, dass da nicht viel erlebt wird und das Gehirn von dem, was da im REM-Schlaf passiert, auch nicht viel behalten kann.

Was kann man selbst tun, um regelmäßig lange und tief genug zu schlafen? Was halten Sie beispielsweise vom Powernapping?

Na ja, ein Nickerchen unmittelbar nach dem Mittagessen ist nicht schlecht fürs Lernen. Von dem Wissensstoff, den man sich morgens in der Schule einverleibt hat, bleibt dann eher etwas im Gedächtnis haften. Es gibt allerdings auch einen Nachteil: Die nächtliche Schlaftiefe leidet darunter, er ist dann weniger tief. Wir können den Schlaf nicht direkt kontrollieren. Daher sollte man versuchen, ihm gegenüber ein gelassenes Verhältnis zu entwickeln. Das Einschlafen lässt sich eben nicht erzwingen. Und dass man nachts öfter aufwacht und sich dann leicht depressiv fühlt, ist nicht weiter tragisch. Schuld daran sind eine Reihe von Botenstoffen und Hormonen.

Sie haben gerade herausgefunden, dass man den Tiefschlaf durch bestimmte Schallreize künstlich verstärken kann. Könnten Sie uns mehr darüber erzählen?

Für den Tiefschlaf sind langsame Wellen im EEG, das sind langsame Schwingungen im Hirnstromkurvenbild, charakteristisch. Man hat schon öfter versucht, diese schwingende Aktivität des Gehirns während der Tiefschlafphasen durch Töne in einem langsamen Rhythmus zu verstärken. Wie etwa, wenn man einem Säugling ein Wiegenlied vorspielt. Das Gehirn ist allerdings ziemlich eigenwillig und wehrt sich, wenn man ihm von außen einen bestimmten Arbeitsrhythmus aufzwingen will. Wir sind deshalb anders vorgegangen. Wir haben unseren Probanden immer genau in dem Moment Töne vorgespielt, wenn wir solche langsamen und gleichmäßigen Wellenbewegungen im EEG entdeckt haben. Und zwar so, dass sie mit dem vom Gehirn selber vorgegebenen Arbeitsrhythmus synchronisiert waren. Das hatte den Effekt, dass sich die typischen Oszillationen verstärkten und sich die Dauer dieser Schwingungen verlängerte. Mithilfe dieser relativ simplen Methode könnte es bald möglich sein, den Schlafrhythmus und die Schlafqualität wesentlich zu verbessern.

- Das Gespräch führte Frank Ufen