Gute Nacht: Die Suche nach dem Sinn des Schlafs

Am frühen Morgen kroch die Zeit dahin. Aus den Lautsprechern schallte „Surfin’ U.S.A.“ von den Beach Boys, der Donut-Vorrat für die Nacht war verspeist, ein Freund erzählte irgendetwas Belangloses. Vor Randy Gardners Augen verschwamm alles. Um die bleierne Müdigkeit zu vertreiben, stellte er sich unter die Dusche. Erst die aufgehende Sonne brachte etwas Erleichterung.

So war es bereits in der zweiten Nacht seiner selbst auferlegten Schlaflosigkeit. Insgesamt blieb der 17-Jährige elf Tage – 264 Stunden – ununterbrochen wach. Mit dem Selbstversuch zum Jahreswechsel 1963/64 wollte Gardner einen Wettbewerb der Point Loma High School in San Diego gewinnen. Zwei Freunde halfen ihm dabei. In Schichten vertrieben sie ihm die Zeit, protokollierten alles und brachten ihn zu Untersuchungen.

Zuerst ließ die Konzentration nach. Am dritten Tag wurde Gardner launisch, am vierten halluzinierte der schmächtige Schüler, er sei ein Football-Star. Ihm war schwindlig, er fühlte sich verfolgt, zeitweise konnten ihn seine Freunde kaum noch verstehen. Nach einer Woche gab es keine Hochs mehr, nur immer tiefere Tiefs. Ein Arzt ließ ihn kopfrechnen: „Beginne mit 100 und subtrahiere immer wieder sieben!“ Gardner kam bis 65, dann wurde er still. „Was ist los?“ „Ich habe vergessen, was ich machen soll.“ Am 8. Januar 1964 konnte sich der Teenager nicht mehr halten. Er schlief in einer Klinik mehr als 14 Stunden durch.

Verwirrende Schlafvielfalt

Der Mensch kann sich diesem seltsamen Zustand der Bewusstlosigkeit kaum entziehen. Das erklärt allerdings nicht, warum Schlaf entstanden ist. Wer seinen ursprünglichen Sinn verstehen will, muss heute lebende Tiere beobachten, sagt Niels Rattenborg vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen. Und stößt dabei auf eine verwirrende Vielfalt.

Fregattvögel fliegen tagelang über den Ozean, ohne Rast. Die Große Braune Fledermaus verschläft 20 Stunden pro Tag. Elefanten reichen drei Stunden, Großkatzen wie Tiger reihen eine kurze Siesta an die andere und kommen so auf 16 Stunden. Selbst Taufliegen ruhen. Unser letzter gemeinsamer Vorfahr lebte vor etwa 700 Millionen Jahren.

So gegensätzlich wie die Gewohnheiten der Tiere sind die Ansichten der Forscher, die sie deuten. Für eine Fraktion ist Schlaf gefährlich. „Menschen sterben ja auch an Rauchvergiftung, wenn sie ein Feuer im Schlaf überrascht“, sagt der Schlaf- und Gedächtnisforscher Jan Born von der Universität Tübingen. Wer schläft, kann weder Nachkommen zeugen noch Nahrung suchen oder sein Revier verteidigen. Schlaf müsse eine überlebenswichtige Funktion haben. Sonst sei er der größte Fehler der Evolution.

Von Fleisch- und Pflanzenfressern

Das Mysterium sei keines, kontert der Neurobiologe Jerome Siegel von der Universität von Kalifornien in Los Angeles. Die Arten hätten sich an bestimmte Lebensräume angepasst. Danach – und nicht nach Gehirngröße oder Intelligenz – richte sich ihr Schlafrhythmus. „Wer nicht wach sein muss, geht in einen Energiesparmodus.“ Wenn Raubtiere wie Löwen ein Tier erlegt haben, ist ihr Bauch tagelang gefüllt. „Warum sollten sie dann umherstreifen und sich möglicherweise verletzen?“, fragt Siegel. Elefanten dagegen sind reine Vegetarier. Um ihren Körper mit Nährstoffen zu versorgen, müssen sie fast unaufhörlich fressen und zu neuen Weiden wandern. Siegel hat es auf eine Formel gebracht: Fleischfresser schlafen mehr als Allesfresser. Und Allesfresser mehr als Pflanzenfresser.

Schlaf mache nicht grundsätzlich schutzlos, meint Siegel. Die Große Braune Fledermaus verrichte ihr Tagwerk in der Dämmerung, wenn viele Insekten umherschwirren. Danach zieht sie sich in eine Höhle zurück, um nicht selbst zur Beute zu werden. Elefanten und Giraffen seien im Schlaf wirklich verletzlich. Auch daher der Kurzschlaf.

Andere verfallen in einen Halbschlaf. Rattenborg hat Stockenten am Abend in eine Reihe gesetzt und ihre Hirnströme überwacht. Die Enten in der Mitte steckten bald ihre Köpfe unter die Flügel und drifteten zwischen Tief- und Traumschlaf hin und her. Die Tiere an den Seitenenden schickten nur eine Hirnhälfte in den Tiefschlaf. Mit dem nach außen gerichteten Auge überwachten sie ihre Umgebung. Nach einer Weile drehten sie sich um, die andere Hälfte erholte sich.

Zwölf Prozent der Deutschen schlafen regelmäßig weniger als fünf Stunden

Diesen Trick beherrscht kein Mensch. Nach 15 Minuten sinken wir immer tiefer in den Schlaf, bis in den Hirnstromkurven vor allem sehr langsame Deltawellen zu sehen sind. In dieser Zeit schottet sich das Gehirn ab. Nach 90 Minuten ist es vorbei mit der Ruhe. Nach zwei Übergangsphasen wird die Kurve lebhaft, die Augen zucken hin und her, der Stoffwechsel wird angekurbelt. Der Traumschlaf – oder REM – beginnt. Vier bis sechs solcher Zyklen durchläuft der Mensch pro Nacht. Dabei wird der Tiefschlaf immer kürzer, der Traumschlaf länger. Nach sieben oder acht Stunden sind Erwachsene bereit für einen neuen Tag.

Dass Schlafentzug Ratten töten kann, hält Siegel für unbewiesen. Nicht einmal Gardner habe Langzeitschäden davongetragen. Junge Eltern hätten ständig zu wenig Schlaf. Viele Forscher sind sich jedoch sicher, dass chronischer Schlafmangel krank macht. Hierzulande schlafen zwölf Prozent der Erwachsenen weniger als fünf Stunden pro Nacht, ergab die Befragung von fast 8000 Deutschen für die DEGS-Studie des Robert-Koch-Instituts.

Dass Menschen mit Schlafstörungen zu Übergewicht, Diabetes, Bluthochdruck und Herzkrankheiten neigen, wurde in Langzeitstudien beobachtet, schreiben Bernd Schultes vom Medizinischen Zentrum St. Gallen und seine Kollegen im Fachblatt „The Lancet“. Sie fassen zusammen, welche Mechanismen dazu führen können: Wenn der Tiefschlaf zu kurz ausfällt, kommt zum Beispiel der Fett- und der Zuckerstoffwechsel aus dem Gleichgewicht. Das Hormon Insulin kann Glukose nicht mehr effektiv in die Körperzellen schleusen, der Blutzucker steigt. Es gibt Hinweise darauf, dass Schlaflose mehr Ghrelin produzieren – ein Hormon, das Hunger auslöst – und weniger von dem Appetitzügler-Hormon Leptin. Übernächtigte Probanden suchen sich größere Portionen aus, essen mehr Zwischenmahlzeiten und Süßes.

Hirnwäsche im Schlaf

Schlaflosigkeit beeinträchtigt Immunsystem und Stoffwechsel

Auch das Immunsystem läuft aus dem Ruder. Bei neun Männern, die im Labor fünf Nächte je vier Stunden schlafen durften, schalteten sich vor allem Gene für die Immunabwehr anders an und aus. Sie produzierten mehr Zytokine, die zu Entzündungen führen, berichteten Forscher um Vilma Aho von der Universität von Helsinki im Fachblatt „Plos One“. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen sie, als sie Blutproben von mehr als 470 Finnen analysierten, die bei einer Befragung angegeben hatten, regelmäßig weniger als sechs Stunden zu schlafen. Die Entzündungsreaktionen könnten das Risiko für Herzkrankheiten erhöhen, schreiben sie.

Jan Borns Team schickte zwei Gruppen Freiwilliger zu einer Impfung, eine musste in der folgenden Nacht wach bleiben. Vier Wochen und ein Jahr später überprüften die Forscher den Impfschutz. „Die Gruppe bildete nur halb so viele Antikörper. Eine schlaflose Nacht reicht!“, sagt Born. Es gebe Indizien, dass dafür der Tiefschlaf entscheidend ist.

Zu allem Überfluss wird im Schlaf Müll beseitigt. Wie alle Zellen produzieren auch jene im Gehirn während des Tages Abfälle. Im Schlaf ziehen sie sich deshalb etwas zusammen, die Kanäle für das Hirnwasser erweitern sich um 60 Prozent. So kann es die Giftstoffe besser wegspülen. Diese Selbstreinigung hat ein Team um Maiken Needergard von der Universität von Rochester bei Mäusen entdeckt. Ob sie bei anderen Tieren – oder beim Menschen – genauso funktioniert, wie lange sie dauert und in welcher Schlafphase die Hirnwäsche erfolgt, ist unklar. Ebenso wie ein Zusammenhang mit Alzheimer oder psychiatrischen Erkrankungen.

Der Traumschlaf bleibt ein Rätsel

Die Studien sind wie Mosaiksteine. Alle zeigen, dass Schlaf essentiell ist. Trotzdem ergeben sie kein einheitliches Bild, warum er entstand. „Ausschlaggebend ist, ob diese Prozesse ablaufen können, wenn ein Tier wach ist“, sagt Siegel. Nahrung könne man nachts verdauen. „Aber man muss dazu nicht schlafen.“ Vermutlich seien immer mehr Funktionen hinzugekommen, sagt Born: „Die Atmung versorgt nicht nur Zellen mit Sauerstoff. Wir nutzen sie zum Sprechen.“

Der Traumschlaf ist im Moment das größte Rätsel. Braucht man ihn, um Emotionen zu verarbeiten? Um die Reifung des Gehirns in Kindheit und Jugend zu unterstützen? Es gibt darauf keine Antworten, die unumstritten sind. Intelligente Meeressäuger wie Delfine und Wale kommen ohne Traumschlaf aus, sogar als Neugeborene. Vögel können ihn ausschalten, um nur mit einer Hirnhälfte zu schlafen. Menschen, deren REM-Phasen aufgrund von Medikamenten gestört sind, haben keine Probleme im Alltag. Andererseits ist der Traumschlaf bei vielen Säugetieren besonders lang, wenn sie Schlaf nachholen. „Er ist wichtig, keine Frage“, sagt Rattenborg. „Aber wofür?“ Einen Hinweis fand das Team um Chiara Cirelli von der Universität von Wisconsin bei Mäusen: In der REM-Phase reiften Zellen heran, die im Schlaf besonders viel Myelin produzierten. Diese isolierende Mantelschicht schützt Nervenzellfortsätze und ermöglicht eine blitzschnelle Informationsweiterleitung.

Lange hieß es, das Gehirn spiele im Traum das Erlebte erneut durch und speichere es so im Langzeitgedächtnis ab. „Das ist falsch“, sagt Born. „Dafür ist der Tiefschlaf zuständig.“ Sein Team bat Freiwillige ins Schlaflabor und verkabelte sie. Wann immer sich in den Hirnströmen die langsamen Deltawellen des Tiefschlafes ankündigten, unterbanden sie sie mit einem Ton. Umgekehrt versuchten die Forscher, die Wellen durch einen Klick im rechten Moment zu verstärken. „Das ist wie eine Schaukel, die man anstupst“, sagt Born. Es funktioniert. Ein Zahlenrätsel zum Beispiel, das am Vortag noch wirr wirkte, wird danach leichter lösbar.

Schlaf macht schlau? Nicht unbedingt!

„Offline“ müsse das Gehirn nur sein, um Gelerntes oder Erlebtes neu zu ordnen und Wichtiges aus dem Zwischenspeicher ins Langzeitgedächtnis zu überführen. „Das ist eine gewaltige Leistung. Schwer vorstellbar, wenn weiter Eindrücke auf uns einprasseln“, sagt Born. Um keinen Datenschrott anzuhäufen, filtere das Gehirn potenziell Nützliches heraus und mache es leicht zugänglich. Bei Kindern bilden sich die langsamen Deltawellen erst nach und nach aus. Zwischen acht und zwölf Jahren, wenn der Tiefschlaf besonders lang und ausgeprägt ist, saugen sie Fakten wie Schwämme auf. Also macht Schlaf intelligent? „Einstein hat angeblich viel geschlafen“, sagt Born. Siegel räuspert sich. „Im Tierreich gilt das nicht!“ Niemand halte Fledermäuse für schlau und Elefanten für dumm.

Selbst extremer Schlafmangel wirkt sich nicht unbedingt auf die Leistungsfähigkeit aus. Im Sommer wandern Graubruststrandläufer in die Arktis. Dort, wo der Tag nie aufhört, balzen und brüten sie. Ein Team um Bart Kempenaers vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen hat die Männchen einer Kolonie in Alaska mit zwei Messgeräten ausgestattet: eines für ihre Hirnströme und eines, das ihre Kontakte mit Weibchen aufzeichnete. Eine Vaterschaftsanalyse der Eier verriet später, wer die meisten Nachkommen gezeugt hatte. Es waren gerade die, die pro Tag ein bis zwei statt sieben Stunden schliefen. Sie ließen nur kurze Tiefschlafattacken zu. Mit vernebeltem Geist könne man sich dort eigentlich nicht durchsetzen, sagt Rattenborg, der an der Studie beteiligt war. Für Schlafforscher sei das Beispiel daher eine Herausforderung. „Die Kontroversen zeigen, dass wir den Schlaf nicht gut verstehen. Wahrscheinlich haben alle ein bisschen recht.“