Energieverbrauch im Schlaf

Das Gehirn verbraucht etwa 20% der Gesamtenergie des Körpers. Laut dem American College of Neuropsychopharmacology erhält das Gehirn „15% des Herzzeitvolumens, 20% des gesamten Körpersauerstoffverbrauchs und 25% der gesamten Körperzuckernutzung“. Trotz seiner geringen Größe verbraucht das Gehirn eine überproportionale Menge der Körperenergie.

Es stehen einige Fragen im Raum die wir beantworten möchten:

Verbraucht das Gehirn weniger Energie wenn man Schläft?
Hat sich unser Schlaf dahingehend entwickelt, damit wir Energie sparen können?

In einem Umfeld der Nahrungsmittelknappheit – in dem wir uns entwickelt haben und in dem wilde Tiere leben – ist es möglich, dass der Schlaf dazu beigetragen hat Energie zu sparen, wenn es nicht optimal war nach Nahrung zu suchen. Der gesamte Energiestoffwechsel ist im Schlaf bis zu 10% niedriger.

Eine Studie zeigte aber, dass der Energieverbrauch des Körpers je nach Schlafstadium nicht stark variiert. Mit der Positronen-Emissions-Tomographie können Wissenschaftler sehen, welche Bereiche des Gehirns die meiste Glukose verbrauchen. Damit lässt sich bestimmen welche Teile während des Schlafes die aktivsten sind. Das Ponin-Tegmentum, der thalmische Limbus und die Rückseite des Kortex sind während der REM aktiver, während der präfrontale Kortex und der Parietallappen weniger aktiv sind. Mehr dazu erfahren Sie hier. Die zusätzliche Energie, die das Gehirn im REM-Schlaf verbraucht, wird durch den geringeren Energiebedarf der Skelettmuskulatur, die während des REM gelähmt ist, ausgeglichen.

In der gleichen Studie fanden Wissenschaftler auch heraus, dass Schlafentzug den Energieverbrauch erhöht, was mit anderen Symptomen des Schlafentzuges wie einem subjektiven Kältegefühl in Einklang steht. Der zusätzliche Energieverbrauch während des Schlafentzuges scheint durch einen geringeren als normalen Energieverbrauch während des Erholungsschlafes (damit ist der Schlaf der den Schlafmangel aufholt gemeint) ausgeglichen zu werden. Manchmal beschreiben Menschen eine Nacht als einen besonders erholsamen Schlaf. Diese subjektive Beschreibung hat keinen Zusammenhang mit dem Energieverbrauch.

Kalorienverbrauch während des Schlafes

Viele glauben, dass im Schlaf fast keine Kalorien verbraucht werden, aber das ist falsch. Während die Muskeln im Schlaf ruhen und deren Energieverbrauch sehr niedrig ist, ist der gesamte Verbraucht weit Weg von 0.

Eine geeignete Methode zur Messung des Energieverbrauchs ist das „metabolische Äquivalent“. Dies normalisiert im Wesentlichen den Energieverbrauch über Körpertypen und Physiologien hinweg. Ein metabolisches Äquivalent ist definiert als der Energieverbrauch einer Person, die sitzt, wach ist und nicht trainiert – der „Ruheumsatz“. Eine Person die Fahrrad fährt, kann 5 metabolische Äquivalente aufwenden. Ein Läufer kann bei 9 oder mehr metabolischen Äquivalenten liegen. Die metabolische Äquivalenzzahl für jede Aktivität hängt vom Fitnessniveau und der Intensität ab.

Das National Cancer Institute der US-Regierung veröffentlicht eine Liste der geschätzten MET für allgemeine Aktivitäten. Hausarbeit liegt bei etwa 3 MET und Gartenarbeit zwischen 3 bis 4. Schlaflosigkeit hat ein MET von 1, das liegt genau bei dem Niveau wie auf der Couch zu sitzen und fern zu schauen.

Ein schlafender Mensch verbraucht etwa 0,9 metabolische Äquivalent. In der Größenordnung liegt ein metabolisches Äquivalent bei etwa 1 kcal/kg h. Ein kcal ist das, was Ernährungswissenschaftler eine Nahrungskalorie nennen. So verbraucht ein Erwachsener mit einem Gewicht von 70 kg im Ruhezustand etwa 70 Kalorien pro Stunde und ca. 60 im Schlaf. Daraus können wir schließen, dass der Zweck des Schlafes nicht einfach darin besteht, sich auszuruhen.

https://epi.grants.cancer.gov/physical/MET/

Kann das Gehirn müde werden?

Ja, das kann es. Experimente haben gezeigt, dass das Gehirn müde gemacht werden kann. Wenn ein Tier dazu gebracht wird, seine rechte Seite des Körpers zu nutzen (die von der linken Seite des Gehirns gesteuert wird). Im darauf folgenden Schlaf zeigen die EEG-Werte der linken Seite intensivere Deltawellen. Es wird vermutet, dass der Schlaf evolutiv in NREM und REM-Schlaf aufgespalten wurde, um verschiedenen Teilen des Gehirns eine Erholung zu ermöglichen.