Schlafspindeln

Die Analysen von Elektro-Enzephalogrammen (kurz EEG) helfen ein wenig die geheimnisvollen Vorgänge während des Schlafs aufzudecken. Durch das anbringen von Elektroden auf die Kopfhaut des Schlafenden, lassen sich die rhythmischer Entladungen von Neuronen durch das thalamokortikale System als Muster aufzeichnen. Wir durchlaufen verschiedene Arten von Gehirnwellen durch die verschiedenen Phasen des Schlafes. Schlafspindeln und K-Komplexe stellen zwei dieser elektromagnetischen Wellen dar.

Was sind Schlafspindeln?

Schlafspindeln sind plötzliche Ausbrüche oszillierender Gehirnaktivität, die im retikulären Kern des Thalamus erzeugt werden und in Stufe N2 der Schlafphasen auftreten. Diese Gehirnwellen werden wegen des auftretenden Musters auf dem EEG Schlafspindeln genannt. Es sind Spannungsdifferenzschwankungen vieler Wellen in einem kurzen Zeitraum. Forscher glauben, dass Schlafspindeln Zeiträume darstellen, in denen das Gehirn die mentale Verarbeitung hemmt, um die Person in einem ruhigen Zustand zu halten. Indem man die Person in einem ruhigen Zustand hält, kann der Schlafzyklus fortgesetzt werden und die Person kann in die nächste Stufe des Tiefschlafes übergehen. Schlafspindeln entwickeln sich, sobald ein Säugling das sechste Lebenswochenalter erreicht hat. Typischer weise gehen den auftreten der Schlafspindeln Muskelzucken voraus.


Schlafspindeln und K-Komplex-Gehirnströme im Stadium 2 des leichten Schlafes

Schlafspindeln werden auch Sigma-Bänder oder Sigma-Wellen genannt. Die elektrische Aktivität die zu Spindeln führt, tritt sowohl global (über einen Großteil des Gehirns) als auch lokal (nur in Teilen des Gehirns) auf. Im Gehirn sind die thalamischen und kortikothalamischen Netzwerke an der elektrischen Aktivität beteiligt die eine Spindel auf einem EEG erzeugen. Physiologen versuchen zwischen verschiedenen Arten von Spindeln zu unterscheiden. Schnelle Spindeln (13-15 Hz) treten im zentroparietalen Teil des Gehirns auf, während das frontale Gehirn langsame Wellen produziert (11-13 Hz). Eine erhöhte Spindelaktivität tritt am Anfang und Ende des leichten Schlafes auf.

Was sind K-Komplexe?

Wie die Schlafspindeln definieren auch die K-Komplexe die Gehirnwellen des Schlafes der Stufe N2. Sie unterscheiden sich von den Schlafspindeln in ihrer Form. Im Gegensatz zum schnellen Aktivitätsausbruch der durch Schlafspindeln dargestellt wird, sind K-Komplexe große Wellen, die auf äußere Reize im Schlaf darstellen.

K-Komplexe haben zwei vorgeschlagene Funktionen.

1. Die Unterdrückung der kortikalen Erregung als Reaktion auf Reize, die das schlafende Gehirn nicht als Gefahr bewertet.
2. Die Unterstützung der Festigung der Informationen im Gedächtnis.

Abnormale K-Komplex-Aktivität ist mit Epilepsie, Restless-Legs-Syndrom (RLS) und obstruktiver Schlafapnoe verbunden. Beispielsweise erleben RLS-Patienten ein höheres Volumen an K-Komplexen, die typischerweise unmittelbar vor den Beinbewegungen auftreten. Diese erhöhte K-Komplex-Aktivität kann zu einem weniger erholsamen führen.

Schlafspindeln und Schlafqualität

Wir verbringen fast die Hälfte der Nacht in der Stufe N2 des Schlafes (45%). Während dieser Phase sinkt unsere Körpertemperatur und unsere Herzfrequenz verlangsamt sich. Der Körper bereitet sich auf den erholsamen Tiefschlaf vor.

Untersuchungen haben gezeigt das Personen die im Schlaf öfter die Spindeln erzeugen, ein höheres Maß an Toleranz zu Lärm haben. Dies könnte darauf hindeuten, dass Menschen mit einer höheren Spindelaktivität eher einen besseren Schlaf genießen.

Diese Theorie passt auch zu den Veränderungen in der Schlafarchitektur, die Menschen im Alter erleben. Mit zunehmendem Alter produzieren Sie weniger Spindeln, so dass Ihr Schlaf eher unterbrochen wird, bevor Sie in den Tiefschlaf kommen. Da das Gehirn nicht die erforderliche Menge an Schlafspindeln produziert, um einen erholsamen Zustand aufrechtzuerhalten, erleben ältere Menschen eine geringere Schlafqualität.

Glücklicherweise scheint Melatonin die Spindeln zu fördern, was erklären kann, warum viele Menschen es als Schlafmittel nützlich finden.

Schlafspindeln und Intelligenz

Die Spindeln signalisieren einen Informationsfluss zwischen dem Hippocampus und dem Neocortex. Die Häufigkeit der Spindeln scheint darauf hinzudeuten, wie aktiv das Gehirn ist und dient als physiologischer Index der Intelligenz. Die Frequenz der Schlafspindel steigt in der Nacht, nachdem eine Person etwas Neues gelernt hat. Am darauf folgenden Tag lässt sich eine erhöhte Leistungsfähigkeit bezüglich der neu erlernten Aufgabe feststellen.

Deswegen sind sich die Wissenschaftler sicher, dass die Spindeln auf ein Transfer von Informationen vom Kurz- in Langzeitgedächtnis darstellen. Wie Informationen im Gehirn gespeichert werden, ist immer noch ein großes Rätsel, aber zumindest liefert das EEG einige Hinweise.

Dieser Prozess der Umschichtung der Informationen, könnte die Ursache für die Verschlechterung der kognitiven Fähigkeiten bei Schlafmangel sein. Das Kurzzeitgedächtnis ist überladen und das Gehirn schafft es nicht mehr in Informationen zu verarbeiten.