Warum schlafen wir? Wissenschaftler finden Gehirnreparaturmechanismus

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Der Schlaf ist ein wichtiger Teil des täglichen Lebenszyklus der meisten Tiere – auch der Menschen. Aber wenn ein Tier schläft, lässt es sich angesichts der Gefahr wehrlos zurück. Also, was macht das Schlafen so wichtig, dass wir alle dieses Risiko eingehen?

schlafende Frau, die fest in ihre Bettdecke eingewickelt ist.

Wie wirkt sich der Schlaf auf die einzelnen Gehirnzellen aus?
Die Forschung, sowohl alte als auch neue, erkennt an, dass der Schlaf eine wichtige Rolle in allen Aspekten unserer Gesundheit spielt.

Neuere Studien, die wir durchgeführt haben, haben ergeben, dass eine gute Nachtruhe die Gefäßgesundheit unterstützen kann.

Sie haben auch gezeigt, dass der Schlaf dem Immunsystem einen Schub geben und vor Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes schützen kann.

Menschen verbringen etwa ein Drittel ihres Lebens im Schlaf, aber warum ist Schlaf wirklich so wichtig?

Schließlich ist die Zeit im Schlaf der Zeitpunkt, an dem in der Natur Raubtiere ungehindert zuschlagen können, da der Schläfer ein perfektes Ziel ist. Warum gehen wir alle natürlich ein solches Risiko ein?

Eine neue Studie von Wissenschaftlern der Bar-Ilan University in Ramat-Gan, Israel, hat einen Schlüsselfaktor ans Licht gebracht, der im Zentrum der Unentbehrlichkeit des Schlafes stehen könnte: seine regenerierende Wirkung auf einzelne Gehirnzellen.

Das Team, das Prof. Lior Appelbaum leitete, berichtet über seine neuen Erkenntnisse in einem Studienpapier, das in der Zeitschrift Nature Communications erscheint.

Eine Chance für Gehirnzellen, zu “heilen”.
In dieser Studie wandten sich die Forscher dem Zebrafisch zu, den Wissenschaftler oft in der Forschung einsetzen, weil er dem Menschen überraschend ähnlich ist. Tatsächlich kommen etwa 70 Prozent der menschlichen Gene auch in dieser Süßwasserart vor.

Mit Hilfe der 3D-Zeitraffer-Bildgebung untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen des Schlafes auf ein Mikroskop und beobachteten, wie er einzelne Neuronen oder Gehirnzellen beeinflusste.

Die hochauflösende Technologie ermöglichte es Prof. Applebaum und dem Team, die Bewegung von DNA und Proteinen in Gehirnzellen zu verfolgen.

Sie fanden heraus, dass einzelne Neuronen im Schlaf in der Lage waren, Wartungsarbeiten am Kern, dem zentralen Element jeder Zelle, durchzuführen, das den größten Teil des genetischen Materials dieser Zelle umschließt.

Wenn der Kern zu verfallen beginnt, werden auch die darin enthaltenen DNA-Informationen beschädigt, was zu Alterung, Krankheit und schlechter Gesamtfunktion in einem Organ oder Gewebe führen kann.

Während des Schlafes haben die Neuronen die Möglichkeit, sich von dem Stress zu erholen, den sie während des Tages angesammelt haben, und alle Schäden, die sie erlitten haben, zu “beheben”.

Erhöhte Chromosomen-Dynamik
Die Wissenschaftler stellen fest, dass während der Wachheit die Chromosomendynamik niedriger ist als im Schlaf, was bedeutet, dass Gehirnzellen nicht in der Lage sind, die DNA richtig zu erhalten. Prof. Applebaum vergleicht diese Situation mit “Schlaglöchern auf der Straße”.

“Straßen sind besonders während der Hauptverkehrszeiten am Tag verschleißanfällig, und es ist am bequemsten und effizientesten, sie nachts zu reparieren, wenn es wenig Verkehr gibt”, erklärt er.

Da dieser Prozess für die Gesundheit des Gehirns so wichtig ist, kann dies erklären, warum Tiere – auch Menschen – bereit sind, so viel Zeit in den Schlaf zu investieren, trotz der Risiken, denen sie in der Natur ausgesetzt sein können.

“Wir haben einen kausalen Zusammenhang zwischen Schlaf, Chromosomendynamik, neuronaler Aktivität und DNA-Schäden und -Reparatur mit direkter physiologischer Relevanz für den gesamten Organismus gefunden”, erklärt Prof. Appelbaum.

“Schlaf”, fügt er hinzu, “gibt die Möglichkeit, DNA-Schäden zu reduzieren, die sich im Gehirn während des Wachzustandes angesammelt haben.”

“Trotz des Risikos eines verminderten Umweltbewusstseins müssen Tiere – von Quallen über Zebrafische bis hin zu Menschen – schlafen, damit ihre Neuronen eine effiziente DNA-Erhaltung durchführen können, und das ist möglicherweise der Grund, warum sich der Schlaf entwickelt hat und im Tierreich so erhalten ist.”