Auch im Schlaf ist das Gehirn wach

Schlaf ist ein lebenswichtiges Bedürfnis, das Menschen zwingt, einen großen Teil ihres Lebens damit zu verbringen, wobei sie dann nicht in der Lage sind, mit der Außenwelt zu kommunizieren. Aktuelle Erklärungsmodelle interpretieren die so extreme Verletzlichkeit beim Schlaf als den Preis für ein optimales Lernen, denn Schlaf begrenzt externe Störungen bei der Speicherkonsolidierung und neuronale Systeme werden durch synaptisches Down-Scaling zurückgesetzt. Dennoch erzeugt das schlafende Gehirn weiterhin neuronale Reaktionen auf äußere Ereignisse und zeigt das Vorhandensein kognitiver Prozesse, die von der Erkennung vertrauter Reize bis hin zur Bildung neuer Gedächtnisrepräsentationen reichen. Man vermutet, dass die üblichen Schwellen in einen Standby-Modus treten, in dem sie weiterhin relevante Signale verfolgen und so die Notwendigkeit, die interne Speicherkonsolidierung mit der Fähigkeit, bei Bedarf schnell aufzuwachen, ausbalancieren.

Legendre et al. (2019) konnten zeigen, dass das schlafende Gehirn – die Experimente wurden während kurzer Schlafphasen während des Tages durchgeführt – sinnvolle Sprache im Vergleich zu irrelevanten Signalen durch einer Veränderung der Wellenstruktur verstärkt, wobei diese Verstärkung relevanter Reize jedoch vorübergehend ist und dann im Tiefschlaf wieder verschwindet. Offenbar trennt das menschliche Gehirn selbst im Schlaf Wichtiges von Unwichtigem, denn ProbandInnen regierten im Experiment kaum auf sinnloses Gerede, aber auf eine Stimme, die bedeutsame Inhalt geäußert hatte. Die Wirkung der Schlaftiefe konnte auf spezifische Schwingungen zurückgeführt werden, die relevante Informationen im leichten Schlaf fördern, während langsame Wellen relevante Signale im Tiefschlaf aktiv unterdrücken. So funktioniert die Auswahl der relevanten Reize auch im Schlaf weiter, wird aber durch spezifische Hirnrhythmen stark moduliert. Dieser Mechanismus ist evolutionär durchaus sinnvoll, denn relevante Signale in dieser Schlafphase verarbeiten zu können, bringt erheblichen Nutzen mit sich, etwa wenn ein rasches Wachwerden erforderlich ist.

Literatur

Legendre, Guillaume, Andrillon, Thomas, Koroma, Matthieu & Kouider, Sid (2019). Sleepers track informative speech in a multitalker environment. Nature Human Behaviour. doi:10.1038/s41562-018-0502-5.