Nächtlicher Putzwahn im Gehirn

News: Wissenschaft

Für Sie aufgespürt und zusammengefasst von Dr. Marcus Mau.

Der Mensch kann sich im Normalfall nur selten an seinen Schlaf erinnern, es sei denn, dieser war schlecht. Zwar weiß die Wissenschaft heute, dass Schlaf für Wachstum, Regeneration und geistige Fitness notwendig ist, doch werden die molekularen Hintergründe noch immer wenig verstanden. Forscher aus den USA zeigten nun kürzlich im Fachjournal Science, wie das Gehirn Stoffwechselprodukte und anderen Ballast im Schlaf über Bord wirft.

Nahezu alle Tiere schlafen, wenn auch unterschiedlich lang. Während der Körper sich in einer tiefen inneren Ruhe befindet und alle Skelettmuskeln maximal entspannt sind, arbeitet unser Gehirn fast ebenso emsig weiter wie am Tag. Es sortiert die Eindrücke und Erlebnisse und lässt uns die unwichtigen vergessen oder die wichtigen als Erinnerungen abspeichern. Ganz ähnlich muss auch die Reinigung der Nervenzellen selbst ablaufen, wie die Forscher um Lulu Xie der Universität Rochester (USA) jetzt veröffentlichten.

Die Müllabfuhr hat Nachtschicht

Unser Gehirn ist über die Blut-Hirnschranke vom Rest des Körpers isoliert. Dennoch handelt es sich bei Nervenzellen um sehr stoffwechselaktive Zellen, die beim Verbrauch von Zucker verschiedenste Abfallstoffe anhäufen. Ganz ähnlich einem Verbrennungsmotor würde jede Nervenzelle ohne die notwendige Pflege mit der Zeit verrußen und zerstört werden. Die Zellpflege geschieht durch den beständigen Abtransport von Schadstoffen aus dem Zellinneren in die umgebenden Zellzwischenräume. Im Gehirn ist das glymphatische System für den Weitertransport zuständig. Es durchzieht das Gehirn in feinen Kanälen und ist mit Hirnwasser gefüllt.

Um dieses System näher zu untersuchen, nutzten die Forscher ein Mausmodell. Die Mäuse schliefen in einer Mikroskopierkammer und wurden im Schlaf- und Wachzustand mit Kontrastmittel behandelt, welches die Strömungsverhältnisse im glymphatischen System darstellte. Die Überraschung: Die Strömung reichte viel tiefer in das Hirngewebe hinein, wenn die Tiere schliefen. Zugleich änderte sich die Größe der Zellzwischenräume im Gehirn, sodass ihr Anteil an der Hirnmasse im Schlaf von 14% auf 23% anstieg. Die Wissenschaftler deuteten dies als Hinweis auf den sehr effizienten Abtransport von Stoffwechselendprodukten.

Bestimmt der Müll im Gehirn, wann wir schlafen müssen?

Die Forschungsergebnisse aus den USA lassen die Frage aufkommen, ob vielleicht sogar die Menge an Abfallstoffen in den Hirnzellen dafür sorgt, dass wir müde werden. Ist das Schlafbedürfnis vielleicht nur Ausdruck für das Bedürfnis des Gehirns, wieder einmal aufzuräumen? Aber, warum schlafen dann verschiedene Säugetierarten unterschiedlich lang? Und selbst Menschen sind nicht an bestimmte Zeiten gebunden; zwischen 5 und 9 Stunden können durchaus normal sein.

Die Forschungsarbeit von Lulu Xie und Kollegen wirft abschließend eine große Reihe weiterer Fragen auf, deren Antworten zukünftig Licht ins Dunkel um den Nachtschlaf bringen könnten.

Quelle:
Xie et al. 2013. Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain. Science 342(6156), 373-7; doi: 10.1126/science.1241224