Lange schon vermuten Fachleute, dass Schlafentzug auch im menschlichen Gehirn spezifische Spuren hinterlässt. Den Effekt nachzuweisen, stellte sich jedoch als kompliziert heraus. Nun allerdings präsentiert ein Team um Christoph Nissen von der Universitätsklinik Freiburg erste Belege, dass die als synaptische Homöostase bezeichnete Hypothese im Kern korrekt ist. Das Team konnte an 20 Versuchspersonen zwei vorhergesagte Effekte bestätigen: Zum einen steigt die Synapsenstärke und die Anregbarkeit des Gehirns. Zum anderen erwies es sich als schwieriger, die so genannte Langzeitpotenzierung anzuregen, einen Mechanismus, der beim Lernen eine Rolle spielt. Beide Effekte gehen auf eine Sättigung der Synapse durch wiederholte Reizung zurück, die die synaptische Plastizität einschränkt und die nach der Hypothese durch Schlaf abgebaut wird.

Um die angenommenen Auswirkungen des Schlafentzugs zu messen, ohne einen Schädel aufsägen zu müssen, verwendeten Nissen und sein Team die transkraniale Magnetstimulation, EEG und einen Worttest. Die Anregbarkeit von Neuronen bestimmten die Forscher mit Hilfe elektrischer Felder, die Signale in Nervenzellen induzieren – in diesem Fall in Motoneuronen, die messbare Aktivität in einem Muskel der linken Hand auslösen. Wie sich zeigte, sind bei Schlafmangel niedrigere Reize nötig, um ein Motorpotenzial in der Hand auszulösen, und die Probanden zeigten geringere Langzeitpotenzierung und Lernschwierigkeiten beim Wortassoziationstest – was der Vorhersage der Theorie entspricht.