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Schlaf: Energieträger durchflutet Gehirn nach dem Einschlafen

Schlafentzug wurde in der Vergangenheit häufig als Foltermethode eingesetzt – vom alten China bis Guantánamo. Warum der Mensch allerdings ohne Schlaf leidet und welche Funktion die Nachtruhe daher erfüllt, konnten Forscher bislang nicht genau feststellen. Dem physiologischen Teil dieser Frage gingen nun Forscher der Harvard Medical School nach, indem sie chemische Energie im Gehirn von Ratten maßen. Das Ergebnis: Tagsüber beanspruchte Hirnregionen werden nach dem Einschlafen mit chemischer Energie geflutet – vermutlich dient dies der Regeneration.

ATP-Spiegel im frontalen Kortex | Der ATP-Spiegel stieg kurz nach dem Einschlafen in vier zentralen Hirnarealen an, die normalerweise im Wachzustand aktiv sind.
Die Neurowissenschaftler Radhika Basheer und Robert McCarley hatten bei Ratten den Spiegel von Adenosintriphosphat (ATP), dem wichtigsten zellulären Energieträger, gemessen. Kurz nachdem die Ratten eingeschlafen waren, stieg der ATP-Spiegel in Hirnregionen an, die tagsüber besonders aktiv sind. Hielten die Forscher die Ratten hingegen mehrere Stunden über ihre gewöhnliche Einschlafzeit hinaus wach, fand dort kein ATP-Anstieg statt.

Die beiden Forscher folgern daher, dass Schlaf für die beobachtete Steigerung der Energiezufuhr unabdingbar ist. Ihrer Meinung nach sorgt diese dafür, dass sich Hirnregionen erholen, was im Wachzustand nicht geschehen könne: Die Gehirnzellen seien schlicht zu beschäftigt damit, die Wachfunktionen aufrechtzuerhalten.

Was allerdings den gesteigerten ATP-Spiegel auslöst, ist noch ungewiss: Basheer und McCarley zufolge könnte die Ursache darin liegen, dass die Hirnzellen ihre Aktivität drosseln. In Frage kämen aber auch komplexere Steuerungsmechanismen, bei denen die Zelle beispielsweise über besondere Signalwege eine Zunahme der Energieversorgung anfordert. (cr)

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  • Quellen
Dowrak, M. et al.: Sleep and Brain Energy Levels: ATP Changes during Sleep. In: Journal of Neuroscience 26, S. 9007–9016, 2010.

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