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Schlaf: Koordinierte Gehirnabschaltung bestimmt Einschlafqualität

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Vor und während des Schlafs verändert sich die Aktivität verschiedener Hirnareale, wie Studien längst erwiesen haben. Schlechter untersucht ist aber, wie zusammenarbeitende Hirnareale koordiniert werden, während ihre Aktivität mit der Wachheit wechselt, meinen Michel Magnin von der Université de Lyon und seine Kollegen. Beim Einschlafen zum Beispiel, so zeigen die Forscher nun, schalten die mit bewusster Wahrnehmung beauftragten Kortexareale erst ab, nachdem sie schon einige Minuten lang keinen Input mehr durch die bereits inaktive Schnittstelle zur Außenwelt, den Thalamus, bekommen haben. In einer Halbschlaf-Übergangsphase von einigen Minuten produziert dieser nicht koordinierte Aktivitätsunterschied von Thalamus und Kortex dann womöglich halb bewusst wahrgenommene Traumbilder und täuscht die Selbstwahrnehmung der Einschlafenden.

Die Forscher ermittelten dies nach gleichzeitigen Messungen von Thalamus- und Kortexaktivität bei 13 Patienten, die an einer Temporallappen-Epilepsie litten und daher intrazerebrale Elektroden implantiert bekommen hatten. Die Auswertung zeigt, dass bei allen Patienten beim natürlichen Einschlafvorgang immer zuerst der Thalamus deaktiviert wird, bevor auch Kortexfunktionen heruntergeregelt werden. Die Thalamus-Inaktivierung ist demnach womöglich Voraussetzung für das Abschalten höherer Denkprozesse und damit des Einschlafens, so die Forscher. Ausgelöst wird der Prozess aber unter der Kontrolle von Hirnstamm und Hypothalamus – und noch bleibt unklar, ob der Einschlafbefehl dieser Hirnregionen immer erst vom Thalamus an den Kortex weitergeleitet werden muss oder ob der Kortex nur langsamer reagiert.

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Hirnaktivität | In Patienten mit implantierten intrazerebralen Elektroden zeigt sich, dass verschiedene Kortexbereiche beim Einschlafen mit Verzögerung inaktiv werden. Die farbigen Punkte stehen für die Elektroden, der Farbkode die Dauer der verzögerten Inaktivität.
Die Aktivität des Kortex trotz fehlenden Thalamus-Inputs könnte erklären, warum viele Menschen gerade in der Dämmerphase vor dem Einschlafen "hypnagogische Pseudohalluzinationen" erleben – also optische, akustische oder taktile Trugerlebnisse erfahren, während derer sie sich gelegentlich auch nicht bewegen können. Zudem mag die Asynchronität der Hirnareale auch erklären, warum Menschen oft subjektiv eine lang andauernde Einschlafphase bei sich selbst wahrnehmen, obwohl ihr Schlaf tatsächlich objektiv – etwa polysonografisch gemessen – recht schnell einsetzt.

Der Thalamus ist eine wichtige Schalt- und Integrationszentrale aus spezifischen sensorischen Kernen, die somatosensorische, auditorische und visuelle Eingänge erhalten und zu den verantwortlichen primären Kortexregionen weiterleiten. Der Thalamus nimmt vor allem an der Steuerung von Aufmerksamkeit und Bewusstsein teil: Mit Hilfe von Informationen aus dem Hirnstamm können der Informationsfluss aufmerksamkeitsabhängig gesteuert und die auf Schlaf oder bewusste Aufmerksamkeit abgestimmten Leistungen eingestellt werden. (jo)

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  • Quellen
Magnin, M. et al.: Thalamus falls asleep before cerebral cortex in humans. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0909710107, 2010.

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