Ist Schlaf der Preis, den wir für das Lernen zahlen?
Zwei Schlafwissenschaftler der School of Medicine und Public Health der University of Wisconsin haben eine Hypothese aufgestellt, die die Theorie in Frage stellt, dass Schlaf die Gehirnverbindungen stärkt.
Stattdessen besagt die synaptische Homöostase-Hypothese des Schlafes - SHY -, dass Schlaf wichtig ist, weil er die Verbindungen zwischen Gehirnzellen schwächt, um Energie zu sparen, zellulären Stress zu vermeiden und die Fähigkeit von Neuronen aufrechtzuerhalten, selektiv auf Reize zu reagieren.
"Schlaf ist der Preis, den das Gehirn für Lernen und Gedächtnis zahlen muss", sagt Dr. Giulio Tononi vom Zentrum für Schlaf und Bewusstsein der Universität.
„Wenn man wach ist, stärkt das Lernen die synaptischen Verbindungen im gesamten Gehirn, erhöht den Energiebedarf und sättigt das Gehirn mit neuen Informationen. Durch den Schlaf kann das Gehirn zurückgesetzt werden, wodurch neu erlerntes Material in konsolidierte Erinnerungen integriert wird, sodass das Gehirn am nächsten Tag neu beginnen kann. ”
Warum sollte das Gehirn zurückgesetzt werden müssen?
Angenommen, Sie haben Ihre Wachstunden damit verbracht, eine neue Fähigkeit zu erlernen, z. B. Fahrrad fahren. Die am Lernen beteiligten Schaltkreise würden erheblich gestärkt, aber am nächsten Tag muss das Gehirn darauf achten, eine neue Aufgabe zu lernen. Das bedeutet, dass diese Radstrecken gedämpft werden müssten, damit sie das Lernen des neuen Tages nicht beeinträchtigen, sagt Tononi.
„Der Schlaf hilft dem Gehirn, die synaptische Stärke auf der Grundlage einer umfassenden Stichprobe seines Gesamtwissens über die Umwelt zu renormieren, anstatt durch die besonderen Eingaben eines bestimmten Wachtages beeinflusst zu werden“, erklärt er.
Der Grund, warum wir nach einer Nacht nicht vergessen, wie man Fahrrad fährt, ist, dass diese aktiven Schaltkreise weniger gedämpft sind als diejenigen, die nicht aktiv am Lernen beteiligt waren, fügt er hinzu.
Es gibt Hinweise darauf, dass der Schlaf wichtige Merkmale des Gedächtnisses verbessert, einschließlich Akquisition, Konsolidierung, Extraktion, Integration und „intelligentes Vergessen“, wodurch das Gehirn sich von der unvermeidlichen Anhäufung unwichtiger Details befreien kann, fährt er fort.
Eine verbreitete Überzeugung ist jedoch, dass Schlaf das Gedächtnis unterstützt, indem er die neuronalen Schaltkreise während des Lernens im Wachzustand weiter stärkt.
Tononi und seine Co-Autorin Dr. Chiara Cirelli glauben jedoch, dass die Festigung und Integration von Erinnerungen sowie die Wiederherstellung der Lernfähigkeit von der Fähigkeit des Schlafes herrühren, die synaptische Stärke zu verringern und das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
Das Labor von Tononi und Cirelli untersucht Schlaf und Bewusstsein bei Tieren, von Fruchtfliegen bis hin zu Menschen. Sie stellen fest, dass SHY Hinweise aus molekularen, elektrophysiologischen und Verhaltensstudien sowie aus Computersimulationen berücksichtigt. "Synaptische Homöostase" bezieht sich auf die Fähigkeit des Gehirns, ein Gleichgewicht in der Stärke der Verbindungen innerhalb seiner Nervenzellen aufrechtzuerhalten, erklären die Forscher.
In einem Übersichtsartikel in der Zeitschrift NeuronDie Forscher sagen, dass es zwar Beweise für die SHY-Hypothese gibt, sie aber auch auf offene Fragen hinweist. Eine Frage ist, ob das Gehirn im Wachzustand eine synaptische Homöostase erreichen kann, indem nur einige Schaltkreise aktiviert werden und der Rest offline ist und sich selbst zurücksetzt.
Weitere Bereiche für die zukünftige Forschung sind die spezifische Funktion des REM-Schlafes - wenn die meisten Träume auftreten - und die möglicherweise entscheidende Rolle des Schlafes während der Entwicklung, einer Zeit intensiven Lernens und einer massiven Umgestaltung des Gehirns
Quelle: Universität von Wisconsin-Madison
