Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Netzwerke im Schlaf

03.09.2010
Je nach Schlafphase ändert das Gehirn seine Verschaltung

Viele kurze Verbindungen zu nah gelegenen Gebieten, vergleichsweise wenige Verknüpfungen zu entfernten Regionen - im Gehirn sind alle Hirnregionen in einer sehr effizienten Weise miteinander verbunden.


Proband mit angelegten Messelektroden zur Aufzeichnung des Encephalogramms auf dem Weg in den Magnetresonanztomografen. Trotz der Enge und festgelegten Liegeposition im Scanner schläft er ein und auch der Lärm der Kernspinmessung kann ihn nicht wecken. Bild: Max-Planck-Institut für Psychiatrie

Der Informationsaustausch erfolgt hierdurch mit maximaler Geschwindigkeit bei gleichzeitig minimalem Energieaufwand. Dieses Prinzip gilt allerdings nur für das wache Gehirn. Forschern des Max-Planck-Instituts für Psychiatrie im München zufolge ändert sich diese Verschaltung im Schlaf je nach Schlafphase. In leichtem Schlaf werden besonders weit entfernte Regionen mit einander verknüpft, in Tiefschlafphasen werden in erster Linie lokal Informationen ausgetauscht. Diese Entdeckung erlaubt neue Einblicke in die Funktion des Schlafes bei der Konsolidierung von Erlebten und Erfahrungen des Tages. (Journal of Neuroscience, 25. August 2010)

Erst seit kurzem können Wissenschaftler mit Hilfe eines Elektroenzephalogramms (EEG) unterschiedliche Schlafstadien nachweisen und gleichzeitig mit funktionaler Magnetresonanztomografie (fMRT) die räumliche Aktivität der Nervenzellen messen. Auf diese Weise haben die Max-Planck-Forscher um Michael Czisch an jungen gesunden Probanden untersucht, wie sich die Aktivität des Gehirns während des Einschlafens und der verschiedenen Schlafphasen verändert. Dabei sind die Nervenzellen, die gleichzeitig aktiv sind, Teil eines gemeinsamen Netzwerkes.

Während leichten Schlafs verstärken sich allgemein die Verknüpfungen innerhalb des Gehirns, besonders aber zwischen weit entfernten Regionen. Dies legt nahe, dass sich neuronale Informationen leicht durch das ganze Gehirn ausbreiten, während lokal nur ein geringer Austausch erfolgt. Auffallend ist jedoch auch eine drastisch reduzierte Verknüpfung des so genannten Thalamus mit allen anderen Hirnarealen. Möglicherweise kann das Gehirn dadurch störende Außenwahrnehmungen während des Einschlafprozesses ausblenden, denn der Thalamus leitet externe Reize weiter. Im Gegensatz dazu sind im Tiefschlaf vor allem lokale Netzwerke von Nervenzellen aktiv. Weit entfernte Gehirnbereiche sind dagegen weitgehend abgekoppelt. In diesem Zustand wird Information vermehrt lokal ausgetauscht, nicht dagegen an entfernt gelegene Hirnregionen weitergegeben.

Diese Ergebnisse zeigen erstmalig die dynamischen Änderungen in der Netzwerkorganisation des schlafenden Gehirns. Die Wissenschaftler können so Rückschlüsse darauf ziehen, warum das Gehirn überhaupt Schlaf benötigt. "Schlaf und insbesondere der Tiefschlaf spielt eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisbildung. Wir verarbeiten und speichern neu Gelerntes tatsächlich im Schlaf. Die Frage ist, wann genau im Schlaf solche Informationen erneut verarbeitet und wann sie als Gedächtnisspuren in speziellen Hirnregionen abgelegt werden. Unsere Ergebnisse dokumentieren nun, dass Tiefschlaf eher ein Stadium ist, in dem Gedächtnisinhalte in lokalen Netzwerken verarbeitet werden. In anderen Schlafstadien werden die Inhalte dann wahrscheinlich global weitergeleitet", erklärt Victor Spoormaker vom Max-Planck-Institut für Psychiatrie.

[BM]

Originalveröffentlichung:

Victor I. Spoormaker, Manuel S. Schröter, Pablo M. Gleiser, Katia C. Andrade, Martin Dresler, Renate Wehrle, Philipp G. Sämann and Michael Czisch
Development of a Large-Scale Functional Brain Network during Human Non-Rapid Eye Movement Sleep

The Journal of Neuroscience, August 25, 2010; 30(34):11379 -11387

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Barbara Meyer, Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Psychiatrie, München
Tel.: +49 89 30622-616
E-Mail: bmeyer@mpipsykl.mpg.de

Barbara Abrell | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie