Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie das Gehirn den Schlaf steuert

22.12.2015

Berner Neurologen haben einen Mechanismus im Gehirn entdeckt, der für das rasche Aufwachen aus dem Schlaf und auch aus der Narkose verantwortlich ist. Die Ergebnisse ihrer Studie könnten neue medizinische Therapien gegen Schlafstörungen und für das Aufwachen aus bewusstlosen Zuständen ermöglichen.

Von chronischen Schlafstörungen sind etwa 10 bis 20 Prozent der Schweizer Bevölkerung betroffen – und die meisten von uns haben mindestens einmal im Leben Mühe mit dem Ein- oder Durchschlafen. Neben der Quantität des Schlafes, die vor allem bei Schlaflosigkeit leidet, haben klinische und experimentelle Studien gezeigt, dass die Qualität des Schlafes – das heisst, seine Tiefe – ebenso wichtig ist für eine gute Nachtruhe und komplette Erholung von Körper- und Geistesfunktionen.


EEG-Aufzeichnungen des Gehirns einer Maus während des Aufwachens aus der Narkose.

Departement Klinische Forschung, Universität Bern.

«Schlafstörungen haben viel weitreichendere Auswirkungen auf unsere Lebensqualität als Schläfrigkeit am Tag und Stimmungsschwankungen», sagt Prof. Antoine Adamantidis vom Departement Klinische Forschung der Universität Bern und von der Universitätsklinik für Neurologie am Inselspital Bern.

So sind Kognitive Beeinträchtigungen, ein hormonelles Ungleichgewicht und eine hohe Anfälligkeit für Herz-Kreislauf- und Stoffwechselstörungen einige der negativen Folgen, die häufig mit chronischen Schlafstörungen in Verbindung gebracht werden. Der Mangel an genügend und genügend gutem Schlaf gilt mittlerweile als ein frühes Anzeichen von zahlreichen neurologischen Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Schizophrenie. Medikamentöse Behandlungen kombiniert mit einem bewussteren Lebensstil haben laut Studien nur eine begrenzte Wirkung. «Es fehlt an personalisierter Medizin, um entweder die ungenügende Menge oder unzureichende
Qualität des Schlafes zu behandeln», so Adamantidis.

Die experimentelle Schlafforschung befasse sich deshalb intensiv mit den noch mehrheitlich unbekannten Mechanismen im Gehirn, die den Schlaf-Wach-Zyklus und unser Bewusstsein steuern. Zusammen mit Carolina Gutierrez Herrera vom Departement für Klinische Forschung und der Universitätsklinik für Neurologie sowie Forschenden in Deutschland und den USA hat nun Adamantidis eine zweifache Entdeckung gemacht: Sein Team identifizierte einen neuen Schaltkreis im Gehirn von Mäusen, dessen Aktivierung ein rasches Aufwachen bewirkt, während seine Blockierung den Schlaf vertieft. Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal «Nature Neuroscience» veröffentlicht.

Aufwachen lässt sich «anschalten»

Der Schlaf von Säugetieren und Menschen wird in zwei Phasen unterteilt: NREM (Non-rapid eye movement)-Schlaf oder «leichter Schlaf», und REM- oder «tiefer, träumender Schlaf». Die Hauptschaltkreise im Gehirn für diese beiden Zustände sind bereits bekannt. Wie sie aber genau funktionieren – insbesondere wie sie den Schlaf sowie das Träumen auslösen, aufrecht erhalten und wieder anhalten – sind noch weitgehend unbekannt.

Adamantidis und Gutierrez Herrera haben nun einen neuen neuronalen Schaltkreis zwischen zwei Hirnregionen des Zwischenhirns – dem Hypothalamus und dem Thalamus – entdeckt. Wird dieser Schaltkreis aktiviert, unterbricht er den leichten Schlaf. Mittels einer neuen Technologie, der sogenannten Optogenetik, kontrollierten die Forschenden Nervenzellen im Hypothalamus mit ultrakurzen Lichtpulsen im Millisekunden-Bereich und konnten zeigen, dass deren vorübergehende Aktivierung zu einem raschen Aufwachen aus dem leichten Schlaf führt.

Ebenso führt die chronische Aktivierung zu einer längeren Wachphase. Blockierten die Forschenden hingegen diesen Schaltkreis, wurde der leichte Schlaf tiefer. «Analog dazu vermuten wir, dass eine Hyperaktivität dieses Schaltkreises zu Schlaflosigkeit führt, während dessen Unterbrechung verantwortlich sein könnte für Schlafsucht», sagt Adamantidis. Damit ist dieser Schaltkreis von Nervenzellen ein potenzielles Ziel für pharmazeutische Therapien gegen Schlafstörungen.

Gleiche Wirkung auch bei Narkose und Bewusstlosigkeit

Interessant für die Forschenden war die «Weck-Kraft» des Schaltkreises: Sie ist so stark, dass bei einer Aktivierung sogar das Aufwachen aus einer Narkose und das Wiedererlangen des Bewusstseins ausgelöst werden. «Eine spannende Entdeckung, denn es gibt kaum therapeutische Ansätze, um aus einem bewusstlosen Zustand aufzuwachen», sagt Adamantidis. So wurde bisher eine nicht-selektive elektrische Stimulierung des Gehirns mit einigem Erfolg eingesetzt, aber der zugrundeliegende Mechanismus war auch hier unklar. Mit ihrer Studie konnte nun das Team um Adamantidis und Gutierrez Herrera den Grundstein für einen selektiveren Therapieansatz legen.

Die zweifachen Erkenntnisse der Forschenden werfen ein neues Licht auf den Aufwach-Mechanismus im Gehirn, eröffnen neue Möglichkeiten für eine spezifische medikamentöse Behandlung von Schlafstörungen und zeigen eine neue mögliche Methode, um Patienten aus einem bewusstlosen Zustand wieder aufzuwecken. Dennoch betont Adamantidis: «Obwohl wir einen wichtigen Schritt vorwärts gemacht haben, wird es einige Zeit dauern, bis aus unseren Erkenntnissen neue Therapien entwickelt werden.»

Angaben zur Publikation:
Carolina Gutierrez Herrera, Marta Carus Cadavieco, Sonia Jego, Alexey Ponomarenko, Tatiana Korotkova and Antoine Adamantidis. Hypothalamic feed-forward inhibition of thalamocortical network controls arousal and consciousness. Nature Neuroscience 2015 (In Press)

Weitere Informationen:

http://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2015/index...

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte