Im Tiefschlaf zeigt das Gehirn spezifische Aktivitätsmuster, die sich mit EEG-Sensoren aufzeichnen lassen. Freiburger Schlafforschende konnten nun zeigen, dass diese langsamen Wellen bei Kindern ganz woanders im Gehirn entstehen als bei Erwachsenen. Das eröffnet neue Ansätze zur Analyse von Schlaf bei Kleinkindern, könnte aber auch ganz grundsätzliche Einblicke in die Funktion des Tiefschlafs und die Entwicklung des Gehirns erlauben.

Kinder schlafen mehr, das ist wohl bekannt. In den Schlaflabors zeigt sich aber auch immer deutlicher: Kinder schlafen anders. Erwachsenwerden bedeutet nicht nur einen charakterlichen und körperlichen Reifungsprozess, es bringt auch fundamentale Veränderungen in der Nacht mit sich. Das haben Forschende des Baby Sleep Laboratory der Universität Freiburg in einer internationalen Zusammenarbeit mit der Université Laval (Canada), der University of Colorado Boulder (USA) und dem Universitätsspital Zürich bei Studien mit Kindern in verschiedenem Alter herausgefunden. Die Hirnaktivität im Schlaf wurde dazu mit EEG-Elektroden überwacht, die Kinder konnten aber zuhause im eigenen Bett schlafen. EEG-Messungen erlauben immer tiefere und feiner aufgelöste Einblicke ins Gehirn, obwohl nur die Aktivität an der Oberfläche erfasst wird. Auf diese Weise können Schlafforscher nicht nur das Schlafverhalten beobachten – Bewegungsaktivität, Atmung, Augenbewegungen –, sondern auch, was das Gehirn tut, während der Mensch schläft.

Wellen im Gehirn
Und da zeigten die Daten vor allem im Tiefschlaf Erstaunliches. Diese Schlafphase ist geprägt von einem spezifischen Aktivitätsmuster im Hirn, der sogenannten Slow Oscillation (SO). Es handelt sich um langsam alternierende Muster von Ruhe und Aktivität, die in Wellen durch das ganze Gehirn laufen. Je tiefer wir schlafen, desto intensiver werden diese SO. Prof. Salome Kurth vom Baby Sleep Laboratory am Psychologischen Departement der Universität Freiburg betont die wichtige Rolle des Tiefschlafs: „Wir denken Schlaf sei vor allem Erholung für das Gehirn, aber es ist viel mehr als das.“ Die beobachteten SO-Muster passen zur These, dass das Gehirn im Tiefschlaf durchaus auch arbeitet. Denn als Kurth und ihre Kollegen die SO-Wellen bis zu ihrem Ursprung verfolgten, zeigten sich bei den Kindern klare Unterschiede zu Erwachsenen. Bei Letzteren erscheinen die langsamen Wellen zuerst im Stirnbereich, um sich danach zu den weiter hinten liegenden Hirnregionen auszubreiten. Demgegenüber entstehen die langsamen Wellen bei Kindern im Schulalter vor allem in den hinteren Hirnregionen, wie Kurth und ihre Forschungskollegen im Fachjournal Current Opinion in Physiology berichten. Mit dem Älterwerden wandern die „Epizentren“ der Wellen allmählich nach vorn. Erst wenn die Kinder die Adoleszenz erreichen, starten die langsamen Wellen auch vom frontalen Hirnbereich aus. 

Unterschätzter Tiefschlaf
Die Beobachtung ist für die Forschenden vor allem deshalb aufregend, „weil die Untersuchung der SO-Veränderungen uns einen Zugang zur Hirnaktivität gibt.“ Wo diese langsamen Wellen generiert werden, hängt vermutlich mit den jeweils vorherrschenden Lernprozessen zusammen. Es ist eine einleuchtende These: In den SO-Mustern zeigt sich, womit das Gehirn im Wachzustand gerade besonders beschäftigt ist. Bei Kindern sind es eher der motorische oder der sensorische Kortex, die am Tag zu tun haben und deshalb in der Nacht Erholung brauchen. Je erwachsener wir werden, desto wichtiger wird der frontale Kortex, der für Problemlösung, das Treffen von Entscheidungen und für das Sozialverhalten zuständig ist. Diese These wollen die Freiburger Schlafforschenden im neuen Baby Sleep Laboratory nun weiter erhärten, zudem wollen sie genauer untersuchen, welche Rolle die langsamen Wellen in der Hirnentwicklung spielen. Kurth hält es für möglich, dass die Aktivitätsmuster nicht bloss passive Spuren von Hirnprozessen sind, sondern dass sie eine aktive Rolle bei der Hirnentwicklung spielen. Werden die Gehirnzellen von den Wellen gewissermassen massiert und dadurch Veränderungen im Gehirn angeregt? „Möglicherweise unterstützen die langsamen Wellen Gedächtnisprozesse und helfen uns „dynamisch“ zu bleiben, um uns an Veränderungen in unserer Umwelt anzupassen,“ sagt die junge Schlafforscherin. Das Baby Sleep Laboratory will diesbezüglich helfen, Wissenslücken zu schliessen, gerade in den frühen Lebensphasen des Menschen. Die Forschenden in Freiburg werden sich auf das erste Lebensjahr konzentrieren, um unter anderem herauszufinden, wie sich Kinder entwickeln, deren Schlaf spezielle Muster zeigt. Ob sich zum Beispiel zu wenig Schlaf auf die späteren schulischen Leistungen auswirken kann – und wie man solchen Kindern und ihren Eltern helfen kann.

Informationen
Website des Departements
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