REM-Schlaf festigt Erinnerungen durch eigene Gehirnwellen
Schlaf ist kein einheitlicher Zustand. Während der Tiefschlaf in der Gedächtnisforschung die meiste Aufmerksamkeit bekommt, verfügt der REM-Schlaf offenbar über einen ganz eigenen Mechanismus, um Erinnerungen zu speichern. Forschende entdeckten spezifische Gehirnoszillationen, die ausschließlich im REM-Schlaf auftreten und sich von allen bisher bekannten schlafgebundenen Gedächtnisprozessen unterscheiden.
In einer in eLife veröffentlichten Studie implantierten Forschende Elektroden in den präfrontalen Kortex und den Hippocampus von Ratten. Diese beiden Hirnregionen arbeiten zusammen, wenn räumliche Erfahrungen als Erinnerungen gespeichert werden. Im REM-Schlaf, der durch schnelle Augenbewegungen gekennzeichneten Schlafphase, entdeckten sie im präfrontalen Kortex Ketten hochfrequenter Oszillationen (HFOs), die bislang nicht beschrieben worden waren.
Zwei Schlafphasen, zwei Gedächtnisstrategien
Diese REM-Oszillationen funktionieren anders als die bekannten Gedächtnisprozesse im Tiefschlaf, dem Non-REM-Schlaf. Im Tiefschlaf feuern breite Aktivierungsschübe viele Neuronen gleichzeitig. Im REM-Schlaf hingegen ist die Reaktivierung sparsam: Nur kleine Neuronengruppen werden zu bestimmten Momenten aktiv, während die Umgebung im Hintergrund gedämpft bleibt. Die Forschenden gehen davon aus, dass beide Systeme sich bei der Gedächtnisspeicherung ergänzen, jedes auf einem eigenen Weg.
Theta-Oszillationen (langsame Gehirnwellen, die typisch für den REM-Schlaf sind) und Acetylcholin (ein Botenstoff im Gehirn) spielen dabei beide eine Rolle. Die Forschenden entwickelten zudem ein rechnergestütztes Modell, das die beobachteten Muster reproduzierte und damit die mechanistische Erklärung stützt.
Was das für Altern und Kognition bedeutet
Für die Langlebigkeitsforschung sind die Implikationen bemerkenswert. Mit dem Alter nimmt die Qualität des REM-Schlafs ab, und damit auch die Gedächtnisleistung. Wenn der REM-Schlaf einen eigenen aktiven Mechanismus zur Gedächtniskonsolidierung besitzt, ist schlechter Schlaf im Alter nicht bloß eine Begleiterscheinung des Alterns, sondern womöglich ein eigenständiger Treiber kognitiven Abbaus. Die vorliegende Forschung wurde an Nagetieren durchgeführt; ob dasselbe beim Menschen gilt, muss die Forschung noch zeigen. Sie bietet aber einen konkreten Ausgangspunkt für künftige Arbeiten zu Schlaf und kognitivem Altern.
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