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Academia NeurologicaPlau am See

Neurobiologiedes Schlafs

Schlafendes Kind und Kinderkopf

Käthe Kollwitz, 1903.

Ich bin mir nicht gewiss, ob wir verstehen, was wir wissen.Charles M. Abernathy


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Neurobiologia do Sono


Dr. med. Valdeci J. Pomblum



Fast alle Landtiere richten ihr Verhalten an circadianen Rhythmen aus

circa: „ringsherum“

dies: „Tag“

(den täglichen Zyklen von Tageslicht und Dunkelheit, die dadurch entstehen, dass die Erde sich dreht)


Neurobiologiedes SchlafsEinführung


Körpertemperatur



Circadiane Rhythmen

Tageszeit (h)

Tem

pera

tur

(°C

)


Cortisol



Circadiane Rhythmen

Tageszeit (h)

Cor

tisol

(µ

g/10

0 m

L)


Blutdruck



Circadiane Rhythmen


Schlaganfall



Circadiane Rhythmen

0

50

100

150

200

250

300

1:00AM

3:00AM

5:00AM

7:00AM

9:00AM

11:00AM

1 p m 3:00PM

5:00PM

7:00PM

9:00PM

11:00PM


Zeitreize aus der Umwelt (Hell-Dunkel-, Temperatur-, und Feuchtigkeitsschwankungen) werden allgemein als

Zeitgeber

bezeichnet.

Durch Kopplung an diese

Zeitgeber

werden Tiere entsprechend dem Tag-Nacht-Rhythmus reguliert und halten einen Aktivitätszyklus von genau 24 Stunden aufrecht.


Neurobiologiedes SchlafsZeitgeber


Wenn Säugetieren von sämtlichen Zeitgebern abgeschnitten werden, richten sie sich in einem Aktivitäts- und Ruherhythmus ein, der meist eine Periode von mehr oder weniger 24 Stunden hat.



Michel Siffre, 2000.


Der wichtigste Zeitgeber für Säugetiere ist der Hell-Dunkel-Zyklus.




Die Uhr selbst läuft weiter und hält ihren Grundrhythmus selbst dann aufrecht, wenn die Eingangssignale

entfernt werden.



Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr


Säugetiere haben ein winziges Paar

von Nervenzellgruppen im

Hypothalamus, die als

biologische Uhr fungieren.



Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr


Woher wissen die SCN-Neuronen, wie spät es ist ???



SCN-Mechanismen


Schlaf/Wachzustand



Schlaf-Rhythmik

Tageszeit (h)

Vig

ilanz

Schlaf Wachzustand Schlaf Wachzustand Schlaf




Schlaf


Die Pioniere


Neurobiologiedes SchlafsDie Pioniere

Frédéric Bremer (1892-1982)

Giuseppe Moruzzi (1910-1986)


1953 beschrieben Kleitman

und Aserinsky den REM-Schlaf.


Neurobiologiedes SchlafsDie Pioniere

Nathaniel Kleitman(1895-1999)


Im Lauf eines normalen Tages erlebt man zwei grundverschiedene Verhaltensweisen: Wachsein und Schlafen.



Funktionelle Zustände des Gehirns

REM-Schlafphasen: schnelle Augenbewegungen




Funktionelle Zustände des Gehirns

Hours of sleep

Minutesof Stage 4 and REM

1 2 3 4 5 6 7 80

10

15

20

25

5

Decreasing Stage 4

Increasing REM


Der Non-REM-Schlaf ist offenbar eine Phase des Ruhens:

1) Körpertemperatur und Energieverbrauch sind reduziert

2) Parasympathische Aktivität: Atmung, HF und Nierenfunktion

3) Während des Non-REM-Schlafes produziert das Gehirn in der Regel keine komplexen Träume

4) „Slow-Wave-Schlaf“



Non-REM-Schlaf (orthodoxer Schlaf)


Ein leerlaufendes Gehirn in einem beweglichen Körper



Non-REM-Schlaf (orthodoxer Schlaf)

William Dement


Ein aktives, halluzinierendes

Gehirn in einem gelähmten Körper



REM-Schlaf (paradoxer Schlaf)

William Dement


1) „Traumschlaf“

2) Die Physiologie des REM-Schlafes ist ebenfalls bizarr

3) Das EEG lässt sich angesichts der raschen Hirnwellen mit niedriger Amplitude kaum von dem aktiven, welchen Gehirns unterscheiden

4) Erhöhter Sauerstoffverbrauch des Gehirns

5) Sympathische Aktivität und muskuläre Atonie

6) Von sexuellen Eindrücken entkoppelte Penis- oder Klitoriserektionen auftreten



REM-Schlaf (paradoxer Schlaf)


-Non-REM-Schlaf 75%-

-REM-Schlaf 25%-

Während einer normalen Nacht durchlaufen wir zunächts die vier Stadien des Non-REM-Schlafes, treten dann in eine REM-Phase ein und kehren anschließend wieder zu den vier Non-REM-Stadien zurück.

Dieser Zyklus wiederholt sich etwa alle 90 Minuten.



Der Schlafzyklus


Die Übergangsphase vom Wachsein zum Einschlafen und der Eintritt in die erste Non-REM-Phase ist das

Alpha-Wellen (9-13 Hz) nehmen ab

Theta-Wellen (4-8 Hz) nehmen zu



Schlafstadium 1


Stadium 2 ist durch einen etwas tieferen Schlaf gekennzeichnet und dauert circa 5 bis 15 Minuten an

Gelegentliche 8-14 Herz-Oszillationen typisch („Schlafspindeln“)



Schlafstadium 2


In Stadium 3 setzen langsame Delta-Wellen mit hoher Amplitude ein

In Stadium 4 wird der Tiefschlaf erreicht und die EEG-Rhythmen betragen 2 Hz oder weniger



Schlafstadium 3 und Schlafstadium 4


Wach-EEG

REM-Schlaf-EEG


Neurobiologiedes SchlafsREM-Schlaf


Die Nervenzellen, die für die Kontrolle des Schlafes und Wachseins am wichtigsten sind, sind Teil des diffusen modulatorischen Neurotransmittersystems der Formatio reticularis:

Transmitter der Formatio reticularis Neurone: • Acetylcholin• Norepinephrin• Serotonin• Dopamin



Neuronale Mechanismen des Schlafs




Cholinerges System




Dopaminerges System




Serotogenes System




Noradrenerges System




Gabaerges System




Histaminerges System




Melatoninerges System

Garfinkel et al. 1995.


Die somnogene Substanz Adenosin wird im basalen Vorderhirn während des Wachzustandes akkumuliert und im nachfolgenden Schlaf vermindert.



Adenosinerges System

Garfinkel et al. 1995.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/Adenosin.svg




Hypokretinerges System

Nature Reviews Neuroscience, 2007




Aszendierendes Retikuläres System


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Der NachtmahrJohann H. Füssli, 1781.

Alles Wissen und alle Vermehrung unseres Wissens endet niemals mit einem Schlusspunkt, sondern

immer mit einem Fragezeichen. Hermann Hesse.

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