Montag, 15. August 2022

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Schlafforschung
Manuskript: Der lange dunkle Traum des Faultiers

Warum schlafen wir? Die Frage klingt banal, aber eine allgemeingültige Antwort steht noch immer aus. An Thesen mangelt es nicht. Doch keine dieser Erklärungen scheint das Phänomen in seiner Gesamtheit erfassen zu können. Lohnen könnte sich ein Blick durch die Augen von Charles Darwin, denn der Schlaf ist den Regeln der Evolution unterworfen. Daher studieren immer mehr Biologen den Schlaf von Tieren - und stoßen dabei auf gleichermaßen Verblüffendes wie Erhellendes.

Von Arndt Reuning | 01.01.2014

    Tagelang hatte Bryson Voirin den Urwald durchstreift, sein Fernglas auf die Baumkronen gerichtet. Vom Boden aus war das Tier leicht zu verwechseln, mit einem Termitennest oder einem Büschel Zweige. Als er endlich das zottelige Fell erspäht hatte, begann er seinen Aufstieg zum Blätterdach des Regenwaldes.
    "Diese Tiere sind verhältnismäßig klein und können leicht wegkrabbeln. Ich jedoch erklimme den Baum stets mit Seil und Klettergurt und muss dabei natürlich ständig auf meine eigene Sicherheit achten. Es ist also nicht so leicht, ein Exemplar zu fangen."
    Doch diesmal hatte er Glück. Der Biologe begann sofort damit, das Geschöpf zu verkabeln: Mit einem winzigen EEG-Gerät zum Messen der Hirnströme und mit einem Sender, um es später wiederfinden zu können. Gerade als Bryson dem Tier den Kragen überstreifen wollte, geschah es: Das Wesen schnappte nach seiner Hand.
    "Ja, ich bin vom langsamsten Säugetier der Welt gebissen worden. Und das passierte ziemlich schnell. Es hatte mich überrascht, denn diese Tiere können ihren Kopf weit herumdrehen, so wie eine Eule. Es hatte mich in den Finger gebissen, und die Wunde musste im Krankenhaus genäht werden. Ich war dort das Gespött der Leute. Mein Arzt sagte zu mir: ‚Oh, das dürfte wohl der erste Fall dieser Art sein. Ich habe noch nie zuvor gehört, dass ein Mensch von einem Faultier gebissen wurde."
    Artbezeichnung: Bradypus variegatus, auch bekannt als das Braunkehl-Faultier. Aus der Familie der Dreifinger-Faultiere.
    Langsame Bewegung der Faultiere
    Lebensweise: Faultiere gehören zu jenen Wesen, deren Überlebensstrategie hauptsächlich darin besteht, gar nicht erst von einem Raubtier erspäht zu werden. Sie bewegen sich daher sehr langsam, hangeln sich bedächtig von Ast zu Ast und kehren dabei der Welt unter ihnen den Rücken zu. Einzelgänger, aktiv vor allem nachts und in der Dämmerung. Dann fressen sie ein wenig Laub, das sie ganz gemächlich verdauen. Einen großen Teil des Tages verbringen sie in süßem Schlummer. Von Faultieren, die in Gefangenschaft gehalten werden, weiß man, dass sie mehr als fünfzehn Stunden schlafen.
    Das Schlafverhalten des Faultiers hatte Bryson Voirin in den Regenwald von Panama geführt – bis dahin gab es nur Daten aus dem Zoo. Drei Weibchen konnte er einfangen, mit einem Datenrekorder versehen und so die Gehirnströme der Tiere aufzeichnen. Nachdem die Tiere wieder in die Freiheit entlassen waren, protokollierte der kleine Messapparat akkurat ihre Schlaf- und Wachphasen.
    "So konnten wir zeigen, dass Faultiere in freier Wildbahn täglich gut sechs Stunden weniger schlafen als ihre Artgenossen im Zoo. Und das ist eine gewaltige Differenz. Denn im Allgemeinen geht man davon aus, dass die Schlafdauer einer bestimmten Tierart nicht veränderlich ist. Eine mögliche Erklärung dafür könnte sein, dass wilde Faultier einem viel höheren Risiko ausgesetzt sind, gefressen zu werden. Ein Faultier im Zoo hingegen muss sich darüber keine Sorgen machen. Es hat also mehr Zeit zum Schlafen und muss nicht besonders wachsam sein."
    Das Schlafverhalten des Faultiers kennen die Biologen nun bis ins kleinste Detail. Doch die Natur des Schlafes selbst über alle Artgrenzen hinweg gibt den Forschern noch immer Rätsel auf.
    Voirin: "Wir möchten verstehen, welcher biologische Zweck sich hinter dem Schlaf verbirgt. Und ein Ansatz dafür besteht darin, sich das Schlafverhalten bei einer Vielzahl von Tieren anzuschauen. Um zu erkennen, welche Muster dabei im Tierreich existieren."
    Keine leichte Aufgabe, denn die Schlafmuster sind so vielfältig wie das Leben selbst. Manche Fledermausarten tun es zwanzig Stunden täglich, Esel hingegen ruhen nur drei Stunden lang. Katzen verteilen ihren Schlaf auf unzählige Nickerchen über den Tag hinweg, während Schimpansen die Nacht am Stück hindurch schlummern. Zugvögel können über Tage hinweg ohne Schlaf auskommen, und Delfine lassen nur eine Hälfte ihres Gehirns ruhen. Selbst Fische, Reptilien und Insekten zeigen ein Verhalten, das die typischen Merkmale einer Schlafphase aufweist. Da das Phänomen in der Tierwelt allgegenwärtig zu sein scheint, dürfte es bereits zu einem frühen Zeitpunkt der Evolution entstanden sein. Und es dürfte wohl eine grundlegende Funktion für alle Lebewesen erfüllen. Ansonsten wäre der Schlaf wohl der größte Schnitzer, den die Evolution sich geleistet hätte. Denn in ihrer Ruhezeit sind Tiere besonders anfällig gegenüber Feinden. Und sie können sich anderen Aktivitäten nicht widmen, etwa der Nahrungssuche, der Fortpflanzung oder der Brutpflege. Warum also existiert der Schlaf überhaupt?
    Der biologische Zweck
    Vorsicht: Ornithologen! Das Schild steht an einer Abzweigung nahe einer stark befahrenen Straße zwischen dem Ammersee und dem Starnberger See. Scherzhaft weist es darauf hin, welche besondere Spezies hier die Fahrbahn kreuzt und mit dem Fernglas vor Augen nur selten auf den Straßenverkehr achtet. Der Weg, an dessen Einmündung das Schild aufgepflanzt ist, führt vorbei an Wiesen und Waldstücken zu einer Ansammlung von Gebäuden: zum Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen. Zusammen mit dem Faultier-Experten Bryson Voirin sucht hier der Arbeitsgruppenleiter Niels Rattenborg nach einer Antwort auf die Frage nach dem biologischen Zweck des Schlafs.
    "Das ist die grundlegende Frage. Und im Lauf der Zeit haben Forscher mit vielen Ideen aufgewartet. Einige haben vorgeschlagen, dass der Schlaf der Einsparung von Energie dient. Oder dem Erhalt des Immunsystems. Die meisten Wissenschaftler konzentrieren sich jedoch auf die Rolle des Schlafs für die Aufrechterhaltung der Gehirnfunktionen."
    Tatsächlich hat der Schlafforscher Allan Rechtschaffen vor knapp 25 Jahren zeigen können, dass zumindest für Ratten ein Schlafentzug tödlich enden kann.– mit einem Laborversuch. Die Nager saßen dabei auf einer Drehscheibe über einem Becken mit Wasser. Jedes Mal wenn sie im Begriff waren einzuschlafen, wurde die Scheibe in Bewegung gesetzt. Die Tiere mussten sich bewegen, um nicht herunterzufallen. Nach spätestens vier Wochen ohne Schlaf gingen sie ein. Ganz unumstritten ist die Interpretation dieser Laborversuche allerdings nicht. Denn möglicherweise war es nicht der Schlafmangel, der den Nagern das Leben kostete – sondern der Stress. Die Max-Planck-Forscher beobachten Tiere daher in ihrer natürlichen Umgebung – und reisen dafür sogar bis an den Polarkreis.
    Artbezeichnung: Calidris melanotos, auch bekannt als Graubruststrandläufer, der Familie der Schnepfenvögel zugehörig.
    Lebensweise: Graubruststrandläufer sind Watvögel, die im Sommer zur Balz und Brut nach Norden ziehen – nach Kanada, Alaska und in die russische Tundra. Dort angekommen haben die männlichen Vögel nur noch eines im Kopf: So viele Weibchen wie möglich zu begatten und sich anschließend aus dem Staub zu machen. Die weiblichen Strandläufer bleiben alleine zurück und kümmern sich um Brut und Aufzucht der Jungvögel. Naturgegeben sind sie ausgesprochen wählerisch, was ihre Partner angeht.
    Niels Rattenborg: "Die Männchen stehen in einem scharfen Wettbewerb miteinander. Einerseits müssen sie ihr Territorium gegen ihre Konkurrenten verteidigen und andererseits die Weibchen mit ihrem Balzgehabe beeindrucken. Im arktischen Sommer geht die Sonne nie unter. Daher stehen ihnen dafür vierundzwanzig Stunden am Tag zur Verfügung. Wir haben uns gefragt: Wie können diese Vögel in solch einer extremen Situation genug Schlaf bekommen. Und schlafen sie denn überhaupt?"
    Die Max-Planck-Forscher klebten den Vögeln kleine Sender auf den Rücken, um das Aktivitätsmuster der Strandläufer zu messen. Vergleiche mit Aufzeichnungen der Gehirn- und Muskelaktivität ließen Rückschlüsse zu auf das Schlafverhalten.
    "Wir haben gesehen, dass die Schlafzeiten von Männchen zu Männchen stark variierten. Manche schliefen wie die Weibchen einige Stunden pro Tag. Aber es gab auch Ausnahmefälle, da waren die Männchen zu 95 Prozent der Zeit auf den Beinen – und das neunzehn Tage am Stück. Das ist absolut bemerkenswert und beispiellos im ganzen Tierreich. Noch bemerkenswerter finde ich allerdings, dass diejenigen Männchen, die am wenigsten schliefen, die meisten Nachkommen in die Welt setzten. Das haben wir mit Gentests herausgefunden. Unter einem evolutionären Blickwinkel kann man also sagen, dass diese Vögel doch erfolgreich sind, obwohl sie kaum schlafen. Sie sind ständig aktiv und trotzdem leistungsfähig."
    Das scheint der These zu widersprechen, dass Schlaf eine wichtige Aufgabe für den Körper und speziell das Gehirn erfüllt. Und wie auch schon die Studie an den Faultieren in Panama zeigen diese Ergebnisse, dass das Schlafbedürfnis eines Individuums weitaus flexibler ist als bisher angenommen – und stärker abhängig von äußeren Bedingungen. Der US-amerikanische Biologe Jerome Siegel von der University of California Los Angeles treibt diese Vorstellung auf die Spitze. Um evolutionär erfolgreich zu sein, so argumentiert er, muss ein Tier möglichst viele Nachkommen in die Welt setzen. Hat es gefressen und sich fortgepflanzt, bleibt ihm nichts anderes zu tun. Die Zeit der Inaktivität füllt es mit Schlaf. Seine These:
    "Der Schlaf hat sich in der Entwicklungsgeschichte durchgesetzt, weil er Energie spart und das Risiko senkt, gefressen zu werden. Die meisten Geschöpfe schlafen ja in einem Bau oder im Geäst eines Baumes. Sie schlafen dort, wo Raubtiere nicht an sie heran kommen. Und je mehr sie schlafen, desto mehr Energie sparen sie – besonders nachdem sie sich selbst satt gefressen haben."
    Als Beleg dient dem Schlafforscher jenes Tier, das wohl den Rekord hält für die längste tägliche Schlafphase.
    Die Große Braune Fledermaus
    Artbezeichnung: Eptesicus fuscus, auch bekannt als Große Braune Fledermaus aus der Familie der Glattnasen
    Lebensweise: Heimisch ist die Große Braune Fledermaus vor allem auf dem nordamerikanischen Kontinent. Nachts jagt sie Insekten, die sie mit Hilfe von Ultraschall ortet. Den größten Teil des Tages verbringt sie jedoch in Baumhöhlen, in Felsspalten, auf Dachböden oder in Scheunen.
    Jerome Siegel: "Diese Fledermäuse schlafen rund 20 Stunden pro Tag. Sollte der Schlaf eine essentielle Rolle für unser Gehirn spielen, dann sollte man vermuten: Sie haben ein außerordentlich großes Hirn oder unglaubliche kognitive Fähigkeiten. Aber ehrlich gesagt sind sie einfach nur Tiere, die von ihren Instinkten bestimmt werden. Sie ernähren sich jedoch von Motten und Mücken. Diese Insekten sind mit Einbruch der Dämmerung aktiv, ungefähr bis Mitternacht. Und Überraschung: Das ist genau dieselbe Zeit, zu der die Fledermäuse ihren Unterschlupf verlassen – eben um diese Insekten zu fressen. Kämen sie ein wenig früher heraus, wäre ihre Beute noch nicht da. Und die Fledermäuse liefen Gefahr, selbst das Opfer eines Raubvogels zu werden."
    Damit stellt Jerome Siegel den Schlaf in eine Reihe mit anderen Formen der Inaktivität: mit dem Winterschlaf, der Winterstarre und mit jenem Zustand, der als Torpor oder auch Hungerstarre bezeichnet wird und vor allem Vögeln dabei hilft, eine Zeit des Nahrungs- oder Wassermangels zu überstehen. Doch längst nicht alle Schlafforscher teilen diese Auffassung.
    "Der Schlaf ist nicht dazu da, ein Tier ruhig zu stellen, wenn es sonst nichts zu tun hat. Denn erstens haben Tiere ganz sicher immer irgendwas zu tun, wie etwa die Brutpflege. Und zweitens ist Schlafen in der Wildnis noch immer eine riskante Angelegenheit. Die Alternative dazu wäre doch, bei vollem Bewusstsein irgendwo auszuruhen. Auch das würde Energie sparen. Der Schlaf ist aber weitaus mehr als das. Er stellt uns nicht nur ruhig, sondern er nimmt uns auch unser Bewusstsein. Meiner Meinung nach passiert im Schlaf etwas Wichtiges, was mit dem Wachbewusstsein nicht zu vereinbaren ist. Das muss ausgeschaltet sein, damit wir vom Schlaf profitieren können."
    Isabella Capellini ist Evolutionsbiologin an der University of Hull. Sie arbeitet mit an einem Projekt zur Entwicklungsgeschichte des Schlafes. Kernstück des Forschungsvorhabens ist eine Datenbank, in der das Team die Schlafgewohnheiten von rund 130 Säugetierarten zusammengetragen hat. Isabella Capellini und ihre Mitarbeiter versuchen, diese Daten miteinander zu vergleichen, um darin ein allgemeingültiges Muster zu erkennen – wie der Schlaf etwa mit anderen Eigenschaften der Tiere zusammenhängt, zum Beispiel mit der Größe, dem Gehirnvolumen oder der Stoffwechselrate. Oder mit der ökologischen Nische, die von den Tieren besetzt wird.
    Capellini: "Die Idee hinter dieser Methodik ist bereits recht alt. Charles Darwin selbst hat sie genutzt, um das zu verstehen, was er natürliche Selektion nannte. Neu hingegen sind die modernen Hilfsmittel, die uns seit zehn, zwanzig Jahren verstärkt zur Verfügung stehen. Das sind vor allem bessere statistische Methoden zur Analyse der Daten. Und natürlich die höhere Rechenleistung unserer Computer. Damit sind nun Auswertungen möglich, von denen wir einst nicht zu träumen gewagt hätten."
    So konnten sie zum Beispiel bestätigen, dass ein gesunder Schlaf dem Körper hilft, sich gegen Krankheiten zur Wehr zu setzen.
    "Wir haben sehr deutliche Hinweise darauf gefunden, dass der Schlaf das Immunsystem stärkt. Wir konnten zeigen: Tiere, die länger schlafen, haben ein gesünderes Immunsystem und sind weniger stark mit Parasiten belastet. Guter und ausreichend langer Schlaf ist die Grundlage dafür, dass sich unser Körper jederzeit gegen eine Infektion zur Wehr setzen kann."
    Gemeisamkeiten zwischen Tieren und Menschen
    Zurück am Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen. Hier beobachten die Menschen die Vögel, aber umgekehrt gilt das auch: Jedes Mal wenn Niels Rattenborg sein Dienstgebäude betritt, wird er von einem Kolkraben-Pärchen neugierig beäugt, das in einer benachbarten Voliere lebt. Das gegenseitige Interesse ist aber nicht das einzige, was Menschen und Vögel miteinander verbindet.
    "Alle Tiere schlafen auf die eine oder andere Weise. Allerdings: Wenn wir uns die Gehirnaktivität dabei anschauen, dann finden wir nur bei den Säugetieren und den Vögeln zwei ganz spezielle Arten von Schlaf: den Tiefschlaf, der sich im EEG durch lang gezogene Gehirnwellen bemerkbar macht, und den sogenannten REM-Schlaf. Bei ihm ist das Gehirn ähnlich aktiv wie im Wachzustand, obwohl das Tier schläft."
    Wenn wir Menschen einschlafen, gleiten wir schon bald hinab in den Tiefschlaf. Dort dümpeln wir ein wenig herum, bis wir langsam wieder aufsteigen zur Oberfläche und uns dort treiben lassen. Der leichte Schlaf macht sich durch schnelle Augenbewegungen bemerkbar. Deshalb wird er auch als REM-Schlaf bezeichnet – für Rapid Eye Movement. In dieser Schlafphase erleben wir die buntesten und eindrücklichsten Träume. Nach einer gewissen Zeit sinken wir dann wieder in die Tiefe. Dieser Schlafzyklus wiederholt sich vier- bis sechsmal pro Nacht. Die erste Hälfte des Schlafes wird dabei dominiert vom Tiefschlaf, die zweite vom REM-Schlaf. Auch im Laufe des Lebens ändert sich die Verteilung der Schlafphasen: In jungen Jahren verbringen wir sehr viel mehr Zeit im REM-Schlaf als im Alter.
    Niels Rattenborg: "Es war jedoch nicht ganz klar, ob der Schlaf im Laufe eines Vogellebens einem ähnlichen Muster folgt. Daher haben wir kürzlich eine Studie durchgeführt an jungen, frei lebenden Schleiereulen. Dabei haben wir heraus gefunden, dass junge Eulen lange Zeit im REM-Schlaf verbringen. Und mit zunehmendem Alter nimmt dieser Anteil am Gesamtschlaf ab. Das ist also genau dasselbe Muster wie bei uns Menschen."
    Für den Forscher ein deutlicher Hinweis darauf, dass der Schlaf, und ganz speziell der REM-Schlaf, von essentieller Bedeutung ist für die Entwicklung eines Individuums in seinen jungen Jahren. Und das gilt für Säugetiere genauso wie für Vögel. Aber was ist es genau, was diese beiden Klassen von Wirbeltieren besitzen und andere Arten nicht?
    Niels Rattenborg verlässt sein Büro, um vier Neuankömmlinge zu begrüßen. Und das sind wirklich "schräge" Vögel. Der Forscher öffnet die Tür zu einem fensterlosen Raum. Darin stehen drei hüfthohe Plastikbecken, gut zehn Zentimeter hoch mit Wasser gefüllt. Goldfische schwimmen darin herum. Doch die eigentlich wichtigen Bewohner der Becken halten sich noch unter einer Plattform verborgen.
    "Ah, da kommt einer raus, um uns zu begrüßen."
    Eine grün-braune Schnauze, spitze Zähnchen und gelbliche Augen. Ein kleines Krokodil treibt gemächlich im Wasser.
    "Unter den Reptilien gelten Krokodile als vergleichsweise pfiffig. Und dieses hier ist offenbar besonders neugierig. Es streckt seinen Kopf aus dem Wasser, um zu sehen, was hier los ist. Und tatsächlich: Die Gehirne von Krokodilen sind zwar nicht so voluminös wie die von Vögeln. Aber doch größer als die von anderen Reptilien."
    Dass an einem Institut für Vogelkunde auch Krokodile studiert werden, scheint nur auf den ersten Blick widersprüchlich. Niels Rattenborg möchte an ihnen eine These zur Evolution des Schlafes überprüfen: Vögel sind mit Reptilien stammesgeschichtlich nah verwandt. Sehr viel näher als mit Säugetieren, mit denen sie ein ähnliches Schlafmuster aus Tiefschlaf- und REM-Phasen teilen. Hätten Vögel und Säugetiere dieses Muster von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt, dann dürfte es sich auch bei den Reptilien finden lassen, wie zum Beispiel bei den Krokodilen. Bisherige Untersuchungen haben darauf allerdings keine Hinweise geliefert. Nun möchte Rattenborg sicher gehen und den Schlaf der Krokodile noch einmal vermessen. Sollte auch er die charakteristischen EEG-Muster für den Tiefschlaf oder für den REM-Schlaf nicht entdecken, hieße das:
    "Diese beiden Schlaftypen wären unabhängig voneinander bei Vögeln und Säugern entstanden. Und das macht das ganze so interessant für uns. Denn es bedeutet, dass Säuger und Vögel irgendeine Eigenschaft gemeinsam haben, die zu ähnlichen Schlafmustern führt."
    Für Niels Rattenborg stellt der Denkapparat den Schlüssel zu diesem Problem dar. Denn Vögel haben nicht gerade ein Spatzenhirn. Rabenvögel zum Beispiel sind in der Lage, Werkzeuge herzustellen und zu benutzen. Sie verstehen kausale Zusammenhänge, Ursache und Wirkung. Und selbst Tauben können sich über 700 verschiedene Muster merken.
    Niels Rattenborg: "Ganz allgemein können wir also sagen: Was Säugetiere und Vögel miteinander verbindet, ist die Tatsache, dass sie unabhängig voneinander ein relativ großes Gehirn entwickelt haben, verglichen mit der Körpergröße. Und beide sind zu komplexen kognitiven Leistungen fähig. Vögel meistern manche Denkaufgaben, an denen sogar Primaten scheitern. Daher ist es also möglich, dass Tiefschlaf und REM-Schlaf entstanden sind, um diese Denkleistungen und diese großen Gehirne zu unterstützen."
    Die Spur führt also zum Gehirn – und zu einer Spezies, deren kognitive Fähigkeiten allen anderen Arten überlegen sein dürfte.
    Wie und warum schläft der Mensch?
    Artbezeichnung: Homo sapiens sapiens, auch bekannt als anatomisch moderner Mensch
    Lebensweise: Hat sich mittlerweile über nahezu den ganzen Globus verbreitet. Menschen leben überwiegend gesellig, oft in familiären Kleingruppen. Sie schlafen typischerweise nachts, wobei sich ihre gesamte Ruhedauer über eine einzelne Phase erstreckt. Von manchen Exemplaren ist allerdings auch bekannt, dass sie sich tagsüber zurückziehen, um dem sogenannten Mittagsschlaf zu frönen. Menschen sind neugierig und sammeln ständig Erkenntnisse über die Welt und die eigene Art.
    Jan Born, Professor an der Universität Tübingen, auf dem Weg zu seinem Schlaflabor. Von einem schlauchartigen Vorraum aus können die Wissenschaftler hier einen Probanden in der Schlafkammer überwachen. Der Raum selbst ist spärlich eingerichtet. Ein Bett, ein Nachttisch, ein kleiner Schreibtisch – fast wie ein Zimmer im Krankenhaus.
    "Das heißt, der Proband liegt hier, ist verkabelt mit Elektroden auf dem Kopf, mehr oder weniger viele. Hier ein intravenöser Zugang im rechten Arm. Und das wird dann beides durch die Wand durchgeführt. Und man kann es dann von außen alles manipulieren."
    Das kann zum Beispiel auch bedeuten, dass man einen bestimmten Duft in die Schlafkammer hinein leitet bis zur Nase des Probanden, um bei ihm Erinnerungen wach zu rufen.
    "Das ist eigentlich ein Verfahren, das findet jetzt immer mehr Verbreitung, ein Verfahren, experimentell frisch aufgenommene Gedächtnisinhalte zu reaktivieren."
    Zusammen mit seinen Mitarbeitern hat der Psychologe auf diese Weise nachgewiesen, dass sich unser Lernerfolg förmlich im Schlaf verbessern lässt. Dazu mussten sich die Versuchsteilnehmer zunächst die Positionen verschiedener Bildpaare in einem Memory-Spiel einprägen. Im Raum herrschte ein dezenter Rosenduft. In der darauf folgenden Nacht im Schlaflabor wurde einigen der Probanden derselbe Geruch in die Nase gepustet. Andere atmeten ganz normale Luft. Am nächsten Morgen bei einer weiteren Partie des Memory-Spiels schnitten diejenigen Testpersonen besser ab, die in der Nacht dem Rosenduft ausgesetzt waren. Offenbar hatte die Duftnote die relevanten Erinnerungen während des Schlafes besonders stark aktiviert, so dass sie überdurchschnittlich gut verfestigt werden konnten.
    Jan Born: "Wir gehen davon aus, dass prinzipiell Gedächtnisbildung, Langzeitgedächtnisbildung, auch im Wachzustand möglich ist, dass aber für eher komplexere Prozesse der Gedächtnisbildung so etwas wie eine Offline-Phase, eine Schlafphase, bestehen muss, in der tatsächlich das Gehirn im Grunde genommen auswählen kann, aus den Informationen, die tagsüber aufgenommen werden, auswählen kann, was dann tatsächlich in das Langzeitgedächtnis transferiert werden soll oder nicht. Und dieses Auswählen, das kann nicht online passieren. Das kann nur passieren sozusagen in einem nochmaligen Durcharbeiten der Information, die im Wachzustand aufgenommen wird, weil man nur in diesem Durcharbeiten so etwas wie Invarianzen, Regelmäßigkeiten erkennen kann, die man dann tatsächlich langzeitig abspeichern muss."
    Die Reaktivierung der Gedächtnisinhalte war nur dann besonders erfolgreich, wenn sie in der Tiefschlafphase stattfand. Im REM-Schlaf hingegen blieb der gesteigerte Lernerfolg aus. Ein erstaunliches Ergebnis, hatte doch der REM-Schlaf lange Zeit als entscheidend gegolten für die Gedächtnisbildung. Bemerkenswert auch: Vor allem Inhalte des episodischen Gedächtnisses ließen sich verfestigen, etwa persönliche Erlebnisse vom Tage.
    "In diesem Reprozessieren, Reaktivieren dieser episodischen Gedächtnisinhalte liegt nun eben tatsächlich der große Sinn des Schlafes, nämlich hier wichtige Inhalte auszusortieren und diese dann langfristig zu speichern."
    Im Tiefschlaf spielt unser Gehirn noch einmal durch, was wir am Tage erlebt haben. Die wichtigen Informationen wandern in den Langzeitspeicher, den ganzen Rest vergessen wir wohl. Darauf deuten auch Experimente der Neurowissenschaftlerin Chiara Cirelli von der Universität von Wisconsin-Madison hin. Sie hatte unter anderem an Fruchtfliegen und Ratten untersucht, wie der Schlaf die Synapsen, die Verbindungen zwischen den Nervenzellen, verändert. Tagsüber, wenn wir neue Eindrücke aufnehmen, steige die Stärke dieser Verbindungen an – und erreiche bald schon eine Sättigung, erklärt die Wissenschaftlerin. In der Nacht jedoch sieht es anders aus.
    "Der Schlaf ist dazu gut, die Synapsen alle herunterzuregeln, so dass man am nächsten Tag wieder bereit ist, Neues zu lernen. Das Gehirn magert über Nacht sozusagen ein wenig ab. Natürlich müssen alle Synapsen gleichmäßig heruntergeregelt werden, der Unterschied zwischen starken und schwachen Verbindungen muss erhalten bleiben. Denn in dieser Differenz stecken ja die gespeicherten Erinnerungen. Aber nach dem Schlaf arbeiten alle Synapsen auf einem niedrigeren Level, weil das Energie spart."
    Weil sich dieses Phänomen sogar schon bei Fruchtfliegen beobachten lässt, deren Entwicklungsgeschichte weit in die Vergangenheit zurück reicht, dürfte es sich hier um eine ganz fundamentale Funktion des Schlafes handeln, glaubt die Forscherin. Möglicherweise sogar um seine Wurzeln selbst.
    Viele Aufgaben der nächtlichen Ruhe konnten in jüngster Zeit deutlicher umrissen werden: Der Schlaf gönnt Mensch und Tier eine Auszeit und spart auf diese Weise Energie. Er stärkt das Immunsystem und sorgt dafür, dass schädliche Produkte des Stoffwechsels abgebaut werden. Der Schlaf spielt eine wichtige Rolle für die Entwicklung des Gehirns in jungen Jahren. Die deutlichsten Hinweise auf seine Wurzeln lauten: Er verankert relevante Informationen im Langzeitspeicher des Gehirns und hält den Denkapparat flexibel. Und der Schlaf ist vor allem eines: unglaublich vielfältig.
    Niels Rattenborg: "Wahrscheinlich diente der Schlaf ursprünglich einmal tatsächlich nur einer einzigen Funktion. Aber nun hatte sich da ein Zustand entwickelt, in dem die Tiere unempfänglich waren für Reize aus der Umwelt. Und man kann sich vorstellen, dass in dieser Zeit nun auch andere Prozesse im Körper effektiver ablaufen konnten. Nachdem der Schlaf also erst einmal entstanden war, sammelte er eine ganze Menge verschiedener Funktionen an. Und das dürfte auch der Grund dafür sein, dass wir Schlafforscher nur so schwer einen Konsens finden können, was die eine Funktion des Schlafes angeht – wo er doch wohl viele verschiedene hat. Und diese Funktionen dürften sich dann auch noch innerhalb des Tierreichs voneinander unterscheiden."
    Und so schläft ein jegliches – ganz nach seiner Art.