Schlafbiologie

Pathologische Aspekte

Die Pathologien des Schlafes können in sechs Hauptkategorien unterteilt werden: Schlaflosigkeit (Schwierigkeiten beim Einleiten oder Aufrechterhalten des Schlafes); schlafbezogene Atemstörungen (wie Schlafapnoe); Hypersomnie zentralen Ursprungs (wie Narkolepsie); zirkadiane Rhythmusstörungen (wie Jetlag); Parasomnien (wie Schlafwandeln); und schlafbezogene Bewegungsstörungen (wie das Restless-Legs-Syndrom [RLS]). Jede dieser Kategorien enthält viele verschiedene Störungen und ihre Subtypen. Die klinischen Kriterien für Schlafpathologien sind in der Internationalen Klassifikation von Schlafstörungen enthalten, die ein kondensiertes Gruppierungssystem verwendet: Dyssomnien; Parasomnien; Schlafstörungen im Zusammenhang mit psychischen, neurologischen oder anderen Erkrankungen; und vorgeschlagene Schlafstörungen. Obwohl viele Schlafstörungen sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen auftreten, sind einige Störungen nur in der Kindheit zu beobachten.

Hypersomnie zentralen Ursprungs

Epidemische Enzephalitis lethargica wird durch Virusinfektionen der Schlaf-Wach-Mechanismen im Hypothalamus, einer Struktur am oberen Ende des Hirnstamms, hervorgerufen. Die Krankheit durchläuft häufig mehrere Stadien: Fieber und Delir, Hyposomnie (Schlafverlust) und Hypersomnie (übermäßiger Schlaf, manchmal an Koma grenzend). Inversionen von 24-Stunden-Schlaf-Wach-Mustern werden ebenso häufig beobachtet wie Störungen in den Augenbewegungen. Obwohl die Störung außerordentlich selten ist, hat sie Neurowissenschaftlern die Rolle bestimmter Gehirnregionen bei Schlaf-Wach-Übergängen beigebracht.

Es wird angenommen, dass Narkolepsie eine spezifische abnormale Funktion subkortikaler Schlafregulationszentren beinhaltet, insbesondere eines speziellen Bereichs des Hypothalamus, der ein Molekül namens Hypocretin (auch als Orexin bezeichnet) freisetzt. Einige Menschen, bei denen Narkolepsie auftritt, haben eines oder mehrere der folgenden Hilfssymptome: Kataplexie, ein plötzlicher Verlust des Muskeltonus, der häufig durch eine emotionale Reaktion wie Lachen oder Erschrecken hervorgerufen wird und manchmal so dramatisch ist, dass die Person herunterfällt; hypnagogische (Schlafbeginn) und hypnopompische (erwachende) visuelle Halluzinationen traumhafter Art; und hypnagogische oder hypnopompische Schlaflähmung, bei der die Person nicht in der Lage ist, freiwillige Muskeln (außer Atemmuskeln) für einen Zeitraum von mehreren Sekunden bis zu mehreren Minuten zu bewegen. Schlafattacken bestehen aus REM-Perioden zu Beginn des Schlafes. Diese frühzeitige Auslösung des REM-Schlafes (die bei gesunden Erwachsenen im Allgemeinen erst nach 70 bis 90 Minuten NREM-Schlaf und bei Personen mit Narkolepsie innerhalb von 10 bis 20 Minuten auftritt) kann darauf hinweisen, dass die akzessorischen Symptome dissoziierte Aspekte des REM-Schlafes sind. dh die Kataplexie und die Lähmung stellen die aktive motorische Hemmung des REM-Schlafes dar, und die Halluzinationen repräsentieren die Traumerfahrung des REM-Schlafes. Das Auftreten von narkoleptischen Symptomen ist häufig in der Mitte der Pubertät und im jungen Erwachsenenalter erkennbar. Bei Kindern ist übermäßige Schläfrigkeit nicht unbedingt offensichtlich. Stattdessen kann sich Schläfrigkeit als Aufmerksamkeitsschwierigkeit, Verhaltensprobleme oder Hyperaktivität manifestieren. Aus diesem Grund wird typischerweise das Vorhandensein anderer narkoleptischer Symptome wie Kataplexie, Schlaflähmung und hypnagogische Halluzinationen untersucht.

Idiopathische Hypersomnie (übermäßiges Schlafen ohne bekannte Ursache) kann entweder übermäßige Schläfrigkeit und Schläfrigkeit am Tag oder eine nächtliche Schlafperiode von mehr als normaler Dauer beinhalten, schließt jedoch keine REM-Perioden mit Schlafbeginn ein, wie sie bei Narkolepsie auftreten. Eine berichtete Begleiterscheinung von Hypersomnie, das Versagen der Herzfrequenz, während des Schlafes abzunehmen, legt nahe, dass der hypersomnische Schlaf pro Zeiteinheit möglicherweise nicht so erholsam ist wie der normale Schlaf. In ihrer primären Form ist Hypersomnie wahrscheinlich erblichen Ursprungs (wie auch Narkolepsie) und es wird angenommen, dass sie eine Funktionsstörung der hypothalamischen Schlafzentren mit sich bringt. Die kausalen Mechanismen sind jedoch weitgehend unbekannt. Obwohl bei Patienten mit Narkolepsie einige subtile Veränderungen der NREM-Schlafregulation festgestellt wurden, sind sowohl Narkolepsie als auch idiopathische Hypersomnie im Allgemeinen nicht durch stark abnormale EEG-Schlafmuster gekennzeichnet. Einige Forscher glauben, dass die Abnormalität bei diesen Störungen ein Versagen der Einschalt- und Ausschaltmechanismen zur Regulierung des Schlafes und nicht des Schlafprozesses selbst zur Folge hat. Konvergente experimentelle Beweise haben gezeigt, dass Narkolepsie häufig durch eine Funktionsstörung spezifischer Neuronen im lateralen und posterioren Hypothalamus gekennzeichnet ist, die Hypocretin produzieren. Hypocretin ist sowohl an der Appetit- als auch an der Schlafregulation beteiligt. Es wird angenommen, dass Hypocretin als Stabilisator für Schlaf-Wach-Übergänge wirkt, wodurch die plötzlichen Schlafattacken und das Vorhandensein dissoziierter Aspekte des (REM) Schlafes während des Wachzustandes bei narkoleptischen Patienten erklärt werden. Narkoleptische und hypersomnische Symptome können manchmal durch erregende Medikamente oder durch Medikamente, die den REM-Schlaf unterdrücken, behandelt werden.

Verschiedene Formen der Hypersomnie sind eher periodisch als chronisch. Eine seltene Störung mit periodisch übermäßigem Schlaf, das Kleine-Levin-Syndrom, ist gekennzeichnet durch Perioden mit übermäßigem Schlaf, die Tage bis Wochen dauern, zusammen mit einem ausgehungerten Appetit, Hypersexualität und psychotischem Verhalten während der wenigen Wachstunden. Das Syndrom beginnt typischerweise im Jugendalter, scheint bei Männern häufiger aufzutreten als bei Frauen und verschwindet schließlich spontan im späten Jugendalter oder im frühen Erwachsenenalter.

Schlaflosigkeit

Schlaflosigkeit ist eine Erkrankung, die sich aus vielen Erkrankungen zusammensetzt, die alle zwei Merkmale gemeinsam haben. Erstens kann die Person den Schlaf weder initiieren noch aufrechterhalten. Zweitens ist das Problem weder auf eine bekannte medizinische oder psychiatrische Störung zurückzuführen, noch ist es eine Nebenwirkung von Medikamenten.

Es wurde gezeigt, dass selbst beschriebene arme Schläfer nach physiologischen Kriterien im Allgemeinen viel besser schlafen, als sie sich vorstellen. Ihr Schlaf zeigt jedoch Anzeichen von Störungen: häufige Körperbewegungen, verbesserte autonome Funktionen, reduzierte REM-Schlafniveaus und in einigen Fällen das Eindringen von Wachrhythmen (Alpha-Wellen) während der verschiedenen Schlafstadien. Obwohl Schlaflosigkeit in einer bestimmten Situation häufig und ohne pathologische Bedeutung ist, kann chronische Schlaflosigkeit mit psychischen Störungen zusammenhängen. Schlaflosigkeit wird herkömmlicherweise durch Verabreichung von Arzneimitteln behandelt, jedoch häufig mit Substanzen, die bei längerer Anwendung potenziell süchtig machen und ansonsten gefährlich sind. Es wurde gezeigt, dass Behandlungen mit kognitiven und Verhaltensprogrammen (Entspannungstechniken, vorübergehende Einschränkung der Schlafzeit und schrittweise Wiederherstellung usw.) bei der Langzeitbehandlung von Schlaflosigkeit wirksamer sind als pharmakologische Interventionen.

Schlafbedingte Atemstörungen

Eines der häufigsten Schlafprobleme in der heutigen Gesellschaft ist die obstruktive Schlafapnoe. Bei dieser Störung behindert der obere Atemweg (im Bereich hinter dem Rachen, hinter der Zunge) wiederholt den Luftstrom aufgrund einer mechanischen Verstopfung. Dies kann im Schlaf Dutzende Male pro Stunde passieren. Infolgedessen kommt es zu einem gestörten Gasaustausch in der Lunge, was zu einer Verringerung des Blutsauerstoffgehalts und zu unerwünschten Erhöhungen des Kohlendioxidspiegels im Blut (einem Gas, das ein Abfallprodukt des Stoffwechsels ist) führt. Darüber hinaus gibt es häufige Schlafstörungen, die zu chronischem Schlafentzug führen können, wenn sie nicht behandelt werden. Obstruktive Schlafapnoe ist normalerweise mit Fettleibigkeit verbunden, obwohl auch körperliche Missbildungen des Kinnbereichs (z. B. Retrognathie oder Mikrognathie) und vergrößerte Mandeln und Adenoide die Störung verursachen können. Obstruktive Schlafapnoe kann bei Erwachsenen, Jugendlichen und Kindern auftreten.

Weniger häufige Ursachen für Atemprobleme im Schlaf sind zentrale Schlafapnoe. Der Begriff zentral (im Gegensatz zu obstruktiv) bezieht sich auf die Idee, dass bei diesen Störungen die Atemwegsmechanik gesund ist, das Gehirn jedoch nicht das Signal liefert, das zum Atmen im Schlaf erforderlich ist.

Parasomnien

Zu den Episoden, die im Schlaf manchmal als problematisch angesehen werden, gehören Somniloquie (Schlafgespräche), Somnambulismus (Schlafwandeln), Enuresis (Bettnässen), Bruxismus (Zähneknirschen), Schnarchen und Albträume. Schlafgespräche scheinen häufiger aus unartikuliertem Murmeln zu bestehen als aus ausgedehnten bedeutungsvollen Äußerungen. Es tritt zumindest gelegentlich bei vielen Menschen auf und kann auf dieser Ebene nicht als pathologisch angesehen werden. Schlafwandeln ist bei Kindern häufig und kann manchmal bis ins Erwachsenenalter andauern. Enuresis kann ein sekundäres Symptom für eine Vielzahl von organischen Zuständen oder häufiger eine eigenständige primäre Störung sein. Während Enuresis hauptsächlich eine Störung der frühen Kindheit ist, bleibt sie für eine kleine Anzahl von Personen bis in die späte Kindheit oder das frühe Erwachsenenalter bestehen. Das Zähneknirschen ist weder konsistent mit einem bestimmten Schlafstadium verbunden, noch beeinflusst es die gesamte Schlafstruktur merklich. es scheint auch eher eine Abnormalität im Schlaf als im Schlaf zu sein.

Eine Vielzahl von beängstigenden Erfahrungen, die mit dem Schlaf verbunden sind, wurden zu der einen oder anderen Zeit als Albträume bezeichnet. Da sich nicht alle derartigen Phänomene in ihren Assoziationen mit Schlafstadien oder anderen Variablen als identisch erwiesen haben, müssen verschiedene Unterscheidungen zwischen ihnen getroffen werden. Schlafstörungen (Pavor Nocturnus) sind typischerweise Störungen der frühen Kindheit. Wenn der NREM-Schlaf plötzlich unterbrochen wird, kann das Kind schreien und sich in offensichtlichem Schrecken aufsetzen und inkohärent und untröstlich sein. Nach einigen Minuten schläft das Kind wieder ein, oft ohne jemals wach oder wach gewesen zu sein. Traumerinnerungen fehlen im Allgemeinen und die gesamte Episode kann am Morgen vergessen werden. Angstträume scheinen meistens mit spontanen Erregungen aus dem REM-Schlaf verbunden zu sein. Es gibt eine Erinnerung an einen Traum, dessen Inhalt mit dem gestörten Erwachen übereinstimmt. Während ihr anhaltendes Wiederauftreten wahrscheinlich auf eine durch eine schwierige Situation verursachte psychische Störung oder Stress im Wachzustand hinweist, treten bei vielen ansonsten gesunden Personen gelegentlich Angstträume auf. Der Zustand unterscheidet sich von Panikattacken, die während des Schlafes auftreten.

Die REM-Schlafverhaltensstörung (RBD) ist eine Krankheit, bei der der Schläfer den Trauminhalt ausspielt. Das Hauptmerkmal der Störung ist das Fehlen der typischen Muskelparalyse, die während des REM-Schlafes beobachtet wird. Die Folge ist, dass der Schläfer nicht mehr in der Lage ist, die verschiedenen Elemente des Traums (wie das Schlagen eines Baseballs oder das Laufen vor jemandem) physisch auszuführen. Die Erkrankung tritt hauptsächlich bei älteren Männern auf und wird als degenerative Hirnkrankheit angesehen. Menschen mit RBD scheinen ein erhöhtes Risiko für die spätere Entwicklung der Parkinson-Krankheit zu haben.

Schlafbedingte Bewegungsstörungen

Das Restless-Legs-Syndrom (RLS) und eine verwandte Störung, die als periodische Bewegungsstörung der Gliedmaßen (PLMD) bekannt ist, sind Beispiele für schlafbezogene Bewegungsstörungen. Ein Kennzeichen von RLS ist ein unangenehmes Gefühl in den Beinen, das Bewegung unwiderstehlich macht. Die Bewegung bietet eine vorübergehende Linderung der Empfindung. Obwohl die Hauptbeschwerde im Zusammenhang mit RLS Wachheit ist, wird die Störung aus zwei grundlegenden Gründen als Schlafstörung eingestuft. Erstens gibt es eine zirkadiane Variation der Symptome, wodurch sie nachts viel häufiger auftreten. Die Fähigkeit der betroffenen Person, einzuschlafen, wird häufig durch die unerbittliche Notwendigkeit gestört, sich im Bett zu bewegen. Der zweite Grund ist, dass die meisten Menschen mit RLS während des Schlafes subtile periodische Bewegungen ihrer Beine erfahren, die manchmal den Schlaf stören können. Die periodischen Bewegungen der Gliedmaßen können jedoch unter einer Vielzahl anderer Umstände auftreten, einschließlich anderer Schlafstörungen als RLS, wie PLMD, oder als Nebenwirkung einiger Medikamente. Die Bewegungen selbst gelten als pathologisch, wenn sie den Schlaf stören.

Während des Schlafes akzentuierte Störungen

Eine Vielzahl von medizinischen Symptomen kann durch die Schlafbedingungen verstärkt werden. Angina-Anfälle (krampfhafte Erstickungsschmerzen in der Brust) können beispielsweise offenbar durch die Aktivierung des autonomen Nervensystems im REM-Schlaf verstärkt werden, und dies gilt auch für Magensäuresekrete bei Personen mit Zwölffingerdarmgeschwüren. Andererseits kann der NREM-Schlaf die Wahrscheinlichkeit bestimmter Arten von epileptischen Entladungen erhöhen. Im Gegensatz dazu scheint der REM-Schlaf vor Anfallsaktivität zu schützen.

Depressive Menschen neigen zu Schlafbeschwerden. Sie schlafen im Allgemeinen entweder zu viel oder zu wenig und haben tagsüber wenig Energie und Schläfrigkeit, egal wie viel sie schlafen. Menschen mit Depressionen haben eine frühere erste REM-Periode im Nachtschlaf als nicht depressive Menschen. Die erste REM-Periode, die 40 bis 60 Minuten nach Beginn des Schlafes auftritt, ist häufig länger als normal und weist mehr Augenbewegungsaktivität auf. Dies deutet auf eine Störung der Antriebsregulierungsfunktion hin, die sich auf Dinge wie Sexualität, Appetit oder Aggressivität auswirkt, die bei Betroffenen alle reduziert sind. Ein REM-Entzug durch pharmakologische Mittel (trizyklische Antidepressiva) oder durch REM-Aufwecktechniken scheint diese Schlafstörung umzukehren und die Wachsymptome zu lindern.

Zirkadiane Rhythmusstörungen

Es gibt zwei bekannte Arten von Schlafstörungen: phasenvermittelter Schlaf und phasenverzögerter Schlaf. Bei ersteren treten Schlafbeginn und -versatz früher als die sozialen Normen auf, und bei letzteren verzögert sich der Schlafbeginn, und das Aufwachen erfolgt auch später am Tag als erwünscht. Phasenverzögerter Schlaf ist ein häufiges zirkadianes Problem bei Personen, insbesondere bei Jugendlichen, die dazu neigen, lange wach zu bleiben, darin zu schlafen oder am späten Nachmittag ein Nickerchen zu machen. Änderungen im Schlaf-Wach-Zyklus können auch bei Schichtarbeitern oder nach internationalen Reisen über Zeitzonen auftreten. Die Störungen können auch chronisch ohne offensichtlichen Umweltfaktor auftreten. Verschiedene Gene, die an dieser zirkadianen Regulation beteiligt sind, wurden entdeckt, was auf eine genetische Komponente in bestimmten Fällen von Schlafstörungen hindeutet. Die Zustände können durch schrittweise Anpassung des Schlafzeitpunkts behandelt werden. Die Neueinstellung kann durch physikalische (z. B. Belichtung) und pharmakologische (z. B. Melatonin) Mittel erleichtert werden.

Übermäßige Schläfrigkeit am Tag ist eine häufige Beschwerde bei Jugendlichen. Die häufigste Ursache ist eine unzureichende Anzahl von Schlafstunden aufgrund sozialer Zeitpläne und Schulanfangszeiten am frühen Morgen. Darüber hinaus kann die Exposition gegenüber Blaulicht emittierenden Geräten wie Smartphones und Tablets vor dem Einschlafen bei Personen jeden Alters zu Schlafproblemen führen, vermutlich weil blaues Licht den Melatoninspiegel beeinflusst, der bei der Schlafinduktion eine Rolle spielt. Psychische Störungen (z. B. schwere Depressionen), zirkadiane Rhythmusstörungen oder andere Arten von Schlafstörungen können ebenfalls zu übermäßiger Tagesmüdigkeit führen.

Theorien des Schlafes

Zwei Arten von Ansätzen dominieren Theorien über den funktionalen Zweck des Schlafes. Man beginnt mit der messbaren Physiologie des Schlafes und versucht, diese Befunde mit bestimmten bekannten oder hypothetischen Funktionen in Beziehung zu setzen. Nachdem beispielsweise in den 1950er Jahren über die Entdeckung des REM-Schlafes berichtet wurde, stellten viele die Hypothese auf, dass die Funktion des REM-Schlafes darin bestand, das Denken am Tag zu wiederholen und neu zu erleben. Dies wurde auf die Theorie ausgedehnt, dass der REM-Schlaf wichtig ist, um das Gedächtnis zu stärken. Später wurden die langsamen Gehirnwellen des NREM-Schlafes bei Wissenschaftlern immer beliebter, die nachweisen wollten, dass die Schlafphysiologie eine Rolle für das Gedächtnis oder andere Veränderungen der Gehirnfunktion spielt.

Andere Schlaftheorien nehmen Verhaltensfolgen des Schlafes und versuchen, physiologische Maßnahmen zu finden, um den Schlaf als Treiber dieses Verhaltens zu begründen. Zum Beispiel ist bekannt, dass Menschen mit weniger Schlaf müder sind und dass sich über aufeinanderfolgende Nächte mit unzureichendem Schlaf Müdigkeit aufbauen kann. Daher spielt der Schlaf eine entscheidende Rolle bei der Wachsamkeit. Vor diesem Hintergrund haben Schlafforscher zwei Hauptfaktoren identifiziert, die diese Funktion zu steuern scheinen: den zirkadianen Schrittmacher, der sich tief im Gehirn in einem Bereich des Hypothalamus befindet, der als suprachiasmatischer Kern bezeichnet wird; und der homöostatische Regulator, möglicherweise angetrieben durch den Aufbau bestimmter Moleküle wie Adenosin, die Produkte des Zellstoffwechsels im Gehirn abbauen (interessanterweise blockiert Koffein die Bindung von Adenosin an Rezeptoren auf Neuronen und hemmt dadurch das Schlafsignal von Adenosin).

Den Zweck des Schlafes als Verhinderung von Schläfrigkeit zu beschreiben, ist gleichbedeutend mit der Aussage, dass der Zweck des Essens darin besteht, Hunger zu verhindern. Es ist bekannt, dass Nahrung aus vielen Molekülen und Substanzen besteht, die unzählige wesentliche Körperfunktionen steuern, und dass Hunger und Sättigung Mittel für das Gehirn sind, um das Verhalten auf das Essen oder Nichtessen auszurichten. Vielleicht wirkt Schläfrigkeit genauso: ein Mechanismus, der Tiere zu einem Verhalten führt, das Schlaf erreicht, was wiederum eine Vielzahl physiologischer Funktionen bietet.

Eine breite Theorie des Schlafes ist notwendigerweise unvollständig, bis die Wissenschaftler ein umfassendes Verständnis der Funktionen erhalten, die der Schlaf in allen Aspekten der Physiologie spielt. Daher zögerten Wissenschaftler, dem Schlaf einen einzigen Zweck zuzuweisen, und tatsächlich behaupten viele Forscher, dass es wahrscheinlich genauer ist, den Schlaf als mehreren Zwecken dienend zu beschreiben. Zum Beispiel kann der Schlaf die Gedächtnisbildung erleichtern, die Aufmerksamkeit und Aufmerksamkeit steigern, die Stimmung stabilisieren, die Belastung von Gelenken und Muskeln verringern, das Immunsystem stärken und Veränderungen der Hormonfreisetzung signalisieren.