Berner Forscher entdecken neuen Kontrollmechanismus des REM-Schlafs

Bestimmte Gehirnzellen bei Menschen lösen die Traumschlafphase dann aus, wenn es angenehm warm ist und sich der Körper am wenigsten um die Temperaturregulierung kümmern muss. Berner Forscher haben diesen neuen Kontrollmechanismus enträtselt.

Eine kleine Gruppierung von Nervenzellen innerhalb des Hypothalamus spielt für den REM-Schlaf eine zentrale Rolle, wie aus einer Mitteilung der Universität Bern vom Mittwoch hervorgeht. Es handelt sich um das Melanin-konzentrierende Hormon-System MCH, das den Traumschlaf im Zusammenhang mit der Raum- oder Umgebungstemperatur steuert.

Die Forschenden der Universität Bern und der Universitätsklinik für Neurologie am Inselspital Bern verwendeten für ihre Studien eine Technik namens Optogenetik. Dabei setzten sie Lichtimpulse ein, um die hypothalamischen Nervenzellen von Mäusen präzise zu steuern. Die Laserimpulse waren zeitlich mit Erwärmungsphasen gekoppelt.

Die Mäuse steigerten den REM-Schlaf im Zusammenhang mit der Raumtemperatur, wie dies von den Forschenden erwartet worden war. Mäuse, die genetisch bedingt keine Rezeptoren für MCH aufwiesen, konnten die REM-Phasen hingegen nicht steigern.

Aktiver Traumschlaf

Im Schlaf wechseln wir jede Nacht zwischen zwei sehr unterschiedlichen Schlafphasen hin und her: Dem REM-Schlaf, auch Traumschlaf genannt, und dem non-REM-Schlaf, in dem es nur wenige Traumerlebnisse gibt.

Zunächst fallen wir beim Einschlafen in den non-REM-Schlaf mit regelmässiger und ruhiger Atmung. Die Augen und Gliedmassen bewegen sich kaum. Etwa anderthalb Stunden später wechseln wir in den REM-Schlaf, eine äusserst aktive Schlafphase. Die Atmung wird schnell und unregelmässig, Gliedmassen zucken und die Augen bewegen sich rasch. Das Gehirn ist im REM-Schlaf sehr aktiv, zugleich sind wir aber unfähig, unsere Körpertemperatur zu regeln.

«Dieser Verlust der Thermoregulation im REM-Schlaf ist eine der rätselhaftesten Eigenschaften des Schlafs überhaupt – besonders, da wir über fein abgestimmte Mechanismen verfügen, die unsere Körpertemperatur kontrollieren, während wir wach sind oder uns im non-REM-Schlaf befinden.»

So wird Markus Schmidt vom Department for BioMedical Research (DBMR) der Universität Bern und von der Universitätsklinik für Neurologie am Inselspital in der Mitteilung zitiert.

Energiefresser

Die Regulierung der Körpertemperatur ist eine unserer «teuersten» biologischen Funktionen, denn sie benötigt viel Energie. Wahre Energiefresser sind Körperreaktionen wie Schwitzen, Hecheln, Haare aufstellen oder Zittern.

Eine von Schmidt aufgestellte These besagt, dass der REM-Schlaf eine Evolutionsstrategie ist, um die Energieressourcen von der aufwändigen Thermoregulierung des Körpers hin zum Gehirn zu verlagern. «Meine Hypothese sagte voraus, dass wir über neuronale Mechanismen verfügen, die den REM-Schlaf je nach Raumtemperatur dynamisch kontrollieren», führte Schmidt aus.

Forscher konnten dies nun belegen: Sie entdeckten spezifische Nervenzellen im Hypothalamus, der «Schaltzentrale» im Zwischenhirn, die zahlreiche Körperfunktionen steuert. Diese Nervenzellen steigern den REM-Schlaf dann, wenn die Raumtemperatur «genau richtig» und somit der Bedarf an einer Thermoregulierung des Körpers am geringsten ist.

Die Studie wurde im Journal «Current Biology» publiziert.