Einschlafen
Der aktuelle Forschungsstand liefert wertvolle Erkenntnisse darüber, wie unser Gehirn in den Schlafzustand wechselt. Obwohl dieses Wissen möglicherweise nicht unmittelbar dazu beiträgt, schneller einzuschlafen, kann es dazu beitragen, unsere zirkadianen Rhythmen besser zu verstehen und Schlafstörungen zu erkennen und zu erklären.
Ein gängiges Modell zur Erklärung des Einschlafens ist das Flip-Flop-Schaltmodell. Das Gehirn funktioniert im Wesentlichen wie ein elektrisches System mit Schaltkreisen, die zwischen Wachzustand und Schlaf wechseln. Dabei werden Neuronen effektiv ein- und ausgeschaltet, um den Schlaf oder die Aktivität zu steuern. Dieses System hält uns in wachen Phasen bewusst und hilft uns, den Schlafzustand während der Nacht aufrechtzuerhalten.
Für die meisten Menschen funktioniert dieser Schalter zuverlässig und hilft ihnen, in wichtigen Situationen wie Autofahren oder Bedienen von schweren Maschinen wach zu bleiben. Bei Menschen mit Narkolepsie oder chronischer Erschöpfung hingegen funktioniert dieser Schalter nicht richtig. Dies führt dazu, dass sie spontan in den Schlafzustand übergehen, auch wenn sie lieber wach bleiben möchten. Wissenschaftler bezeichnen diesen Übergang zwischen Schlaf und Bewusstsein als "Sleep State Switching".
Der Flip-Flop-Schalter
In diesem Abschnitt gehen wir näher darauf ein, wie der „Kippschalter“ des Gehirns zwischen den Schlafzuständen wechselt.
Schlaf und Wachzustand sind gegensätzliche Modi - man kann nicht gleichzeitig schlafen und wach sein, weil ein Zustand den anderen effektiv hemmt. Deshalb verwenden Wissenschaftler den Begriff "Flip-Flop-Schalter", ein Ausdruck, der eine elektrische Rückkopplungsschleife mit gegenläufigen Stromkreisen beschreibt. Flip-Flop-Schaltungen vermeiden Übergangszustände, d.h. sie sind entweder ein- oder ausgeschaltet.
Obwohl es manchmal so aussieht, als würde das Einschlafen ewig dauern, bewegen wir uns tatsächlich innerhalb weniger Sekunden zwischen Wachzustand und Schlaf, sowie innerhalb der verschiedenen Phasen des Schlafes.
Die an diesem Schalter beteiligten Neuronen befinden sich tief im Gehirn. Orexin ist ein Neurotransmitter, der im Hypothalamus produziert wird und die Erregung und Wachsamkeit reguliert. Neurotransmitter sind die Botenstoffe des Gehirns, die die Erhaltung des Wachzustandes signalisieren.
Das Gehirn bleibt so lange wach, bis ein Schalter umgelegt wird, der den Nucleus praeopticus lateralis (ein kleines Kerngebiet des Hypothalamus) stimuliert, mit der Sekretion der Neurotransmitter GABA und Galanin zu beginnen. Diese Botenstoffe beruhigen das Gehirn und induzieren Müdigkeit, indem sie Orexin-Neurotransmitter hemmen.
Umschalten in andere Schlafphasen
Das Umschalten des Schlafzustandes hilft zu erklären, wie wir uns zwischen verschiedenen Phasen des Schlafes bewegen. Neuere Forschungen deuten darauf hin, dass der zuständige Schalter sich in einem Bereich in der Nähe der Hirnbasis befindet, der als Mesopontine-Tegmentum bezeichnet wird. Dort regulieren Neuronen den Wechsel zwischen dem REM- und NREM-Schlafes. In diesem Modell beinhalten beide virtuellen Schalter Neuronen, die den Neurotransmitter GABA produzieren. Der Schalter, der REM-Schlaf aktiviert, enthält auch glutamaterge Neuronen.