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In regelmäßigen Abständen schlafen wir, das ist kein Geheimnis. Während des Schlafes durchleben wir mehrere Schlafzyklen und Schlafphasen, die jeweils spezifische Merkmale haben und ihrerseits in mehrere Gruppen eingeteilt sind. Doch während des Schlafes geschieht im menschlichen Körper noch weitaus mehr als das.
Während Traumforscher sich hauptsächlich darauf konzentrieren, was Träume eigentlich sind, welchen Nutzen sie haben und was sie bedeuten, erforschen Schlafforscher (Somnologen) die Physiologie des Schlafes. Sie gehen der Frage nach, was genau im schlafenden Körper geschieht, was beispielsweise Schlafstörungen verursacht und wie man mit der richtigen Schlafhygiene guten und erholsamen Schlaf findet. Was unser Körper macht während wir schlafen, haben wir von traeumen.org uns einmal näher angeschaut.
Schlafphysiologie: Veränderungen im Laufe der Nacht
Zunächst ist es wichtig zu betonen, dass sich die körperlichen Prozesse im Verlauf einer Schlafperiode wandeln, ähnlich wie die Schlafzyklen, die in verschiedene Schlafphasen gegliedert werden können. Der Schlaf folgt, wie alle körperlichen Abläufe, dem Biorhythmus. In den nachfolgenden Abschnitten wird deshalb auch erläutert, wann welche Aktivitäten stattfinden.
Aktivitäten menschlicher Organe im Schlaf
Das vegetative Nervensystem hat die Aufgabe, unsere inneren Organe zu steuern, was den gesamten Stoffwechsel umfasst, von der Atmung bis zur Verdauung. Vereinfacht gesagt, besteht das zentrale Nervensystem aus zwei Teilsystemen: dem sympathischen und dem parasympathischen System.
Das parasympathische System kann als Erholungssystem betrachtet werden, da es sowohl für die körperliche Erholung als auch für automatische Prozesse verantwortlich ist, die keine bewusste Aufmerksamkeit erfordern. Während des Schlafs ist das parasympathische System der Teil des zentralen Nervensystems, der hauptsächlich aktiv ist.
Herz-Kreislauf-System
Während des Schlafs weist das Herz-Kreislauf-System eine um etwa 20 Prozent verringerte Aktivität im Vergleich zum Wachzustand auf. Blutdruck und Herzfrequenz nehmen ab, und auch die Körpertemperatur sinkt nachts um bis zu einem Grad Celsius im Vergleich zum Tag. Bei einem normalen Schlafrhythmus erreicht das Herz-Kreislauf-System gegen drei Uhr nachts seine niedrigste Aktivität. Danach beginnt es allmählich, wieder aktiver zu werden, sodass die üblichen Körperwerte beim Aufwachen erreicht werden.
Während des Schlafs verlangsamt sich auch die Atmung. Die Atemfrequenz nimmt ab, was bedeutet, dass wir langsamer und schwerer atmen. Das ist nachvollziehbar, da der körperliche Ruhezustand die Muskelspannung beeinflusst. Dies schränkt die Bewegungen der Lunge ein, sodass weniger Luft „verarbeitet“ wird.
Verdauungstrakt: Leber, Niere, Magen-Darm
Legt man keinen Wert auf eine hochwissenschaftliche Ausdrucksweise, lässt sich sagen, dass die menschliche Verdauung in einem zweischichtigen System funktioniert. Tagsüber übernimmt der Magen die Hauptarbeit, während nachts der Dünndarm aktiv ist. Dieser Prozess folgt einem Zwei-Stunden-Rhythmus, der die organischen Funktionen wie auf einer Uhr darstellt. Jedes wesentliche Organ hat auf dieser „Uhr“ seine zwei Stunden, in denen es besonders aktiv ist. Aneinandergereiht ergeben diese Phasen einen vollständigen 24-Stunden-Rhythmus.
Die Magensäureproduktion erreicht ihren Höhepunkt am Abend. Während der Nacht wird fast keine Magensäure produziert, am Morgen steigt die Produktion wieder an. Dass ab dem späten Abend kaum Magensäure gebildet wird, ist der Hauptgrund für die Empfehlung, vor dem Schlafengehen nicht viel zu essen. Die Nahrung liegt dann tatsächlich „schwer im Magen“, da sie kaum verdaut werden kann.
Im Gegensatz zum Magen ist der Darm, besonders der Dünndarm, während der Nacht sehr aktiv. Im Schlaf ist der Darm stark durchblutet und arbeitet gründlicher als am Tag, jedoch langsamer. Auch Leber und Nieren sind morgens am aktivsten. Daraus ergibt sich oft der regelmäßige morgendliche Stuhlgang, denn wenn der Verdauungstrakt seine Aktivität reduziert, fällt die Ausscheidung der Stoffwechselendprodukte besonders leicht.
Schlaf und Hormone
Hormone sind essenzielle körpereigene Wirk- und Botenstoffe, die den gesamten Stoffwechsel regulieren. Sie werden von verschiedenen Organen produziert und über den Blutkreislauf zu ihren Zielorten transportiert. Das Hormonsystem ist äußerst komplex, und Störungen im Hormonhaushalt können schwerwiegende Folgen haben, wie zum Beispiel Depressionen, Diabetes, Bluthochdruck, Stoffwechselprobleme und natürlich Schlafstörungen.
Deshalb ist es umso wichtiger, den menschlichen Biorhythmus zu beachten, da sich die Hormonproduktion im Laufe der Nacht verändert. Nur wenn der hormonelle Zyklus nachts ungestört ablaufen kann, ist der Schlaf erholsam. Einige Hormone spielen dabei eine besonders wichtige Rolle für den Schlaf.
Somatropin (Wachstumshormon)
Das Hormon Somatropin wird oft als Wachstumshormon bezeichnet. Es entsteht in der Adenohypophyse, auch Hypophysenvorderlappen genannt, einem Teil der Hirnanhangdrüse, und spielt eine essenzielle Rolle im Zellwachstum. Neben seiner Verantwortung für das Wachstum ist es auch entscheidend für die Zellregeneration, die für die Wundheilung und den Ersatz von Gewebeelementen notwendig ist.
Zusätzlich setzt das Wachstumshormon energiereiche Substanzen frei, die für alle energieverbrauchenden Prozesse bereitstehen. Es gibt zahlreiche Beispiele für solche Prozesse: Stress, Hunger oder körperliche Anstrengung gehören dazu. Jeder energieintensive Prozess stimuliert die Produktion von Somatropin.
Die Ausschüttung des Wachstumshormons beginnt meist, bevor man einschläft, und erreicht nach der ersten Nachthälfte, also typischerweise gegen 3 Uhr, ihren Höhepunkt. Somatropin hat auch eine ermüdende Wirkung und ist maßgeblich für den Schlaf, insbesondere den Tiefschlaf, verantwortlich. Nach der ersten Nachthälfte endet die Produktion des Wachstumshormons abrupt.
Interleukine (Immunsystem-Hormone)
Der Begriff Interleukine beschreibt eine umfassende Gruppe verschiedener Hormone. Alle Hormone, die zu den Interleukinen zählen, haben die Aufgabe, das Immunsystem zu regulieren. Besonders relevant für den Schlaf sind Interleukin 1 und Interleukin 2.
Interleukin 1 ist hauptsächlich für die Entzündungsreaktionen verantwortlich. Diese Reaktionen sind vorteilhaft, denn IL-1 trägt zur Erhöhung der Körperkerntemperatur bei und stellt sicher, dass wir im Schlaf nicht zu stark auskühlen.
Darüber hinaus spielt IL-1 eine entscheidende Rolle im Immunsystem, da die durch IL-1 ausgelösten Entzündungsreaktionen, die sich in extremer Form als Fieber zeigen, die Funktion der Leukozyten (weiße Blutkörperchen) positiv beeinflussen. Diese Zellen sind unter anderem für die Produktion von Antikörpern im Krankheitsfall zuständig.
Interleukin 2 hingegen hat eine entzündungshemmende Wirkung. Es fungiert als Immunstimulanz und steuert die Bekämpfung von Entzündungen durch das Immunsystem. Wenn die Interleukine nicht ausreichend gebildet werden können, etwa durch häufiges Wachbleiben in der Nacht, kann dies das Immunsystem erheblich schwächen. Krankheitserreger werden dann weniger effektiv bekämpft, wodurch das Infektionsrisiko erheblich steigt. Dieser Umstand führt dazu, dass Schicht- und Nachtarbeiter anfälliger für Krankheiten sind als ihre Kollegen, die einen regelmäßigen und gesunden Schlaf-Wach-Rhythmus pflegen können.
Cortisol (Stresshormon)
Cortisol, das häufig auch als Kortisol bezeichnet wird, ist das körpereigene Stresshormon und wird als das bedeutendste Steroidhormon angesehen. Cholesterin dient als Ausgangsstoff für die Cortisolproduktion. Diese findet in der Nebennierenrinde statt. Die Produktion von Cortisol wird durch das Hormon ACTH stimuliert, das im Hypophysenvorderlappen entsteht, also in dem Bereich der Hirnanhangdrüse, in dem auch die Produktion von Somatropin erfolgt.
Etwa zur Mitte der Nacht startet die Nebennierenrinde mit der Cortisolproduktion. Die Somatropinproduktion wird dabei eingestellt, da beide Hormone nicht gleichzeitig gebildet werden. Das Stresshormon hemmt das Immunsystem und den Eiweißstoffwechsel, während es größere Energiemengen bereitstellt. Der Körper wird dadurch auf das Erwachen vorbereitet und gewissermaßen durch das Cortisol aus seinem Ruhezustand allmählich wieder aktiviert.
Seine Bezeichnung als Stresshormon verdankt das Cortisol der Tatsache, dass es wach macht, insbesondere in Stresssituationen. Der Körper wacht nur „richtig“ auf, wenn ausreichend Cortisol vorhanden ist. Normalerweise fällt der Moment des Erwachens mit der höchsten Cortisolkonzentration im Körper zusammen. Ist der Cortisolspiegel zu niedrig, weil die zweite Schlafhälfte zu kurz war, fühlt man sich tagsüber weniger leistungsfähig, müde und oft schlecht gelaunt. Diese Studie über die Auswirkungen von Schlafmangel verdeutlicht die körperlichen und geistigen Folgen von Schlafmangel.
Das Wachstumshormon agiert gewissermaßen als natürlicher Gegenspieler des Cortisol. Seine Produktion kurz vor dem Einschlafen reduziert die Cortisolsynthese. Obwohl zu kurzer Schlaf zu einem geringeren Cortisolspiegel führen müsste, hat chronischer Schlafmangel „positive“ Auswirkungen auf den Cortisolspiegel. Die innere Uhr wird gestört, was sich auch auf die Somatropinproduktion auswirkt.
Das Wachstumshormon verliert erheblich an Wirksamkeit, was bedeutet, dass die Cortisolsynthese nicht mehr ausreichend gebremst werden kann. Dadurch steigt der Cortisolspiegel im Blut langfristig an, was dazu führt, dass Körper und Geist dauerhaft unter Stress stehen. Zudem beeinflusst eine dauerhaft erhöhte Cortisolkonzentration den Blutzucker, was das Risiko, an Diabetes zu erkranken, erheblich steigert.
Melatonin (Schlafhormon)
Melatonin ist eines der faszinierendsten Hormone und wird oft als Schlafhormon bezeichnet, da es anscheinend den Tag-Nacht-Rhythmus beeinflusst. In der modernen Somnologie wird jedoch weiterhin erforscht, wie genau Melatonin mit dem Schlaf-Wach-Rhythmus interagiert.
Dieses Hormon wird in der Zirbeldrüse produziert und reagiert auf Lichtverhältnisse. Es wird ausschließlich bei Dunkelheit, also nachts, gebildet. Der Produktionsbeginn von Melatonin erfolgt zu Beginn der Schlafphase, wenn Dunkelheit herrscht und die Augen geschlossen sind. Die Produktion hält an, bis die Netzhaut des Auges eine bestimmte Lichtmenge wahrnimmt.
Wie genau Melatonin den Schlaf unterstützt, ist noch nicht vollständig entschlüsselt. Sicher ist jedoch, dass der Melatoninspiegel während der tiefsten Schlafphase am höchsten ist. Aus Serotonin in der Zirbeldrüse gewonnen, erreicht Melatonin nahezu alle Organe im menschlichen Körper. Man vermutet, dass es als Signalstoff dient, der den Organen signalisiert, dass es dunkel ist und sie in den „Nachtmodus“ übergehen sollen.
Dass ältere Menschen weniger schlafen und früher aufwachen, ist vermutlich eine Folge der Alterungsprozesse der Zirbeldrüse, die zur Verkalkung neigt. Verkalkte Organe arbeiten weniger effektiv, was zu einer reduzierten Melatoninproduktion führt. Bei jüngeren Menschen kann die Melatoninkonzentration im Blut über Nacht um das Zwölffache steigen, während sie bei älteren Menschen nur um das Dreifache ansteigt.
Im Winter leiden viele Menschen unter Winterdepressionen, die durch einen erhöhten Melatoninspiegel verursacht werden. Da es tagsüber selten richtig hell ist, bleibt die Produktion des Hormons im Vergleich zu Sommertagen hoch. Die Folge sind eine gedrückte Stimmung und anhaltende Müdigkeit tagsüber. Ein ähnliches Phänomen lässt sich auch bei Nacht- und Schichtarbeit beobachten.
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