Schlaf putzt Hirn

18.10.2013

Während der Ruhezeit werden potenziell toxische Abfallproteine entfernt

Schlaf ist eines der großen Rätsel der Biologie: Denn welchen evolutionären Vorteil hat es, dass Lebewesen Sinne und Hirn regelmäßig in einen Ruhemodus versetzen, der sie potenziell Fressfeinden ausliefert?


In der Vergangenheit fand man unter anderem heraus, dass Schlafmangel mit Wachstums- Gedächtnis- und Lernstörungen korreliert und dass sich im intensiven Ruhezustand die Produktion von Oligodendrozyten verdoppelt. Nun postuliert ein Team um Maiken Nedergaard vom Medical Centre der University of Rochester, dass ein Gehirn ähnlich funktioniert wie ein Büro, in dem die Putzkolonne erst dann anmarschiert, wenn sie niemanden mehr bei der Arbeit stört.

Foto: Shannon Clark. Lizenz: CC BY-SA 2.0.

In der neuen Ausgabe der naturwissenschaftlichen Fachzeitschrift Science präsentieren die Wissenschaftler einen neuen Grund, warum die Körper von Säugetieren Schlaf brauchen: Sie wiesen mit öffentlichen Mitteln des National Institute of Neurological Disorders and Stroke an Mäusen nach, dass Hirnzellen sich während dieses Ruhezustands etwas zusammenziehen und einen kleinen Spalt erzeugen, durch den Flüssigkeit fließt, die Abfallproteine wegspült. Beim Aufwachen vergrößern sich die Hirnzellen wieder und die Zwischenräume werden kleiner.

Das mit einer Abwasserkanalisation vergleichbare glymphatische System hatten die Wissenschaftler schon im letzten Jahr entdeckt. Nun wiesen sie nach, dass es vor allem während der Gehirnruhezeit in Betrieb ist: Bei Mäusen steigt die Aktivität im glymphatischen System während des Schlafs um das Zehnfache an. Warum sich die Hirnzellen nicht im Wachzustand zusammenziehen, ist noch nicht klar: Nedergaard halt es für möglich, dass der Spülvorgang so viel Energie benötigt, dass er inkompatibel mit Hirnarbeit im Wachzustand ist.

Weil sich unter den im Schlaf weggewaschenen Abfallproteinen auch das mit Alzheimer in Verbindung gebrachte Beta-Amyloid befindet, hofft Nedergaard, dass sich durch weitere Studien auch Aufschlüsse über die Entstehung und Verhinderung von Demenz und anderen Hirnkrankheiten ergeben. Eine Möglichkeit wäre, dass die Abfallproteine Krankheiten verursachen, wenn sie nicht (oder nicht ausreichend und regelmäßig genug) entfernt werden. Darauf deutet hin, dass sich in den Hirnen zahlreicher Alzheimerpatienten große Anhäufungen solcher Proteine finden.

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