Was gibt Ihnen ein gutes Gefühl, wenn Sie es haben, und ein komplettes Körbchen, wenn Sie es verpassen? Richtig – schlafen. Etwas, wofür wir alle ungefähr ein Drittel unserer Zeit aufwenden sollten, das wir aber tatsächlich dazu neigen, an beiden Enden zu quetschen, was Müdigkeit und Minderleistung zur Folge hat.
Aber Schlaf ist nicht nur entscheidend, um wach und aufmerksam zu bleiben. Wir beginnen jetzt zu verstehen, inwieweit es unsere Fähigkeit beeinflusst, neue Dinge zu lernen – vom Fahrradfahren bis zum Spanischlernen. Und dieses neue Verständnis zeigt uns, wie wir Schlaf nutzen können, um unsere Erinnerungen zu verbessern.
Die Idee, dass Schlaf und Gedächtnis miteinander verbunden sind, ist nichts Neues. Bereits 1924 engagierten zwei amerikanische Psychologen, John Jenkins und Karl Dallenbach von der Cornell University, zwei Studenten, um unsinnige Silben zu lernen. Eine, zwei, vier und acht Stunden später testeten die Forscher dann das Gedächtnis der Schüler. Sie fanden heraus, dass sich die Schüler an mehr Silben erinnern konnten, wenn sie zwischen der Lernsitzung und dem Test geschlafen hatten, als wenn sie wach waren. Mit anderen Worten, der Schlaf hatte irgendwie ihr Gedächtnis verbessert.
Aber erst als wir anfingen, die verschiedenen Schlafphasen zu verstehen – verschiedene Stadien in unserem Schlaf, die durch eine unterschiedliche Schlaftiefe und unterschiedliche Muster der elektrischen Aktivität in unserem Gehirn gekennzeichnet sind – begannen wir, genau zu verstehen, wie sich der Schlaf auf das Gedächtnis auswirkt. Deutlich wurde, dass die unterschiedlichen Phasen unterschiedliche Gedächtnistypen konsolidieren.
Noch mehr Unsinn
Im Jahr 2013 führten Forscher der University of California einige Untersuchungen durch, die an die von Jenkins und Dallenbach fast 100 Jahre zuvor durchgeführten anknüpften, indem die Teilnehmer aufgefordert wurden, Unsinn zu lernen. Eine Gruppe junger Erwachsener – mit einem Durchschnittsalter von etwa 21 Jahren – und eine Gruppe älterer Erwachsener – mit einem Durchschnittsalter von etwa 75 Jahren – wurden angewiesen, Wortpaare zu lernen, die aus echten Wörtern wie „Vögel“ und erfundenen Wörtern bestehen. wie "jubu". Sie fanden heraus, dass sich sowohl die jüngeren als auch die älteren Teilnehmer die Paarungen besser merken konnten, je mehr „Slow-Wave-Sleep“ (SWS) – gekennzeichnet durch ein langsames Pulsieren der Gehirnaktivität – sie nachts hatten.
Eine andere Forschungsarbeit, die für ihre Teilnehmer vielleicht etwas traumatischer war, bewies, dass Schlaf uns auch hilft, uns an Ereignisse zu erinnern, die unsere Emotionen auslösen. Einer Gruppe von Studenten der Universität Bamberg in Deutschland wurden emotional aufgeladene Texte zu lesen gegeben, darunter einer, der die Tötungsverfahren eines Kindermörders detailliert beschreibt. Wenn die Schüler nur in der zweiten Hälfte der Nacht schlafen konnten, also mehr „Rapid Eye Movement“ (REM)-Schlaf hatten, konnten sie sich viel besser an Details des Textes erinnern als wenn sie keinen REM-Schlaf hatten (in der frühen Teil der Nacht) oder gar kein Schlaf.
Schlaf kann auch Wunder mit unserer Fähigkeit bewirken, motorische Fähigkeiten zu erlernen – vom Fahrradfahren bis zum schnelleren Tippen. Der Neurowissenschaftler Dr. Matthew Walker, damals an der Harvard Medical School, trainierte Menschen darin, eine komplexe Reihe von Tasten auf einer Computertastatur zu tippen, und testete sie 12 Stunden später. Diejenigen, die zwischen den beiden Sitzungen nicht schliefen, verbesserten ihre Leistung um zwei Prozent, während diejenigen, die dies taten, 20 Prozent schneller waren, ohne an Genauigkeit einzubüßen. Diese Art der Gedächtnisbildung scheint während einer leichteren Schlafphase aufzutreten, die als NREM-Phase 2 bezeichnet wird.
Aber wie erreicht der Schlaf all dies? Eine Antwort bezieht sich auf die Erinnerungswiedergabe. Aus Aufzeichnungen der Gehirnaktivität wissen wir, dass die Muster, die unsere Nervenzellen oder „Neuronen“ beim Lernen tagsüber abfeuern, sich im Schlaf häufig wiederholen. Es ist, als ob das Gehirn eine Probe durchführt.
Im Tiefschlaf feuern Millionen von Neuronen im Neocortex – dem äußeren Teil des Gehirns – synchronisiert. Es wurde festgestellt, dass diese langsamen Impulse elektrischer Aktivität bestimmen, wann andere Neuronen feuern können, wodurch sichergestellt wird, dass die Erinnerungswiedergabe zur gleichen Zeit in allen relevanten Gehirnstrukturen erfolgt. Wenn Sie sich also an ein Treffen mit einer Freundin erinnern, könnte dies dafür sorgen, dass die visuellen und auditiven Cortices gleichzeitig ihr Gesicht und ihre Stimme wiedergeben, damit sie übereinstimmen.
Diese koordinierte Wiedergabe soll Erinnerungen stärken, genauso wie wenn Sie im Wachzustand etwas im Geiste wiederholen. Wie Neurowissenschaftler sagen:„Neuronen, die zusammen feuern, verdrahten sich“. Die gleichzeitige neuronale Aktivität stärkt die Verbindungen zwischen den beteiligten Neuronen und stützt die physische Basis des Gedächtnisses.
Schlaf zum Erinnern
Aber es ist nicht nur das Wiedergeben von Erinnerungen, das die Gedächtnismagie des Schlafs untermauert. Die verschiedenen Stadien des Schlafs sind mit dramatischen Veränderungen der Konzentration von Neurotransmittern verbunden – chemische Botenstoffe, die Signale zwischen Neuronen und anderen Zellen in unserem Körper übertragen oder modulieren.
Acetylcholin, das eine wichtige Rolle dabei spielt, das Gehirn wach zu halten, fällt während SWS auf die Hälfte seiner normalen Konzentration ab. Dies kann helfen, individuelle Erinnerungen zu stärken, da angenommen wird, dass niedrige Konzentrationen die Übertragung von Informationen von einem fragilen Kurzzeitspeichernetzwerk, das stark auf den Hippocampus tief in unserem Gehirn angewiesen ist, zu einem robusteren Langzeitspeichersystem fördern, das stattdessen darauf angewiesen ist neokortikale Bereiche.
Natürlich hat das alles einen großen Haken. Auf den ersten Blick haben wir keine große Wahl hinsichtlich der Anteile der verschiedenen Schlafphasen, die unser Gehirn in einer typischen Nacht durchläuft. Wir wählen auch nicht aus, welche Erinnerungen wiederholt und verstärkt werden. Wie können wir also Schlaf als kognitiven Verstärker nutzen? Die Antwort ist, dass wir tatsächlich viel mehr Kontrolle über diese Dinge haben, als Sie vielleicht denken.
Der Schlaf ist an den circadianen Zyklus gebunden, den natürlichen 24-Stunden-Rhythmus unseres Körpers, und Sie werden wahrscheinlich morgens mehr REM und nachmittags oder abends mehr SWS bekommen. Das bedeutet, dass strategisch geplante Nickerchen dazu beitragen können, sicherzustellen, dass Sie die Art von Schlaf bekommen, die Sie sich wünschen. Müssen Sie sich viele spanische Vokabeln merken? Probieren Sie eine intensive Lernsitzung am späten Nachmittag aus, gefolgt von einem SWS-gefüllten Nickerchen. Möchten Sie sich an eine hochemotionale Hochzeit oder Taufe erinnern? Ein Nickerchen am Morgen sollte mit einer Super-Duper-Dosis REM helfen.
Neben der Steuerung der Schlafphasen können wir auch bestimmte Erinnerungen nach dem Einnicken wieder abspielen lassen. Der Schlafforscher Björn Rasch von der Universität zu Lübeck bat Freiwillige, ein Spiel zu spielen. Eine Reihe übereinstimmender Kartenpaare wurde „verdeckt“ auf einem Computerbildschirm ausgebreitet. Sie wurden dann beauftragt, eine Karte aufzudecken und zu versuchen, sich an die andere Karte zu erinnern, die dazu passte. Die Freiwilligen spielten dieses Spiel mehrmals, bis sie sich gut merken konnten, wo sich jede Karte befand. Dabei stieg ihnen der Duft von Rosen in die Nase. Nach dem Spielen des Spiels hatten alle eine normale Nachtruhe vor einem erneuten Test am nächsten Tag. Einige Menschen waren vor dem Schlafen erneut dem Rosengeruch ausgesetzt, einige während der SWS und einige während der REM-Phase.
Interessanterweise verbesserten sich die Menschen, die während der SWS wieder Rosen rochen, stärker als alle anderen Teilnehmer. Der gleiche Trick funktioniert mit Geräuschen – aber stellen Sie sicher, dass sie leise gespielt werden, damit Sie nicht aufwachen!
Spannende Neuentwicklungen zeigen, dass wir unsere Schlafphasen in Zukunft vielleicht noch direkter steuern können. Professor Lisa Marshall, ebenfalls an der Universität zu Lübeck, hat herausgefunden, dass, wenn ein elektrischer Strom mit der gleichen Frequenz in den Kopf eingespeist wird, mit der dieses Feuern normalerweise bei SWS erfolgt – nur etwas langsamer als einmal pro Sekunde – die rhythmische Aktivität darin erzeugt wird das Gehirn, das auch nach dem Abschalten des Stroms weiterläuft. Obwohl technisch falsch, verbessert dieses „stimulierte“ SWS die Gedächtniskonsolidierung dramatisch.
Aber nicht jeder wird sich wohl dabei fühlen, sein Gehirn auf diese Weise künstlich stimulieren zu lassen. Die gute Nachricht ist, dass Forscher sowohl in Lübeck als auch in Wisconsin herausgefunden haben, dass das einfache Spielen von Tönen in der richtigen Frequenz während des Schlafens einen ähnlichen Effekt hat.
Menschen, die Modafinil oder Ritalin einnehmen, sollten auf natürliche Weise sabbern, um das Gehirn zu stärken. Aber sie sind nicht die einzigen, die davon profitieren würden. Mit zunehmendem Alter nimmt die Menge an SWS, die wir in einer Nacht erhalten, ab. Mit 75 oder so werden viele von uns überhaupt keine bekommen.
Wichtig ist, dass festgestellt wurde, dass je größer der Rückgang des SWS ist, desto größer der kognitive Rückgang ist, und einige Wissenschaftler glauben, dass das Fehlen dieser kritischen Schlafphase ein Faktor für die weitere Degeneration des Gehirns sein könnte. Wenn dies der Fall ist, könnte die künstliche Stimulation ein Allheilmittel für ältere Menschen sein, das dabei hilft, ihre SWS wiederherzustellen und eine weitere kortikale Alterung abzuwehren. Wer weiß, vielleicht bekommen wir alle eine Dosis Klangtherapie, während wir schlafen, um im Alter wach zu bleiben.