Die Frequenz der Neuronen im Tiefschlaf: Ein tiefer Einblick in die Gehirnaktivität

Das menschliche Gehirn, ein komplexes Netzwerk aus Milliarden von Neuronen, kommuniziert über elektrische Impulse. Diese Impulse erzeugen Gehirnwellen, die je nach Frequenzbereich in verschiedene Typen unterteilt werden können: Delta-, Theta-, Alpha- und Betawellen. Diese Gehirnwellen ermöglichen es uns, den Schlaf in verschiedene Phasen zu unterteilen und Schlafprofile zu erstellen. Die Messung und Analyse dieser Hirnströme, insbesondere der Neuronen Frequenz im Tiefschlaf, ist entscheidend für das Verständnis der Schlafphysiologie und ihrer Bedeutung für unsere Gesundheit.

Hirnströme und ihre Bedeutung

Hirnströme, die Summe der elektrischen Aktivitäten der Großhirnrinde, können mit Elektroden auf der Kopfhaut gemessen werden. Die Spannungsschwankungen, die durch diese Aktivitäten entstehen, werden mittels Elektroenzephalographie (EEG) an der Kopfoberfläche gemessen und grafisch in einem Elektroenzephalogramm dargestellt. Je nach Zustand des Menschen - aktiv, wach, schlafend oder entspannt - werden die Gehirnwellen unterschiedlichen Frequenzbereichen zugeordnet.

Die verschiedenen Arten von Gehirnwellen

Abhängig vom Schwingungsspektrum werden Gehirnwellen in Alpha-, Beta-, Delta- und Theta-Wellen unterteilt. Jede dieser Wellen hat ihre eigenen charakteristischen Merkmale und Funktionen:

• Delta-Wellen (0,2-3 Hz): Treten hauptsächlich im Tiefschlaf auf und kommen im Wachzustand nur äußerst selten vor. Sie zeichnen sich durch Trance- und „nicht-physische“ Zustände bzw. traumlosen Schlaf aus. Das Bewusstsein ist dabei komplett ausgeschaltet, lediglich das Unterbewusstsein ist aktiv. Delta-Wellen sind im Wesentlichen für sämtliche Heilungsvorgänge verantwortlich und dienen der Stärkung des Immunsystems.
• Theta-Wellen (4-8 Hz): Entstehen üblicherweise im Schlaf, während bestimmter Trancezustände oder tiefer Meditation. Die Formationen des Unterbewusstseins sind nun aktiv und der Zugang zu unbewussten Gedanken ist möglich. Charakteristisch für diese Sequenz sind neben einer lebhaften Erinnerung und Kreativität auch die erhöhte Lernfähigkeit, sowie die plastische Vorstellungskraft und Fantasie.
• Alpha-Wellen (8-12 Hz): Bilden die Brücke zwischen innerer (Theta-) und äußerer (Beta-) Welt. Wer morgens aufwacht und noch ein wenig döst bzw. sich im Halbschlaf noch an den Traum erinnern kann, befindet sich gerade im Alpha-Zustand. Hypnose basiert beispielsweise auf Alpha-Wellen. Die Lernfähigkeit und Erinnerungsfunktion sind im Alpha-Zustand besonders hoch. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass Alpha-Wellen im relaxten Zustand auftreten und ein Stadium zwischen Wachheit und Schlaf darstellen.
• Beta-Wellen (13 - über 100 Hz): Werden gemessen, wenn eine Person sich im wachen, gespannten bis hin zum alarmbereiten Zustand befindet. Der „normale“ Frequenzspektrum liegt zwischen 13 und 30 Hz, ein hoher Anteil Betawellen korreliert meist mit einem erhöhten Ausstoß von Stresshormonen. Im Vordergrund steht dabei das nach außen gerichtete Bewusstsein, Verarbeitung von Sinnesreizen, prüfendes Denken. Dabei wird häufig eine gewisse Nähe zu Unruhegefühlen, Sorgen und plötzlicher Furcht beobachtet. Personen im Gamma-Wellen- (35-100 Hz) Bereich laufen zu Höchstleistungen auf.

Schlafphasen und Gehirnwellen

Mittels Gehirnwellen-Messung lässt sich der Schlaf in unterschiedliche Schlafphasen einteilen. Schlafen wir, durchläuft das Gehirn verschiedene Schlafphasen mit unterschiedlichen Gehirnwellen-Frequenzen. Die Schlafphasen werden dabei in zwei Teile untergliedert: Non-REM Schlaf (Phase 1-4) und REM Schlaf (Phase 5). Wobei man nachts mehrere Schlafzyklen (Phase 1-5) durchläuft. Im Durchschnitt dauert ein Schlafzyklus rund 90 bis 110 Minuten; die REM-Phasen fallen in den ersten Zyklen allerdings recht kurz aus, die Tiefschlafphasen jedoch länger.

Non-REM-Schlaf

Der Non-REM-Schlaf wird in vier Phasen unterteilt:

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• Phase 1 (Einschlafphase): Übergang vom Wachzustand zum Schlaf.
• Phase 2 (Leichtschlafphase): Die Gehirnströme werden langsamer.
• Phase 3 (Tiefschlafphase): Wechsel zwischen extrem langsamen Gehirnströmen (Delta-Wellen) und schnelleren. Die Deltawellen haben eine Frequenz von 0,2-3 Hertz (Hz) und treten hauptsächlich im Tiefschlaf auf und kommen im Wachzustand nur äußerst selten vor.
• Phase 4 (Tiefschlafphase): Überwiegend Delta-Wellen.

REM-Schlaf

Der REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) ist durch schnelle Augenbewegungen und eine hohe Gehirnaktivität gekennzeichnet, die dem Wachzustand ähnelt. In dieser Phase treten lebhafte Träume auf.

Die Bedeutung des Tiefschlafs

Der Tiefschlaf ist die Quintessenz der nächtlichen Erholung. Während dieser Phase findet eine Art "Reset" des Gehirns statt - Toxine werden ausgespült, Erinnerungen konsolidiert und das neuronale Netzwerk regelrecht aufgeräumt.

Funktionen des Tiefschlafs

• Gedächtniskonsolidierung: Während des Schlafens werden die Dinge gefestigt, die du am Tag gelernt hast. Dabei ist der Tiefschlaf vor allem für das sogenannte deklarative Gedächtnis verantwortlich, also für den Teil des Langzeitgedächtnisses, der das Wissen von Fakten und Ereignissen beinhaltet.
• Hormonelle Prozesse: Während des Tiefschlafs laufen im Körper verschiedene hormonelle Prozesse ab, die für Erholung und Wachstum sorgen. Dabei geht es unter anderem um die Stärkung des Immunsystems, die Erholung von Muskeln und die Ausschüttung von Hormonen wie Cortisol, Schilddrüsenhormonen und Wachstumshormonen. Außerdem spielt Tiefschlaf eine zentrale Rolle bei der Regulation von Blutzuckerspiegel, Puls und Blutdruck.
• Körperliche Erholung: Eine weitere wichtige Funktion des Tiefschlafs ist die körperliche Erholung. Während dieser Phase wird der „Energietank” der Zellen - das Molekül Adenosintriphosphat (ATP) - wieder aufgefüllt, sodass du am nächsten Tag mit neuer Energie in den Tag starten kannst. Außerdem wird im Tiefschlaf der sogenannte Schlafdruck abgebaut - also die Müdigkeit, die sich tagsüber angesammelt hat. Schon eine kurze Tiefschlafphase kann ausreichen, um den Schlafdruck deutlich zu reduzieren.

Was passiert im Gehirn während des Tiefschlafs?

Während des Tiefschlafs generiert die Hirnrinde langsame Schwingungen, die den Hippocampus anregen, die Erinnerungen des Tages auszuspielen an den Neokortex. Von dort sind sie als Erinnerung wieder abrufbar. So entstehen neuronale Netze, dauerhafte Verbindungen zwischen den Neuronen des Gehirns, die die physische Grundlage des Erinnerns sind. Ist der Tiefschlaf gestört, funktioniert das Ganze nicht, das Gedächtnis spielt nicht mehr so recht mit.

Faktoren, die den Tiefschlaf beeinflussen

Wenn du bemerkst, dass du zu wenig Tiefschlaf bekommst, können mehrere Faktoren dafür verantwortlich sein. Ein häufiger Auslöser ist chronischer Stress, der die Cortisolproduktion erhöht und damit die natürlichen Schlafzyklen stört. Auch Medikamente wie Antidepressiva, Betablocker oder Schlafmittel können die Tiefschlafphasen beeinträchtigen und zu gestörten Schlafzyklen führen. Weitere mögliche Ursachen sind Schlafapnoe, Restless-Legs-Syndrom, zu warme Schlafzimmertemperaturen (über 18 °C) oder ein unregelmäßiger Schlafrhythmus.

Wie viel Tiefschlaf braucht man?

Wie viel Tiefschlaf jemand benötigt, hängt unter anderem vom Alter ab. Je nach Lebensphase, Geschlecht und anderen Faktoren liegt der Gesamtschlafbedarf einer Person meist zwischen 5 und 9 Stunden. Und auch der Anteil des Tiefschlafs daran variiert, da sich zum Beispiel der Schlaf im Alter verändert. In der Regel schlafen junge Erwachsene zwischen 7,5 und 8,5 Stunden pro Nacht und kommen damit auf 1 - 2 Stunden Tiefschlaf. Aber auch Schlafzeiten zwischen 4 und 12 Stunden können normal sein - entscheidend ist, wie erholt du dich tagsüber fühlst. Mit zunehmendem Alter sinkt der Anteil des Tiefschlafs deutlich.

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Was tun, wenn die Smartwatch zu wenig Tiefschlaf anzeigt?

Viele Menschen sind verunsichert, wenn die Smartwatch zu wenig Tiefschlaf anzeigt. Smartwatches verwenden meist Herzfrequenz-Variabilität, Bewegungssensoren und teilweise auch die Hauttemperatur, um Schlafphasen zu erkennen. Die wirklich exakte Messung des Tiefschlafs erfordert jedoch ein EEG, das die Gehirnwellen direkt misst. Die Messung des Tiefschlafs per Smartwatch ist besonders ungenau bei Menschen mit unregelmäßigen Herzrhythmen, Bewegungsstörungen oder bei der Einnahme bestimmter Medikamente. Vertraue deinen Smartwatch-Daten nur, wenn sie zu deinem subjektiven Befinden passen. Zeigt die Uhr wenig Tiefschlaf an UND du fühlst dich chronisch müde, unkonzentriert oder häufig krank, dann solltest du medizinischen Rat einholen. Nutze die Smartwatch als groben Anhaltspunkt, nicht als medizinisches Diagnosegerät.

Möglichkeiten zur Verbesserung des Tiefschlafs

Den Körper so zu programmieren, dass er mehr Zeit in der Tiefschlafphase verbringt, ist schwierig. Aber es gibt einige Tipps, mit denen du den Tiefschlaf fördern und auch deine Schlafqualität im Allgemeinen steigern kannst:

• Koffein vermeiden: Kaffeekonsum am Abend und auch bereits am Nachmittag verlängert nicht nur die Einschlafzeit, sondern verkürzt auch die Gesamtschlafdauer sowie die Tiefschlafphasen. Versuche daher, ab dem Mittag auf Koffein zu verzichten, wenn du tiefer schlafen möchtest.
• Stress reduzieren: Um deinen Tiefschlaf zu verbessern, solltest du versuchen, zumindest am Abend einen guten Abstand zu Stressfaktoren zu finden. Vielleicht möchtest du auch versuchen, mit Meditation, Yoga oder Entspannungsübungen dem Stress entgegenzuwirken? Auch kann es hilfreich sein, ein Abendritual zu entwickeln.
• Blaulicht vermeiden: Elektronische Geräte strahlen Blaulicht aus, das den Schlafrhythmus stören kann. Deswegen findet sich bei den meisten Smartphone- und Tablet-Modellen die Möglichkeit, einen Blaufilter am Abend einzustellen.
• Mittagsschlaf vermeiden: Schläfst du am Tag länger als 20 Minuten, kann das deinem Körper bereits genügen, um eine Tiefschlafphase zu erreichen. Das wiederum führt dazu, dass sich dein Schlafdruck reduziert und es dir am Abend schwerer fällt, einzuschlafen.
• Sport zur richtigen Zeit: Moderate körperliche Aktivität 2 - 4 Stunden vor dem Schlafengehen kann den Tiefschlaf um bis zu 13 % erhöhen, ohne die Einschlafzeit zu beeinträchtigen.
• Pink Noise: Forschungen zeigen, dass Pink Noise die Dauer des Tiefschlafs verlängern und die Schlafqualität verbessern kann.
• Hausmittel: Ein warmes Bad mit Lavendel oder Kamille vor dem Schlafengehen, Kräutertees wie Baldrian, Passionsblume oder Melisse können beruhigend wirken und die Tiefschlafphase verlängern. Magnesiumreiche Lebensmittel wie Nüsse, Bananen oder Vollkornprodukte unterstützen die Entspannung von Nervensystem und Muskeln und können die Tiefschlafqualität verbessern.

Schlafexperten und ihre Erkenntnisse

Das Unternehmen SAMINA befasst sich seit 1989 mit dem gesunden Schlaf. Als Leiter des Instituts für Schlafforschung und Bioenergetik in Frastanz (AT) ist Schlafexperte und Schlafpsychologe Dr. med. h.c. Günther W. Amann-Jennson ebenso in der Tätigkeit als ausbildender Professor tätig. In seinen Schlafforschungen und -studien beschäftigt er sich in erster Linie mit dem Bioenergetischen Schlaf® als höchste Form der nächtlichen Regeneration auf körperlich-seelisch-geistiger Ebene. Prof. Dr. med. h.c. Günther W. Amann-Jennson war schon immer ein Mann der Visionen. Revolutionäre Denkweisen, Methoden und Produkte sind daraus entstanden. Alles dreht sich rund um die Themen Schlaf, Lebensenergie und Gesundheit. Für sein visionäres Denken wurde der Schlafexperte Prof. Dr. med. h.c. Amann-Jennson bereits vielfach prämiert.

Aktuelle Forschung und zukünftige Perspektiven

Funktionelle bildgebende Methoden bieten eine hervorragende Möglichkeit, beim Menschen dynamische Prozesse der Reiz- und Informationsverarbeitung im Schlaf zu untersuchen. Am Max-Planck-Institut für Psychiatrie wurde eine Methode etabliert, die gleichzeitig die Messung von Gehirnströmen (EEG) und die Durchführung der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) im Schlaf erlaubt. Akustische Reize erzeugen - in Abhängigkeit vom jeweiligen Schlafstadium - differenzierte regionale Aktivierungs- bzw. Deaktivierungsmuster in kortikalen und subkortikalen Gehirnarealen, sodass Rückschlüsse auf den Prozess der Reizverarbeitung im Schlaf möglich sind. Zukünftige Studien sowie Weiterentwicklungen der Methodik lassen Fortschritte auf dem Gebiet der funktionellen Neuroanatomie des Schlafes erwarten. Die Wissenschaftler sehen außerdem Möglichkeiten, kognitive Prozesse nach Schlafentzug sowie Effekte durch Psychopharmaka besser zu verstehen.

Ein Forschungsteam der Charité - Universitätsmedizin Berlin liefert einen Erklärungsansatz für die Gedächtnisbildung im Tiefschlaf. Demnach machen die langsamen Wellen die Hirnrinde, den Sitz des Langzeitgedächtnisses, besonders empfänglich für Informationen. Die Erkenntnisse könnten zur Optimierung von Behandlungsansätzen beitragen, die die Gedächtnisbildung von außen unterstützen sollen.

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