Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Neurobiologie des Schlafs

Präsentation zum Thema: "Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Neurobiologie des Schlafs"—  Präsentation transkript:

1 Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Neurobiologie des Schlafs
Ich bin mir nicht gewiss, ob wir verstehen, was wir wissen. Charles M. Abernathy Academia Neurologica Plau am See Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Schlaf und Träume – sie sind mysteriös, für manche Menschen haben sie geradezu etwas Mystisches, und sie sind ein belibtes Thema in Kunst, Literatur, Philosophie und Wissenschft. Schlafendes Kind und Kinderkopf Käthe Kollwitz, 1903.

2 Neurobiologie des Schlafs Dr. med. Valdeci J. Pomblum
Academia Neurologica Plau am See Academia Neurologica Plau am See Neurobiologia do Sono Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Neurobiologie des Schlafs Schlaf ist ein machtvoller Gebieter. Jede Nacht verlässt man seine Gefährten, seine Arbeit, sein Spiel und begibt sich in die Abgeschiedenheit des Schlafes. Diese Entscheidung beeinflusst man nur bis zu einem gewissen Grad. Man kann den Schlaf eine Weile hinauszögern, aber früher oder später überkommt er uns doch. Dr. med. Valdeci J. Pomblum

3 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Einführung Fast alle Landtiere richten ihr Verhalten an circadianen Rhythmen aus circa: „ringsherum“ dies: „Tag“ (den täglichen Zyklen von Tageslicht und Dunkelheit, die dadurch entstehen, dass die Erde sich dreht) Die meisten physiologischen und biochemischen Prozesse im Körper sind ebenfalls an den täglichen Rhythmen ausgerichtet.

4 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Circadiane Rhythmen Körpertemperatur Temperatur (°C) Tageszeit (h)

5 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Circadiane Rhythmen Cortisol (µg/100 mL) Cortisol Tageszeit (h)

6 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Circadiane Rhythmen Blutdruck

7 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Circadiane Rhythmen Schlaganfall

8 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Zeitgeber Zeitreize aus der Umwelt (Hell-Dunkel-, Temperatur-, und Feuchtigkeitsschwankungen) werden allgemein als Zeitgeber bezeichnet. Durch Kopplung an diese werden Tiere entsprechend dem Tag-Nacht-Rhythmus reguliert und halten einen Aktivitätszyklus von genau 24 Stunden aufrecht.

9 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Zeitgeber Wenn Säugetieren von sämtlichen Zeitgebern abgeschnitten werden, richten sie sich in einem Aktivitäts- und Ruherhythmus ein, der meist eine Periode von mehr oder weniger 24 Stunden hat. In diesem Fall ist ihr Rhythmus freilaufend. Michel Siffre, 2000.

10 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Zeitgeber Der wichtigste Zeitgeber für Säugetiere ist der Hell-Dunkel-Zyklus. Eine oder mehrere afferente Bahnen sind empfindlich gegenüber Helligkeit und Dunkelheit. Sie regulieren die Uhr und sogar dafür, dass ihre Rhythmen mit den circadianen Rhythmen der Umgebung übereinstimmen.

11 Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr Die Uhr selbst läuft weiter und hält ihren Grundrhythmus selbst dann aufrecht, wenn die Eingangssignale entfernt werden.

12 Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Der suprachiasmatische Kern: Eine Gehirnuhr Säugetiere haben ein winziges Paar von Nervenzellgruppen im Hypothalamus, die als biologische Uhr fungieren. Jeder SCN hat ein Volumen von weniger als 0,3 mm3, und seine Neuronen gehören zu den kleinsten im Gehirn. Sie liegen beidseits der Mittellinie und grenzen an den dritten Ventrikel. Werden beide Kerne entfernt, verschwindet die circadiane Rhythmik von körperlicher Aktivität, Schlafen und Wachen, Füttern/Essen und Trinken.

13 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See SCN-Mechanismen Woher wissen die SCN-Neuronen, wie spät es ist ??? Aber es ist klar, dass jede SCN-Zelle eine winzige Uhr darstellt.

14 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Schlaf-Rhythmik Schlaf/Wachzustand Schlaf Wachzustand Schlaf Wachzustand Schlaf Vigilanz Der Mensch hat mehr als 100 zirkadianen Rhythmen. Keine zirkadianen Rhythmus ist so interessant wie Schlaf. Tageszeit (h)

15 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Schlaf Schlaf ist ein Phänomen, das allen höheren Wirbeltieren – vielleicht sogar allen Tieren – gemein ist. Jüngste Forschungen zeigen, dass sogar die Fruchtfliege Drosophila schläft.

16 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Die Pioniere Die Pioniere Giuseppe Moruzzi ( ) Frédéric Bremer ( )

17 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Die Pioniere 1953 beschrieben Kleitman und Aserinsky den REM-Schlaf. Nathaniel Kleitman ( )

18 Funktionelle Zustände des Gehirns
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Funktionelle Zustände des Gehirns Im Lauf eines normalen Tages erlebt man zwei grundverschiedene Verhaltensweisen: Wachsein und Schlafen. Während man den Unterschied zwischen diesen beiden Zuständen wahrnehmen kann, verlaufen die verschiedenen Phasen bzw. Stadien des Schlafes in der Regel unbemerkt. Grau: Wachzustand, Gelbe Balken: Phase 1, Grün: Phase 2, Orange: Phase 3, Blau: Phase 4, Rot: REM-Schlaf. REM-Schlafphasen: schnelle Augenbewegungen

19 Funktionelle Zustände des Gehirns
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Funktionelle Zustände des Gehirns Hours of sleep Minutes of Stage 4 and REM 1 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20 25 Decreasing Stage 4 Increasing

20 Non-REM-Schlaf (orthodoxer Schlaf)
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Non-REM-Schlaf (orthodoxer Schlaf) Der Non-REM-Schlaf ist offenbar eine Phase des Ruhens: Körpertemperatur und Energieverbrauch sind reduziert Parasympathische Aktivität: Atmung, HF und Nierenfunktion Während des Non-REM-Schlafes produziert das Gehirn in der Regel keine komplexen Träume „Slow-Wave-Schlaf“ Während man den Unterschied zwischen diesen beiden Zuständen wahrnehmen kann, verlaufen die verschiedenen Phasen bzw. Stadien des Schlafes in der Regel unbemerkt. Grau: Wachzustand, Gelbe Balken: Phase 1, Grün: Phase 2, Orange: Phase 3, Blau: Phase 4, Rot: REM-Schlaf. Sein Energieverbrauch und die allgemeinen Entladungsraten seiner Neuronen sind während dieser Phase am niedrigsten.

21 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Non-REM-Schlaf (orthodoxer Schlaf) Ein leerlaufendes Gehirn in einem beweglichen Körper William Dement

22 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See REM-Schlaf (paradoxer Schlaf) Ein aktives, halluzinierendes Gehirn in einem gelähmten Körper William Dement

23 REM-Schlaf (paradoxer Schlaf)
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See REM-Schlaf (paradoxer Schlaf) „Traumschlaf“ Die Physiologie des REM-Schlafes ist ebenfalls bizarr Das EEG lässt sich angesichts der raschen Hirnwellen mit niedriger Amplitude kaum von dem aktiven, welchen Gehirns unterscheiden Erhöhter Sauerstoffverbrauch des Gehirns Sympathische Aktivität und muskuläre Atonie Von sexuellen Eindrücken entkoppelte Penis- oder Klitoriserektionen auftreten während des REM-Schlafes höher, als wenn sich das Gehirn im Wachzustand auf mathematische Probleme konzentriert

24 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Der Schlafzyklus -Non-REM-Schlaf 75%- -REM-Schlaf 25%- Während einer normalen Nacht durchlaufen wir zunächts die vier Stadien des Non-REM-Schlafes, treten dann in eine REM-Phase ein und kehren anschließend wieder zu den vier Non-REM-Stadien zurück. Dieser Zyklus wiederholt sich etwa alle 90 Minuten.

25 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Schlafstadium 1 Die Übergangsphase vom Wachsein zum Einschlafen und der Eintritt in die erste Non-REM-Phase ist das Alpha-Wellen (9-13 Hz) nehmen ab Theta-Wellen (4-8 Hz) nehmen zu während die Augen langsame, rollende Bewegungen machen.

26 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Schlafstadium 2 Stadium 2 ist durch einen etwas tieferen Schlaf gekennzeichnet und dauert circa 5 bis 15 Minuten an Gelegentliche 8-14 Herz-Oszillationen typisch („Schlafspindeln“)

27 Schlafstadium 3 und Schlafstadium 4
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Schlafstadium 3 und Schlafstadium 4 In Stadium 3 setzen langsame Delta-Wellen mit hoher Amplitude ein In Stadium 4 wird der Tiefschlaf erreicht und die EEG-Rhythmen betragen 2 Hz oder weniger

28 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See REM-Schlaf Wach-EEG REM-Schlaf-EEG Desynchronisiertes EEG mit niedriggespannten, gemischten Frequenzen mit Alpha-Aktivität, die etwas langsamer sind als während des Wachstadiums, Sägezahn-Wellen, die in kurzen Zügen über der Vertex-Region auftreten.

29 Neuronale Mechanismen des Schlafs
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Neuronale Mechanismen des Schlafs Die Nervenzellen, die für die Kontrolle des Schlafes und Wachseins am wichtigsten sind, sind Teil des diffusen modulatorischen Neurotransmittersystems der Formatio reticularis: Transmitter der Formatio reticularis Neurone: Acetylcholin Norepinephrin Serotonin Dopamin (oder auch aszenndierendes retikuläres System – ARAS) besthet aus neuronalen Verbänden, die von der kaudalen Medulla oblongata bis ins Mittelhirn reichen:

30 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Cholinerges System Die medialen septalen Kerne und der Nucleus basalis senden weitläufige Projektionen zur Großhirnrinde und zum Hippocampus. Der pontomesencephalotegmentale Komplex projiziert zum Thalamus und zu Teilen des Vorderhirns.

31 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Dopaminerges System Substancia nigra und die ventrale tegmentale Area liegen eng beieinander im Mittelhirn. Sie projizieren zum Striatum (Nucleus caudatus und Putamen) und zu den limbischen bzw. Frontalen Cortexregionen.

32 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Serotogenes System Die Raphekerne gruppiren sich entlang der Mittellinie des Hirnstamms und senden auf allen Ebenen ausgedehnte Projektionen ins ZNS.

33 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Noradrenerges System Eine kleine Neuronengruppe im Locus coeruleus projiziert mit ihrem Axonen in weite Bereiche des ZNS.

34 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Gabaerges System Eine kleine Neuronengruppe im Locus coeruleus projiziert mit ihrem Axonen in weite Bereiche des ZNS.

35 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Histaminerges System Eine kleine Neuronengruppe im Locus coeruleus projiziert mit ihrem Axonen in weite Bereiche des ZNS.

36 Melatoninerges System
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Melatoninerges System Von der Retina verläuft die Leitungsbahn via Hypophyse (Nucleus paraventricularis ) zum Rückenmark., weiter zum Ganglion cervicale superius des Grenzstranges und aufsteigend zur Epiphyse. Bei total erblindeten Personen "erfährt" die Epiphyse nicht, ob es gerade Tag oder Nacht ist. Daher ist eine Synchronisation der inneren Uhr auf einen Tag-Nacht-Zyklus nicht möglich. Solchen Patienten hilft die Zufuhr von Melatonin zur Schlafenszeit, ihre biologische Uhr auf eine Ruhephase einzustellen. im Gegensatz dazu bildet die Epiphyse funktionell erblindeter Weiterhin des Nachts Melatonin. Die Retinozyten dieser Menschen können Licht wahrnehmen und den ausgelösten Reiz ins Gehirn weiterleiten. Verbindung zwischen Auge und Epiphyse. Garfinkel et al

37 Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Adenosinerges System Die somnogene Substanz Adenosin wird im basalen Vorderhirn während des Wachzustandes akkumuliert und im nachfolgenden Schlaf vermindert. Adenosin führt zu einer Disinhibition der schlaförderden Neurone in der Area praeoptica. Die Gabe eines Adenosin-Agonisten bewirkt entsprechend eine Zunahme der Delta-Frequenzen im EEG, Antagonisten wie Koffein führen umgekehrt zu einer Blockierung der Delta-Frequenzen und zu erhöhter Wachheit. Garfinkel et al

38 Hypokretinerges System
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Hypokretinerges System Eine kleine Neuronengruppe im Locus coeruleus projiziert mit ihrem Axonen in weite Bereiche des ZNS. Nature Reviews Neuroscience, 2007

39 Aszendierendes Retikuläres System
Neurobiologie des Schlafs Academia Neurologica Plau am See Aszendierendes Retikuläres System Ein wichtiger Input, um das Relais und retikulären Kernen des Thalamus (gelb-Weg) stammt aus cholinergen (ACh) Zellgruppen in der oberen Brücke, die pedunculopontine (PPT) und laterodorsal tegmental Kerne (LDT). Diese Input zu erleichtern thalamokortikalen Transmission. Ein zweiter Weg (rot) aktiviert die Großhirnrinde mit der Bearbeitung der Transmission aus dem Thalamus zu erleichtern. Die elektrische Stimulation des ARAS führt zur diffusen kortikalen Aktivierung.

40 Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Neurobiologie des Schlafs
Academia Neurologica Plau am See Der Nachtmahr Johann H. Füssli, 1781. Dienstbesprechung Bitte nicht stören! Alles Wissen und alle Vermehrung unseres Wissens endet niemals mit einem Schlusspunkt, sondern immer mit einem Fragezeichen. Hermann Hesse.