Warum schlafen wir? Wissenschaftler finden einen Mechanismus zur Reparatur des Gehirns

Schlaf ist ein wichtiger Bestandteil des täglichen Lebenszyklus der meisten Tiere - einschließlich des Menschen. Aber wenn ein Tier schläft, bleibt es angesichts der Gefahr schutzlos. Was macht das Schlafen so wichtig, dass wir alle dieses Risiko eingehen?

Welche Auswirkung hat der Schlaf auf einzelne Gehirnzellen?

Sowohl alte als auch neue Forschungen erkennen an, dass der Schlaf in allen Aspekten unserer Gesundheit eine wichtige Rolle spielt.

Jüngste Studien, die wir behandelt haben, haben gezeigt, dass eine gute Nachtruhe die Gefäßgesundheit unterstützen kann.

Sie haben auch gezeigt, dass Schlaf das Immunsystem stärken und vor Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes schützen kann.

Menschen verbringen ungefähr ein Drittel ihres Lebens im Schlaf, aber warum ist Schlaf wirklich so wichtig?

Schlafenszeit ist schließlich die Zeit, in der Raubtiere in der Natur ungehindert zuschlagen können, da der Schläfer ein perfektes Ziel darstellt. Warum gehen wir alle natürlich ein solches Risiko ein?

Eine neue Studie von Wissenschaftlern der Bar-Ilan-Universität in Ramat-Gan, Israel, hat einen Schlüsselfaktor entdeckt, der im Zentrum der Unentbehrlichkeit des Schlafes stehen könnte: seine restaurative Wirkung auf einzelne Gehirnzellen.

Das Team, das von Prof. Lior Appelbaum geleitet wurde, berichtet über seine neuen Erkenntnisse in einem Studienbericht, der in der Zeitschrift erscheint Naturkommunikation.

Eine Chance für Gehirnzellen, zu „heilen“

In dieser Studie wandten sich die Forscher dem Zebrafisch zu, den Wissenschaftler häufig in der Forschung verwenden, weil sie dem Menschen überraschend ähnlich sind. Tatsächlich kommen ungefähr 70 Prozent der menschlichen Gene auch in dieser Süßwasserart vor.

Mithilfe der 3D-Zeitraffer-Bildgebung untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen des Schlafes im Mikromaßstab und beobachteten, wie er einzelne Neuronen oder Gehirnzellen beeinflusst.

Die hochauflösende Technologie ermöglichte es Prof. Applebaum und seinem Team, die Bewegung von DNA und Proteinen in Gehirnzellen zu verfolgen.

Sie fanden heraus, dass einzelne Neuronen während des Schlafes Wartungsarbeiten am Zellkern durchführen konnten, dem zentralen Element jeder Zelle, das den größten Teil des genetischen Materials dieser Zelle einschließt.

Wenn sich der Kern zu verschlechtern beginnt, wird auch die darin enthaltene DNA-Information beschädigt, was zu Alterung, Krankheit und einer insgesamt schlechten Funktion eines Organs oder Gewebes führen kann.

Während des Schlafes, erklären die Forscher, haben die Neuronen die Möglichkeit, sich von dem Stress zu erholen, den sie während des Tages angesammelt haben, und eventuelle Schäden zu „reparieren“.

Erhöhte Chromosomendynamik

Die Wissenschaftler stellen fest, dass die Chromosomendynamik im Wachzustand geringer ist als im Schlaf, was bedeutet, dass Gehirnzellen nicht in der Lage sind, eine ordnungsgemäße DNA-Aufrechterhaltung durchzuführen. Prof. Applebaum vergleicht diese Situation mit „Schlaglöchern in der Straße“.

„Straßen sind besonders während der Hauptverkehrszeiten tagsüber abgenutzt, und es ist am bequemsten und effizientesten, sie nachts zu reparieren, wenn wenig Verkehr herrscht“, erklärt er.

Da dieser Prozess so wichtig ist, um sicherzustellen, dass das Gehirn gesund bleibt, kann dies erklären, warum Tiere - einschließlich Menschen - bereit sind, trotz der Risiken, denen sie in der Natur ausgesetzt sind, so viel Zeit in den Schlaf zu investieren.

"Wir haben einen Kausalzusammenhang zwischen Schlaf, Chromosomendynamik, neuronaler Aktivität und DNA-Schädigung und -Reparatur mit direkter physiologischer Relevanz für den gesamten Organismus gefunden", erklärt Prof. Appelbaum.

"Schlaf", fügt er hinzu, "bietet die Möglichkeit, DNA-Schäden zu reduzieren, die sich im Wachzustand im Gehirn angesammelt haben."

„Trotz des Risikos einer Verringerung des Umweltbewusstseins müssen Tiere - von Quallen über Zebrafische bis hin zu Menschen - schlafen, damit ihre Neuronen eine effiziente DNA-Aufrechterhaltung durchführen können. Dies ist möglicherweise der Grund, warum sich der Schlaf entwickelt hat und in der Umwelt so konserviert ist Tierreich."

Prof. Lior Applebaum

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