Biologische Psychologie (Fach) / 2a Rhytmik, Schlaf (Lektion)

Schlaf

Diese Lektion wurde von MarienkEva erstellt.

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• Circadianer Rhythmus Viele an der Erdoberfläche lebende Tiere passen sich ihm an Circadian= „ungefähr ein Tag“ Nachtaktiv / tagaktiv Schlaf-Wach-Zyklus: offensichtlichster circadiane Rhythmus Wichtigster Hinweisreiz zur Steuerung der circadianen Rhythmen von Säugetieren: täglicher Hell-Dunkel-Zyklus Verknüpfung vom circadianen Körpertemperaturzyklus mit dem circadianen Schlaf-Wach-Rhythmus: Aufwachen, wenn Temperatur ansteigt, Einschlafen, wenn Temperatur abfällt
• Oszillation Systematischer, rhythmische Aktivitätsunterschiede von Lebewesen in Physiologie und VerhaltenOszillationen haben unterschiedliche Periodenlängen circa-, ultra-, infradiansynchrone und phasenverschobene RhythmenChronobiologie: erforscht die Mechanismen dieser PhänomeneChronomedizin: untersucht deren klinische Bedeutung z.B. Schichtarbeit
• Zeitgeber externHinweisreize aus der Umwelt, die die circadianen Rhythmen synchronisieren (d.h. den zeitlichen Ablauf steuern)Biologische Bedeutung von Zeitgebern: Synchronisierung von Verhalten und Körperzuständen an bedeutsame Veränderungen in der Umwelt (teils antizipatorisch) Entrainment (Mitnahme)Als Zeitgeber können verschiedene rhythmische Veränderungen dienen: Wechsel von Hell- und Dunkelperioden, Temperatur, Geräusche, soziale Interaktionen, Fresszeiten, Zeiten körperlicher Aktivität
• biologische Uhr Interner Schrittmacher. Geht gewöhnlich ein klein wenig zu langsam, sofern sie nicht durch zeitliche Hinweisreize in der Umgebung synchronisiert wird --> 25h
• Freilaufender Rhythmus Circadiane Rhythmen unter konstanten Umweltbedingungen Freilaufende Periode: Dauer des freilaufenden Rhythmus individuell unterschiedlich, aber innerhalb eines bestimmten Probanden relativ konstant, normalerweise länger als 24h --> 25h Circadiane Faktoren dominieren die regenerativen Fakten bei der Regulation des Schlafes Innere Desynchronisation: Abkoppelung vonS chlaf-Wach-Zyklen von Körpertemperaturzyklen bei konstanten Laborbedingungen -->es gibt mehr als einen circadianen inneren Zeitgeber
• Nucleus suprachiasmaticus NSC / SCN Liegt im medialen Hypothalamus Zeigt circadiane Zyklen elektrischer, metabolischer und biochemischer Aktivität Synchronisiert durch Zeitgeber (Licht=Hell-Dunkel- Zyklus)Läsionstudien von Richter (1967): Schlafdauer erhalten, Periodizität gestört Effekte von neuronalen Transplantaten bei Hamstern (20h/25h-Rhythmus) SNC erhält Informationen über den Tractus retinohypothalamicus von der Retina Ganglienzellen (!) als spezifische Photorezeptoren mit eigenem Pigment (Melanopsin) Fähigkeit der konsistenten Reaktion auf langsame Veränderungen in der HintergrundbeleuchtungEntdeckung durch Durchtrennung von Nervus opticus vs. Tractus opticus bei NagetierenMolekulare Mechanismen der circadianen Rhythmen (SCN-Zelle=Uhr): Basiert auf Genexpression, welche einem circadianen Rhythmus folgt Clock-Gene: Säugetier-Gen für circadiane Rhythmen (per, tim, clock)Das Prinzip ist spezies-übergreifend ähnlich Negative RückkoppelungSNC projiziert primär in andere Regionen des Hypothalamus, andere Teile des Zwischenhirns, sowie das Mittelhirn
• Tractus retinohypothalamicus Projiziert vom Chiasma opticum zum benachbarten Nucleus suprachiasmaticus
• 3 psycholphysiologische Standardmaße des Schlafes Elektroencephalogramm (EEG) Elektrookulogramm (EOG) zur Messung von REMs Elektromyogramm (EMG) der Nackenmuskeln
• Gamma-Wellen des EEGs 30-60 HzKonzentriert aufmerksam
• Beta-Wellen des EEGs 13-30 HzAktiv
• Alpha-Wellen des EEGs 8-12 HzRuhe, wach mit geschlossenen Augen
• Theta-Wellen des EEGs 4-7 HzSchlaf
• Delta-Wellen des EEGs <4Hz / 1-2HzSchlaf
• Schlaf-EEG Hochamplitudiges, niederfrequentes EEG-Muster unterbrochen von REM-SchlafZyklischer Verlauf eines typischen Nachtschlafes: ca. 3-5 mal von 1-4 und wieder zurück, je ca. 90min lang
• Schlaf-EEG Hochamplitudiges, niederfrequentes EEG-Muster unterbrochen von REM-SchlafZyklischer Verlauf eines typischen Nachtschlafes: ca. 3-5 mal von 1-4 und wieder zurück, je ca. 90min lang Beispiel für einen ultradianen RhythmusZunahme der REM-Dauer über die Nacht; Abnahme der anderen Stadien (vor allem 4)Gelegentliche Wachperioden, an die man sich nicht erinnert
• Verlauf der Schlafstadien Einschlafphase: alpha-WellenSchlafstadium 1: REM-Schlaf / paradoxer Schlaf niedrige Amplituden, hohe FrequenzTheta-WellenSchlafstadium 2: leicht höhere Amplitude, leicht niedrigere Frequenz Unterbrochen von: K-KomplexSchlafspindelnSchlafstadium 3: gelegentliches Auftreten von Delta-WellenSchlafstadium 4: Dominanz von Delta-Wellen
• Slow-Wave-Sleep Schlafstadien 3 und 4 / SWS / Tiefschlaf durch Delta-Wellen charakterisiert verringerter Muskeltonus, Bewegungen aber möglich parasympathische Aktivität herrscht vor reduzierter Energieverbrauch im Gehirn
• Paradoxer Schlaf Schlafstadium 1, REM-Schlaf: Niedrige Amplituden, hohe Frequenz Initiales Schlafstadium 1: erstes Auftreten des Stadiums während der Nacht ohne elektromyografischen oder elektrookulografischen AktivitätVerlust des allgemeinen Muskeltonus (Atonie) und der Reflexe, Muskelzuckungen (Myokloni), schnelle REMsSympathische Aktivität herrschr vor Anstieg: Herzrate, Blutdruck, AtemfrequenzAbfall: TemperaturErektionen des Penis oder der ClitorisHohe Gehirnaktivität
• REM Rapid eye movements. Schnelle Augenbewegungen unter geschlossenen Augenlidern von schlafenden Patienten Schlafstadium 1: REM-Schlaf Schlafstadien 2-4: Non-REM-Schlaf /NREM-Schlaf / orthodoxer Schlaf
• K-Komplex Eine einzelne, große negative Welle (Ablenkung nach oben), unmittelbar gefolgt von einer einzelnen großen positiven Welle (Ablenkung nach unten)
• Schlafspindel Ein ein-bis zwei-sekündiges auf und ab von Wellen mit einer Frequenz von 12 bis 14 Hz.
• REM-Schlaf und Traum Kleitman et al. (1953): Entdeckung des REM-Phänomens Aufwecken bei REM: 80% Wahrscheinlichkeit für TraumberichteAufwecken bei NREM: 7% Wahrscheinlichkeit für TraumberichteUnterschiede in Trauminhalten: REM: lebhafte ErinnerungenNREM: isolierte Erfahrungen z.B. „ich fiel“REM-Traummerkmale: Äußere Reize werden in Träume einbezogen (z.B. Wasserspritzer)Träume laufen wahrscheinlich in „Echtzeit“ abJeder träumt, einige seltener als „normale Träumer“Erektionen & Trauminhalte hängen nicht notwendig zusammen (Babys auch)Wir erinnern in der Regel den letzten TraumSprechen im Schlaf (Somniloqui) während allen Stadien, meistens beim Übergang zum AufwachenSchlafwandeln (Somnabulismus) normalerweise während der Stadien 3+4
• regenerative / restaurative Theorien Wachsein stört die Homöostase (das innere physiologische Gleichgewicht) des Körpers – im Schlaf wird sie wieder hergestellt Auffüllen von Energiereserven, Reparatur, Abbau von toxischen Stoffwechselprodukten
• Circadiane / adaptive Theorien Rolle von ZeitgebernSchlaf als evolutionärer Mechanismus, der Tiere in Zeiten, in denen sie normalerweise nicht damit beschäftigt sind, ihr Überleben zu sichern, inaktiv werden lässt um Energiereserven zu schonen Beim Menschen daher eher nachts (weniger anfällig z.B. für Angriffe)
• Speziesunterschiede in der Schlafdauer Die meisten Säugetiere und Vögel schlafen + ähnliche Stadien wie beim MenschAmphibien, Reptilien, Fische und Insekten unklar. Manche zeigen Phasen der Inaktivität + Unempfindlichkeit für ReizeRegenerative Theorie: Arten, die mehr Energie verbrauchen, sollten länger schlafen – Riesenfaultiere?Adaptive Theorien: Tägliche Schlafdauer einer Art hängt damit zusammen, wie angreifbar sie während des Schlafens ist und wie viel Zeit sie täglich zum Fressen und anderen lebensnotwendigen Dingen braucht
• Das Zweiprozessmodell Integration der unterschiedlichen TheorienSchlafbedürfnis steigt, je länger wir wach sind und fällt, je länger wir schlafen. Einschlafdruck bzw. Schlaftiefe sind abhängig von: Schlafbedürfnis =vorangegangener Wachzeit und circadianer Periodik (Körpertemperatur) =Zeitpunkt des Einschlafens
• Auswirkungen von Schlafdeprivation Experimentelle Untersuchungen Z.B. Variation der Deprivationsphasen und Depsivationsdauer. Typische Effekte: Verstärkte Müdigkeit (subjektiv, objektiv)Verschlechterte StimmungReduzierte Viglianz (Reaktionstests)Mikroschlaf-Perioden
• REM-Entzug beim Menschen Beschleunigtes bzw. erhöhtes Einsetzen von REM-PhasenREM-Rebound: Probanden zeigen in den ersten zwei oder drei Nächten nach Deprivation von REM-Schlaf mehr REM-Schlaf als normalerweise
• Funktion des SWS Schlafentzug erhöht Schlafeffizienz = höherer Anteil von SWS Schnelleres Einschlafen, weniger AufwachenRegenerative Funktion des SWS?: Nach starker körperlicher Aktivität erhöhtBesonders SWS wird bei Schlafentzug nachgeholtSchlafverkürzung verkürzt Stadien 1 und 2, aber kaum 3 und 4Kurzschläfer haben ähnlich hohe SWS-Anteile, wie LangschläferZusätzlicher Morgenschlaf hat kaum SWS-AnteileEffekte von Wecken bei SWS auf Müdigkeit  gravierende Effekte
• Schlaf, Lernen und Gedächtnis Man kann im Schlaf nicht lernen Im Gegenteil, man ist eher amnestisch für das, was während des Schlafs in der Umwelt passiertSchlaf ist aber wichtig für Lernen und Gedächtnis Konsoldierung von bestimmten Gedächtnisinhalten REM-Schlaf eher prozeduralDelta-Schlaf eher deklarativ, eher hippocampal Reaktivierung (Replay) derartiger Inhalte wäre Delta?
• Veraltet / aktuelle Schlaftheorien Veraltete Annahme (passive Schlaftheorie) Bremer 1936: Schlaf wird durch eine Abnahme des sensorischen Inputs in das Vorderhirn verursachtAktuelle Sichtweise Schlaf ist ein aktiver Prozess, der die koordinierte Beteiligung zahlreicher Hirnregionen und Botenstoffe erfordert
• Für den Schlaf wichtige Bereiche des Gehirns viele Neurone, die für Kontrolle von Schlaf und Wachsein wichtig sind, gehören zu den eher diffusen modulatorischen Transmittersystemen des Hirnstamms (Formatio reticularis) Hirnstammysteme kontrollieren REM und rhythmisches Verhalten des Thalamus, der wiederum die Rhythmik des Cortex kontrolliert langsame thalamische Rhythmik scheint den sensorischen Zustrom zum Cortex zu blockieren absteigende Systeme sind für andere Schlafphänomene zuständig, insbesondere die weitgehende Hemmung der Motorik weitere schlaf- und rhythmikrelevante Strukturen befinden sich im Hypothalamus
• Corticale Aktivität im Schlaf: Beispiel REM: kaum Aktivierung im primären visuellen und im frontalen Cortexausgeprägte Aktivierung im extra-striären visuellen Cortex und in Teilen des limbischen Systems intern generierte visuelle Trauminhalte? REM-Schlaf wird durch eine Reihe verschiedener Kerne kontrolliert, die über die kaudale Formatio Reticularis verstreut sind
• Melatonin Hormon der Epiphyse Aus Serotonin synthetisiertNucleus suprachiasmaticus kontrolliert Circadiane Rhythmen, denen Melatoninspiegel unterworfen ist im Dunklen bzw. beim Schlaf am höchstenfür adulten Schlaf aber nicht notwendigkann Einschlafen fördernJet-lagBlinde Patienten + Insomnie-Patienten
• Adenosin Baustein für viele endogene Moleküle (ATP, energierelevant)Neuromodulator steigt während Wachheit an, nimmt bei Schlaf wieder abKaffee-/Teewirkstoffe als Antagonist
• Hypnotika/-um Schlafmittel. Fördern den Schlaf Benzodiazepine (z.B. Valium & Librium) ursprünglich gegen Angst entwickelt: Kurzfristige Effekte: Verstärken Schläfrigkeit

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