Schlaf: Quelle: http://www.mominds.de/rawvision/schlafanalyse/ abgerufen am 04.5.18

 

Tiefschlaf 60 bis 90 min Quelle: https://www.tagesspiegel.de/weltspiegel/sonntag/schlafforscher-ingo-fietze-im-hotel-baue-ich-mir-mein-eigenes-bett/11661438-all.html  abergufen am 4.5.18

 

EEG-Diagnostik

Die klassische Schlafstadienanalyse basiert auf der Untersuchung von Gehirnströmen. Dabei bilden charakteristische Gehirnwellen für den Wachzustand bzw. für den Schlaf die Grundlage dieser Methode. An ausgewählten Elektroden (typischerweise C3 und C4) werden die zu untersuchenden Signale aufgenommen und anschließend ausgewertet. Die einzelnen Signale ergeben sich als Überlagerung von mehreren Frequenzen. Man unterscheidet zwischen 5 verschiedenen Frequenzbereichen: α, β, ϑ, δ und γ. Anhand der Zusammensetzung des aufgezeichneten Signals, das heißt durch Bestimmung der dominierenden Frequenzen, kann man dann feststellen, ob sich der Proband im Wachzustand bzw. in einem der Schlafzustände befindet. Darüber hinaus lassen sich anhand der Aufzeichnung Aussagen über bestimmte Schlafaktivitäten (z.B. Träume) und Abnormalitäten des Schlafes treffen. In Tabelle 1 sieht man, dass die Frequenz vom Wachzustand zum Tiefschlaf stark abnimmt.

Wellen Frequenz in Hz Amplitude in μV Auftreten
β 14 – 30 5 – 50 vorwiegend im Wachzustand
α 8 – 13 20 – 120 bei Ruhe
ϑ 4 – 7 20 – 100 im Schlaf
δ 0,5 – 3 5 – 250 im Tiefschlaf
γ 31 – 100 -10 beim Lernen

Tab. 1: EEG-Frequenzen von Wach- und Schlafzustand.

In der Abbildung 1 sind die Frequenzunterschiede der verschiedenen EEG-Wellen noch einmal graphisch gegenübergestellt. Man erkennt hier auch die Zunahme der Amplituden vom Wachzustand zum Tiefschlaf.


Abb. 1: Verschiedene Frequenzbereiche von Wach- bis Schlafzustand. Deetjen, Speckmann, (1992)

Der Schlaf

Der menschliche Tagesrhythmus reguliert unbewusst wichtige physiologische Funktionen des Körpers. Erhöhte Stoffwechselaktivität, regenerative Prozesse und Konsolidierung von Gedächtnisinhalten finden z.B. vornehmlich im Schlaf statt. Bestimmend für diesen zirkadianen Rhythmus sind vor allem geophysikalische und soziale Gründe. Allerdings unterliegt der menschliche Körper auch ohne äußere Einflüsse einem Rhythmus, der dann nicht 24 Stunden, sondern circa 25 Stunden beträgt. Der Schlaf nimmt bei diesem periodischen Zyklus eine wesentliche Rolle ein. Permanenter Schlafentzug führt abhängig vom Alter rasch zu schweren körperlichen Schädigungen und schließlich zum Tod.

Man unterteilt den Schlaf in 5 Phasen:

    • REM-Phase (rapid eye movement): Herzrate und Atemfrequenz erhöht
    • 1. Schlafphase: Einschlafphase, instabil, α-Wellen fehlen
    • 2. Schlafphase: Schlafspindeln, rasche Potentialschwankungen
    • 3. Schlafphase (slow wave sleep): 10-15% δ-Wellen, hohe Weckschwelle
    • 4. Schlafphase (slow wave sleep): >50% δ-Wellen, hohe Weckschwelle

.

In Abbildung 2 kann man die Korrelation von Augenbewegungen (rapid eye movements mittels Elektrookulogramm EOG gemessen) und Muskelzuckungen (mittels Elektromyogramm EMG gemessen) während eines Traumes sehen. Weiterhin erkennt man deutlich, wie Artefakte (äußere Störungen) die theoretisch klaren Signale verrauschen, so dass eine Zuordnung der Signaleabschnitte zu den Schlafstadien nicht immer möglich ist. So lassen sich z.B. die Signale der Schlafzustände A, B und C (entsprechen 1., 2. bzw. 3. Schlafphase) an manchen Stellen optisch nur schwer unterscheiden.


Abb. 2: Signalausschnitte einer Schlafstudie. Schmidt, Thews, (1997)

Die Schlafphasen 1-4 heißen auch NREM-Schlaf (oder non-REM Schlaf). Die einzelnen Schlafstadien werden 3 bis 5 mal pro Schlaf in der Reihenfolge 1,2,3,4,3,2,1,REM,1,2,3,4,3,2,1,REM,… durchlaufen. Ein normaler Schlafzyklus (von REM zu REM) eines Erwachsenen dauert ungefähr 90 Minuten. Mit steigender Schlafdauer nimmt die Häufigkeit des Auftretens der Schlafphasen 3 und 4 ab und die Dauer der REM-Phasen nimmt zu. Es wird vermutet, dass in den Tiefschlafphasen 3 und 4 die Verarbeitung von Gedächtnisinhalten am stärksten ausgeprägt ist. Deshalb nennt man die ersten zwei Zyklen, in denen diese Phasen auftreten, Kernschlaf. Die nachfolgenden Zyklen werden als Füllschlaf bezeichnet. Abbildung 3 zeigt, dass nur am Anfang des Schlafes die Tiefschlafphasen erreicht werden.


Abb. 3: Schlafphasen des Schlafes eines gesunden Erwachsenen. Schmidt, Thews, (1997)

Die Schlafdauer und der Anteil an REM-Schlaf hängt von Lebensalter ab. Neugeborene benötigen durchschnittlich 16 Stunden Schlaf, von denen 50 % REM-Schlaf ausmachen. Erwachsene schlafen hingegen circa 8 Stunden von denen 25 % REM-Schlaf sind. Mit steigendem Alter nimmt der REM-Anteil kontinuierlich ab (siehe Abbildung 4). Die Gesamtschlafdauer hingegen nimmt zunächst nur bis zum Alter von 40 Jahren ab, steigt dann bis zum Alter von 60 Jahren und fällt erst in höheren Lebensjahren noch weiter ab. Bei älteren Menschen verteilt sich die Gesamtschlafdauer auf mehrere Schlafzeiten, da sie oft nicht länger als 5 Stunden zusammenhängend schlafen können.


Abb. 4: Funktionelle Zusammenhang von Alter und REM-Schlafanteil. Schmidt, Thews, (1997)

Neben charakteristischer Gehirnwellen zeichnet sich der REM-Schlaf auch durch die nur dort auftretenden rapid eye movements und Bewegungen der Nackenmuskulatur, die mittels Elektrookulogramm (EOG) bzw. Elektromyogramm (EMG) bestimmt werden. Im REM-Schlaf findet vor allem die Konsolidierung von Gedächtnisinhalten statt. Außerdem sind Träume im REM-Schlaf konkreter und emotionaler als im NREM-Schlaf. Der REM-Schlaf wird auch als paradoxer Schlaf bezeichnet, NREM-Schlaf als orthodoxer Schlaf. Wie in Abbildung 5 zu sehen ist, lässt sich der REM-Schlaf anhand der EEG-, EOG- und EMG-Signale eindeutig bestimmen.


Abb. 5: Gegenüberstellung der EEG-, EOG- und EMG-Signale während der verschiedenen Schlafphasen. Borbély A., (1998)

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