Obwohl Schlaf eine Zeit ist, in der wir unsere Energie wieder aufladen, bleibt unser Gehirn überraschend aktiv, während wir ruhen. Tatsächlich passiert hinter unseren geschlossenen Augenlidern mehr, als wir zuvor dachten, laut einem Team von Forschern, das kürzlich die Augenbewegungen während des Schlafs analysierte.
In einer am Mittwoch veröffentlichten Studie im Journal Nature Communications analysierten Forscher in der Schweiz die Pupillen schlafender Teilnehmer. Die Studie zeigt, dass sich unsere Pupillen während des Unbewusstseins ständig vergrößern und verkleinern, was unterschiedliche Aktivierungsgrade des Gehirns anzeigt – die Reaktion des Gehirns auf Reize. Mit weiteren Forschungen könnten Ärzte eines Tages die Pupillenaktivität nutzen, um Erkrankungen wie Schlafstörungen zu diagnostizieren.
„Die Pupillendynamik spiegelt den Erregungszustand wider oder das Niveau der Gehirnaktivierung in Regionen, die für die Regulierung von Schlaf und Wachzustand verantwortlich sind“, sagte Caroline Lustenberger, Neurowissenschaftlerin an der ETH Zürich und Mitautorin der Studie, in einer Mitteilung der Universität. „Diese Beobachtungen widersprechen der früheren Annahme, dass der Erregungsgrad während des Schlafs im Wesentlichen niedrig ist.“
Neue Erkenntnisse über Pupillenbewegungen
Der locus coeruleus – ein Teil des Gehirns, der das Aktivierungsniveau reguliert – befindet sich im Hirnstamm und ist notorisch schwer zu untersuchen, während Personen schlafen, so die Forscher. Da die Pupillengröße dafür bekannt ist, die Gehirnaktivität widerzuspiegeln, nahmen Lustenberger und ihre Kollegen an, dass sie auch verwendet werden könnten, um die Gehirnaktivierung während des Schlafs zu verfolgen.
Das Team beansprucht, als erstes die Augenbewegungen während des Schlafs über mehrere Stunden hinweg beobachtet zu haben – und ich weiß, was du denkst: wie? Das im Artikel gezeigte Bild ist kein Stockfoto – es zeigt, wie sie es tatsächlich gemacht haben. Die Forscher hielten einfach ein Auge jedes Teilnehmers mit einem Pflaster offen, befeuchteten es mit Augencreme und versiegelten es dann hinter einem transparenten Verband.
„Unsere Hauptsorge war, dass die Testpersonen mit offenen Augen nicht schlafen könnten. Aber in einem dunklen Raum vergessen die meisten Menschen, dass ihre Augen noch offen sind, und sie können schlafen“, erklärte Manuel Carro Domínguez, ein biomedizinischer Ingenieur an der ETH Zürich und Hauptautor der Studie, der die Technik erfunden hat.
Insgesamt zeigten die Pupillenbewegungen der Teilnehmer, dass die Aktivierungsniveaus während des Schlafs ständig wechseln. Laut den Forschern bestätigt der Befund ein biologisches Merkmal des Menschen, das in früheren Studien bei Nagetieren dokumentiert wurde.
Das Team stellte außerdem eine Verbindung zwischen den Pupillendynamiken während des Schlafs und spezifischen Gehirnaktivitätsmustern fest, darunter Gehirnwellen, die mit Schlafstabilität und Gedächtniskonsolidierung verbunden sind. Darüber hinaus entdeckten sie, dass die Intensität der Gehirnreaktion auf Geräusche von dem Aktivierungsgrad abhängt, wie er durch die Pupillen der Teilnehmer angezeigt wird. Die Studie bewies jedoch nicht, ob der locus coeruleus die Pupillendynamik direkt beeinflusst.
„Wir beobachten einfach Pupillenveränderungen, die mit dem Niveau der Gehirnaktivierung und der Herzaktivität in Verbindung stehen“, erklärte Lustenberger. Das Team plant, diese potenzielle Dynamik sowie die Art und Weise, wie die Aktivierungsniveaus den Schlaf beeinflussen, in einer Folgestudie zu untersuchen. Wenn sie eine starke ursächliche Beziehung feststellen sollten, könnte die Pupillenbewegung eines Tages verwendet werden, um Störungen wie Schlaflosigkeit und posttraumatische Belastungsstörung oder sogar die Genesung von einem komatösen Patienten zu erkennen.
Wir haben bisher noch nicht herausgefunden, ob die Augen die Fenster zur Seele sind – aber wie die Forschung des Teams zeigt, sind sie auf jeden Fall Fenster zum Gehirn!
