Biologische Psychologie II

Transkript

1 Nach Erreichen des 4ten Schlafstadiums verweilt ein Mensch dort einige Zeit, bis er dann die Schlafstadien in umgekehrter Reihenfolge durchläuft! Sobald das Schlafstadium 1 erneut erreicht wird, zeigen sich Phänomene, die beim ersten Mal nicht aufgetreten sind: es treten schnelle Augenbewegungen auf (REM) der Tonus der quergestreiften Muskulatur geht verloren Dieser Schlafzyklus wiederholt sich einige Male und dauert jeweils ca. 90min! Es fällt auf, dass die Zeit im Schlafstadium 1 im Verlauf der Nacht zunimmt, während die Zeit im Schlafstadium 4 abnimmt! Es kommt auch gegen Ende des Schlafs zu kurzen Wachphasen, die normalerweise nicht erinnert werden!

2 Außer dem initialen Schlafstadium 1 wird dieses Stadium üblicherweise als REM-Schlaf bezeichnet! Die anderen Stadien werden als Non-REM-Schlaf bezeichnet! Die Stadien 3 und 4 entsprechen dem so genannten Slow-Wave-Sleep (SWS)! REM-Schlaf zeichnet sich außer REM, Tonusverlust und niederamplitudigem und hochfrequentem EEG weiters durch folgende Phänomene aus: Zunahme zerebraler Aktivität! Aktivität des autonomen NS nimmt zu! Blutdruck, Puls und Atmung steigt! Penis bzw. Klitoris sind immer bis zu einem gewissen Grad erigiert! (alle Zustände sind dem Wachsein ähnlich!)

3 REM-Schlaf und Träumen: Alles, außer dem Tonusverlust der quergestreiften Muskulatur deutet darauf hin, dass REM-Schlaf-Episoden emotionsgeladen sind! man begann damit, Probanden inmitten von REM-Schlaf-Episoden zu wecken und sie zu befragen! In 80% der Fälle hat das Aufwecken aus dem REM-Schlaf eine Traumerinnerung zur Folge! In nur 7% der Fälle geschieht dies nach Aufwecken aus einem Non-REM- Schlaf! Die Träume scheinen auch unterschiedlich zu sein zwischen REM-Schlaf und Non-REM-Schlaf! REM-Schlaf-Träume sind eher ganze Geschichten, während Non-REM- Schlaf-Träume eher einzelnen Erfahrungen entsprechen!

4 In weiterer Folge wurden einige verbreitete Vorstellungen über das Träumen überprüft: 5 Beispiele: Werden äußere Reize in einen Traum eingebaut? Ja, das ist möglich! Laufen Träume in Echtzeit ab, oder sind sie nur augenblicklich? Träume scheinen in Echtzeit abzulaufen! Träumen manche Menschen gar nicht? Jeder Mensch hat REM-Phasen und kann auch fast immer von Träumen berichten, wenn er während einer REM-Episode geweckt wird! Zeigen Erektionen Träume mit sexuellem Gehalt an? Muss nicht sein! Auch nicht-sexuelle Träume können von Erektionen begleitet sein! Sogar Babies haben im Schlaf Erektionen! Treten Sprechen im Schlaf (Somniloquie) und Schlafwandeln (Somnambulismus) während des Träumens auf? Nein, diese Phänomene treten am häufigsten im Schlafstadium 4 auf!

5 Neben der bekannten Freudschen Traumdeutung gibt es die alternative Aktivierungs-Synthese-Theorie (Hobson 1989)! Diese Theorie basiert auf der Beobachtung, dass währende des REM-Schlafs viele Schaltkreise des Hirnstamms aktiv werden und den Kortex mit Signalen bombardieren! Diese Signale sollen laut dieser Theorie dem Kortex zufällige Informationen zur Verfügung stellen! Ein Traum ist dann der Versuch des Kortex, aus diesen zufälligen Informationen einen zusammengehörigen Sinn zu machen! Luzide Träume: Es verschwimmt der Unterschied zwischen geträumter und tatsächlicher Realität! Hellwach im Traum!

6 Warum schlafen wir überhaupt? Regenerations-Theorien: Wachsein stört die Homöostase des Körpers und Schlaf stellt diese wieder her! Die verschiedenen Regenerations-Theorien nehmen verschiedene physiologische Störungen als Auslöser an! Alle Regenerations-Theorien nehmen an, dass Müdigkeit durch eine Abweichung von der Homöostase hervorgerufen wird und, dass der Schlaf durch die Wiederherstellung der Homöostase beendet wird! Circadian-Theorien: Schlaf wird durch einen inneren Zeitgeber gesteuert und ist keine Reaktion auf störende Auswirkungen des Wachseins! Der Schlaf schützt uns vor Unfällen und Raubfeinden! Diesen Theorien zufolge sind wir hochgradig motiviert zu schlafen, brauchen aber Schlaf nicht unbedingt, um gesund zu sein! (Reparateur oder strenge Eltern?)

7 Vergleichende Analyse des Schlafes: Alle Säugetiere und Vögel schlafen! Riesenfaultier 20h Katze 14h Schaf 3h Schimpanse 9h Mensch 8h Pferd 2h der Schlaf muss wohl eher eine wichtige physiologische Funktion haben anstatt uns einfach nur vor Unglücksfällen zu bewahren! Außerdem haben verschiedenste Tiere im Schlaf sogar ein erhöhtes Risiko, von Raubtieren erbeutet zu werden, da viele Raubtiere nachtaktiv sind! Manche Meeressäuger schlafen mit jeweils nur einer Gehirnhälfte (z.b. Delphine) Schlafen ist keine höhere menschliche Funktion! Obwohl Schlafen möglicherweise überlebensnotwendig ist, wird es nicht unbedingt in großen Mengen benötigt! Es gibt keinen Zusammenhang zwischen Schlafdauer und Aktivitätsniveau, Körpergröße oder Körpertemperatur!

8 Circadiane Schlafzyklen: Alle 24 Stunden läuft ein Hell-Dunkel-Zyklus ab und die meisten Lebewesen haben sich irgendwie daran angepaßt, indem sie circadiane Rhythmen entwickelt haben! Wie wir wissen gibt es tagaktive und nachtaktive Lebewesen! Alle haben sie aber einen regelmäßigen circadianen Schlaf-Wach-Zyklus! Der Hell-Dunkel-Zyklus steuert circadiane Rhythmen und wird als Zeitgeber bezeichnet! eine künstliche Veränderung des Hell-Dunkel-Zyklus macht es möglich, einen circadianen Zyklus zu verlängern oder zu verkürzen (z.b. 20h!)! Freilaufende circadiane Schlaf-Wach-Zyklen (fehlende Zeitgeber!): Menschen und Tiere halten ihre circadianen Rhythmen bei, selbst wenn es keine zeitlichen Hinweisreize gibt! freilaufende Perioden dauern bei Menschen normalerweise länger als 24h (meist ca. 25h!)!

9 Experiment, um freilaufenden Zyklus zu bestimmen! Obwohl der entsprechende Proband in einer konstanten Umwelt ohne zeitliche Hinweisreize lebte, ging er jeden Tag ca. 1,3 Stunden später schlafen als am Tag zuvor! Der Proband schlief einen ganzen Monat lang nach jeweils ca. 25,3 Stunden ein! Selbst Ratten zeigen freilaufende Perioden von ca. 25 Stunden (auch ohne Lernen!) Interessant: Wenn ein Mensch länger als gewöhnlich wach bleibt, dann schläft er anschließend kürzer!

10 Manche Menschen müssen sich mit bestimmten Störungen der circadianen Rhythmik, mit dem so genannten Jetlag oder der Schichtarbeit, auseinandersetzen! Jetlag: Biologische Psychologie II Beim Jetlag verschieben sich die Zeitgeber, die die circadiane Rhythmik kontrollieren! Ein Flug nach Westen (z.b. nach Kuba!) bedeutet eine Phasenverzögerung des Zeitgebers (Licht), da es z.b. in Havanna im Vergleich zu Wien erst 5 Stunden später dunkel wird! Um sich anzupassen, könnte man vor dem Abflug später schlafen gehen! Ein Flug nach Osten (z.b. auf die Fidschi-Inseln!) bedeutet eine Phasenvorverlagerung des Zeitgebers (Licht), da es dort im Vergleich zu Wien bereits 11 Stunden vorher dunkel wird! Um sich anzupassen, könnte man vor dem Abflug früher schlafen gehen! Da später schlafen zu gehen leichter ist als früher schlafen zu gehen, sind Flüge nach Westen besser zu ertragen als Flüge nach Osten!

11 Weitere Befunde deuten daraufhin, dass bei einem Flug nach Osten frühes intensives Licht am Morgen des ersten Tages die Anpassung an die Phasenvorverlagerung beschleunigt! Ebenso positiv wirkt sich intensives körperliches Training am ersten Morgen nach Ankunft aus! Ein Experiment mit Hamstern deutete auf diesen positiven Effekt intensiven Trainings hin!

12 Schichtarbeit: Da eine Phasenverzögerung normalerweise unproblematischer ist als eine Phasenvorverlagerung, sollten Schichtarbeiter aus ihrer aktuellen Schicht in eine Schicht wechseln, die später am Tag beginnt! dies erhöht die Produktivität und die Arbeitszufriedenheit! Schlafdeprivation: Theorien, die dem Schlaf regenerative Funktionen zuschreiben, sagen voraus, dass Schlafdeprivation physiologische Abläufe und Verhalten stören und, dass diese Störungen immer schlimmer werden, je länger die Wachphasen sind! versäumter Schlaf wird dann nur teilweise nachgeholt! (Geschichten vom abnormen Wachsein: Randy Gardner (1965) und Mrs. Maureen Weston (1977))

13 Auswirkungen von Schlafdeprivation bei Menschen: Eine geringe Deprivation (3 bis 4 Stunden in einer Nacht!) führt zu 3 Effekten: 1) Die Schläfrigkeit nimmt zu (man schläft auch schneller ein, wenn sich eine Schlafgelegenheit bietet!) 2) Schriftliche Stimmungstests zeigen gewisse Beeinträchtigungen! 3) Schlechtes Abschneiden bei Vigilanztests! Nach 2 bis 3 Tagen kontinuierlicher Schlafdeprivation tritt so genannter Mikroschlaf auf! Dieser Mikroschlaf, während dessen die Augenlider zufallen, dauert ca. 2 bis 3 Sekunden! Während eines solchen Mikroschlafs reagieren Probanden kaum auf äußere Reize, obwohl sie sitzen oder gar stehen bleiben! Auswirkungen auf komplexe kognitive und motorische Leistungen sind wenig einheitlich! Alles in Allem eigentlich erstaunlich wenig Beeinträchtigung!

14 Deprivation des REM-Schlafs: Auswirkungen: 1) Mit jeder weiteren Nacht nimmt die Neigung eines Probanden zur Initiierung von REM-Schlaf zu! ein Proband muss daher öfter aufgeweckt werden, um ihn aus dem REM-Schlaf zu holen, je länger er depriviert wird! 2) Es kommt es im Anschluss an eine REM-Schlaf-Deprivation zu einem so genannten REM-Rebound! das bedeutet, dass in den folgenden 2 oder 3 Nächten mehr REM-Schlaf als normalerweise auftritt!

15 Theorien zum REM-Schlaf: 1) REM-Schlaf dient der Aufrechterhaltung der geistigen Gesundheit! 2) REM-Schlaf dient der Aufrechterhaltung eines normalen Motivationsniveaus! 3) REM-Schlaf ist für das Verarbeiten von Erinnerungen notwendig! Einer weiteren, neueren Theorie zufolge erfüllt der REM-Schlaf keine entscheidende Funktion: Die Default-Theorie besagt, dass das Gehirn, wenn körperliche Bedürfnisse zu erfüllen sind, in den Wachzustand schaltet! Wenn keine unmittelbaren Bedürfnisse zu erfüllen sind, dann wechselt das Gehirn in den REM-Schlaf! (Wachzustand und REM-Schlaf sind ja sehr ähnlich!) Nycamp und Kollegen berichten von einer Untersuchung (1998): Probanden wurden aus ihrem REM-Schlaf geweckt, sobald dieser auftrat. Anstatt die Probanden gleich wieder einschlafen zu lassen, wurde jede verlorene REM-Phase durch eine 15 minütige Wachphase ersetzt! Die Probanden waren am nächsten Tage nicht müde, obwohl sie nur 5 Stunden Schlaf hatten!!

16 Schlafdeprivation steigert die Effizienz des Schlafs: Menschen, die unter Schlafentzug leiden, werden zu effizienteren Schläfern, da sich der Anteil an SWS erhöht! deshalb hat vermutlich der SWS regenerative Funktionen! Dazu gibt es 6 nennenswerte Befunde: 1) Nach einer Schlafdeprivationsphase holen Probanden hauptsächlich den verlorenen Teil des Schlafstadiums 4 nach! 2) Dass EEG eines Menschen weist nach einer Schlafdeprivationsphase einen höheren Anteil langsamer Wellen auf! 3) Kurzschläfer haben normalerweise genauso viel SWS wie Langschläfer! 4) Im EEG von Probanden, die nach einer durchgeschlafenen Nacht ein weiteres Nickerchen machen, treten kaum langsame Wellen auf und die Dauer des folgenden Nachtschlafs wird nicht reduziert! 5) Probanden, die ihre Schlafdauer reduzieren, verbringen weniger Zeit in den Stadien 1 und 2, während die Dauer des SWS ungefähr gleich bleibt! 6) Das wiederholte Wecken aus dem REM-Schlaf führt kaum zu Müdigkeit, während wiederholtes Wecken aus dem SWS gravierende Folgen hat!

17 4 wichtige Gehirnbereiche für den Schlaf: Bereits im frühen 20.Jhdt. Entdeckte ein Wiener Neurologe (Baron Constantin von Economo), dass der posteriore Hypothalamus (Gehirnbereich1) den Wachzustand fördert, während der anteriore Hypothalamus (Gehirnbereich2) den Schlaf fördert! Läsionsstudien an Tieren haben diese Entdeckung bestätigt!

18 Das retikuläre Aktivierungssystem (Gehirnbereich3): Experiment von Bremer (1936): Der Hirnstamm von Katzen wurde zwischen den colliculi inferiores und den colliculi superiores durchtrennt (isoliertes Vorderhirn!) das kortikale EEG dieser Katzen zeigte beinahe ununterbrochen SWS! 1937 folgte eine Arbeit, im Rahmen derer einer anderen Gruppe von Katzen der kaudale Hirnstamm durchtrennt wurde, sodass das gesamte Gehirn vom Rückenmark getrennt war! der normale Schlaf-Wach-Zyklus war nicht beeinträchtigt! irgendwo dazwischen muss also eine wichtige Struktur für den Wachzustand sein! die Formatio reticularis!!

19 Moruzzi und Magoun (1949) schlugen aufgrund zahlreicher Befunde vor, dass ein niedriges Aktivitätsniveau in der Formatio reticularis Schlaf hervorruft, während ein hohes Aktivitätsniveau Wachheit produziert! die Formatio reticularis wird daher allgemein als Retikuläres Aktivierungssystem bezeichnet! (die Aufrechterhaltung des Wachzustandes ist allerdings nur eine von mehreren Funktionen der zahlreichen Kerne der Formatio reticularis!) Retikuläre Kerne und REM-Schlaf: Der vierte für den Schlaf wichtige Gehirnbereich ist ein Teil der kaudalen Formatio reticularis (Wachzustand und REM!). Verschiedene Kerne tragen verschiedenes bei: - Reduktion der quergestreiften Muskulatur - EEG-Desynchronisation - Schnelle Augenbewegungen usw.

20 Bereiche, die die verschiedenen physiologischen Charakeristika des REM- Schlafs kontrollieren!

21 Die circadiane Uhr: Die circadiane Uhr entspricht einem internen Zeitgeber! (Schlaf-Wach-Zyklus besteht auch bei Abwesenheit zeitlicher Hinweisreize der Umwelt; siehe freilaufender Zyklus ) Die circadiane Uhr befindet sich im Nucleus suprachiasmaticus (NSC)!!! Der Nucleus suprachiasmaticus ist die wichtigste circadiane Uhr, aber nicht die einzige! Diese Behauptung beruht auf der Tatsache, dass nicht alle Umweltreize ihre Fähigkeit verlieren, circadiane Rhythmen zu synchronisieren, wenn der NSC lädiert ist! Die Mechanismen der Synchronisation: Visuelle Axone zweigen in der Nähe des Chiasma opticum ab und führen über den Tractus retinohypothalamicus zum Nucleus suprachiasmaticus!

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23 Sehr interessant: Überraschenderweise kann Licht circadiane Zyklen steuern, auch, wenn keine Stäbchen und Zapfen vorhanden sind! (transgene Mäuse ohne Sehzellen) Welche Rezeptoren liefern dann den Input, welcher über den Tractus retinohypothalamicus die Zyklen steuert? die entsprechenden Rezeptoren sind eine seltene Art von retinalen Ganglienzellen mit charakteristischen funktionellen Eigenschaften! Eine recht neue Erkenntnis!!

24 diese retinalen Ganglienzellen haben als ursprüngliche Photorezeptoren die Fähigkeit verloren, schnell auf rasche Helligkeitsveränderungen zu reagieren, zugunsten der Fähigkeit, auf langsame Veränderungen empfindlich zu sein! diese Funktion spielt auch eine Rolle bei der Anpasung der Pupillengröße! Danke für die Aufmerksamkeit und einen wunderschönen Tag noch!