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Was verändert sich in meinem Organismus, wenn ich nicht schlafe – nach 24, 36 oder 72 Stunden? Wann wird Wachbleiben tödlich? Warum ist der Schlaf eigentlich so lebensnotwendig? Die neuesten Erkenntnisse der Forscher ...
Ohne Luft, Wasser und Nahrung ist menschliches Leben unmöglich. So weit, so klar. Aber in dieser Liga der Grundelemente des Überlebens gibt es noch ein viertes, das genauso wichtig ist – und das, obwohl wir es weder atmen noch essen oder trinken können, sondern selbst erzeugen: Schlaf.
Interessanterweise belegt Schlaf auf der Überlebensskala sogar den dritten Platz: Ohne Sauerstoff bzw. Atemluft sterben wir nach durchschnittlich fünf Minuten. Bekommen wir kein Wasser, tritt nach spätestens vier bis fünf Tagen der Tod durch die Austrocknung des Körpers ein. Ohne Nahrung können wir etwa 60 Tage durchstehen. Dann erst wird der Mangel an Nährstoffen so groß, dass überlebenswichtige Organe nicht mehr funktionieren. Schlafentzug kann einen Menschen bereits nach 14 Tagen töten...
Was macht Schlaf so unentbehrlich und Schlafentzug zu einem der größten Feinde des Organismus? Und was passiert mit mir, wenn ich die körpereigenen Schlafsignale ignoriere und über einen längeren Zeitraum, über mehrere Tage wach bleibe? Schlafforscher, sogenannte Somnologen, haben jetzt Antworten auf diese Fragen gefunden.
Die Anatomie des Schlafentzugs
Es beginnt ganz harmlos mit großer Müdigkeit. Typischerweise setzt sie zwischen drei und fünf Uhr morgens in der ersten schlaflosen Nacht ein. Der Grund dafür ist die Ausschüttung verschiedener Botenstoffe im Gehirn, die signalisieren, dass jetzt Schlaf benötigt wird. Ist diese Phase überwunden, beginnt der eigentliche Schlafentzug. Die Körperchemie verändert sich. Es kommt zu einer ganzen Kaskade physiologischer und neurologischer Fehlfunktionen und Systemausfälle. Ein Gefühl der Euphorie täuscht zunächst darüber hinweg. Denn das Gefühlszentrum wird stärker als gewöhnlich durchblutet. Der Erfolg des Wachbleibens wird dort als positiv verbucht, sodass Glückshormone ausgeschüttet werden.
Negative Auswirkungen des Schlafentzugs machen sich schnell bemerkbar
Doch diese Phase geht schnell vorüber, und die negativen körperlichen Auswirkungen machen sich bemerkbar. Schon nach einem Tag sinkt die Körpertemperatur leicht ab, man fühlt sich unterkühlt. Der Herzschlag beschleunigt sich, das Immunsystem beginnt die Leistung herunterzufahren, indem es weniger weiße Blutkörperchen produziert. Auch neurologische Konsequenzen werden jetzt spürbar: Das sogenannte Default Mode Network, ein Bereich, der für die Hirnaktivität ohne Außenreize zuständig ist, gerät aus dem Takt. Das bedeutet, dass sich Fehler in den Signalaufbau und -abbau einschleichen. Die Folge: Das Kurzzeitgedächtnis funktioniert nur noch mit etwa 60 Prozent Leistung. Bei Anbruch der zweiten Nacht ohne Schlaf nehmen die physiologischen Effekte des Entzugs weiter zu.
Schlafentzug lässt die Reaktionszeit sinken
Reaktionszeit und Körperbeherrschung sinken auf ein Niveau, als habe man 0,85 Promille Alkohol im Blut, und der Blutdruck steigt. Dadurch schwillt das Gesicht an und wirkt aufgedunsen. Nach zwei Tagen treten Muskeln und Gehirn in die Erschöpfungsphase ein. Es kommt erstmals zu Mikro-Schlaf-Zuständen, auch Sekundenschlaf genannt. In diesem Stadium dauert er in der Regel nur zwischen ein und drei Sekunden – später bis zu sechs Sekunden. Testpersonen bestreiten so gut wie immer, geschlafen zu haben, aber die Aufzeichnungen ihrer Hirnströme verraten die Schläfer: Für einen geringen Zeitraum überlagern Theta- und Deltawellen – die im Schlaf vorherrschenden Hirnströme – die Alpha- und Betawellen des Wachzustands. Das Gehirn erzwingt sozusagen eine kurze Erholungsphase, die sich ausschließlich durch die Messung der Gehirnwellen mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) nachweisen lässt. Der Betroffene schläft mit offenen Augen. Mikro-Schlaf ist ein erstes Zeichen, dass Körper und Gehirn vor dem Schlafentzug kapitulieren. Wer noch länger wach bleibt, bewegt sich auf eine Phase zu, in der es jederzeit zu plötzlichen Zuständen wie im Drogenrausch kommen kann, denn die Signalübertragung im Gehirn produziert nun immer mehr Fehler.
Vier Tage bis zum zweiten Ich
"Wow, die letzten 20 Minuten waren spannender als die letzten 25 Jahre", gab Tony Rright nach der vierten Nacht seines Schlafentzugs zu Protokoll. "Als hätte sich eine Tür in meinem Kopf einen Spaltbreit geöffnet, von deren Existenz ich zuvor noch nie etwas bemerkt hatte." Tony Right kam sich vor wie auf einem Drogentrip mit Halluzinationen und Euphorie-Ausbrüchen. Der Brite hatte insgesamt 266 Stunden wach verbracht. In diesem lebensgefährlichen Zustand waren die Hirnfunktionen letztlich so stark beeinträchtigt, dass sein Bewusstsein nicht mehr wahrnehmen konnte, wie knapp er an der Schwelle zu einem Kollaps stand.
Schlafentzug ändert das gesamte Verhalten
Bis dahin galt Randy Gardner als Wachrekordhalter mit 264 Stunden ohne Schlaf. Der 17-jährige Schüler hatte 1965 das Experiment unter der Aufsicht eines Somnologen und eines Militärarztes durchgeführt. Nachdem er vier Tage nicht geschlafen hatte, stellten die Forscher fest, wie sich sein gesamtes Verhalten änderte. Randy wurde zunehmend gereizter und aggressiver. "Es gab nur noch Tiefpunkte. Als würde jemand mein Gehirn mit Sandpapier bearbeiten", beschreibt er den Zustand. Für einen kurzen Zeitraum hielt sich der schmale, hellhäutige Schüler sogar für den damals bekannten farbigen Football-Star Paul Lowe. Somnologen wie David Kriston, Direktor des Schlafforschungszentrums der US-Army, sind die dramatischen Auswirkungen eines langen Schlafentzugs bekannt. Genau aus diesem Grund erforschen sie die Geheimnisse des Schlafs. Denn gerade Soldaten müssen – ähnlich wie Astronauten oder Ärzte – häufig unter Schlafmangel hochkomplexe Aufgaben meistern.
Beim Militär gehört der Schlafentzug quasi zur Grundausbildung
Besonders bei der US-Army werden häufig Experimente mit Soldaten durchgeführt. Denn Kampftruppen geraten immer wieder in Situationen, in denen die Soldaten tagelang keine Möglichkeit haben zu schlafen oder über Wochen hinweg mit sehr wenig Schlaf auskommen müssen. Daher muss das Schlafbedürfnis verringert werden, will man die Leistungsfähigkeit im Einsatz erhöhen. Denn die körperlichen und psychischen Reaktionen auf Schlafentzug können zu hohen Verlusten durch taktische Fehler und Friendly Fire (Beschuss durch eigene Truppen) führen. Laut einer Pentagon-Studie würde bereits eine leichte Senkung des Schlafbedürfnisses die Performance der Soldaten um 20 Prozent verbessern.
Ist Wachbleiben trainierbar? Die unsichtbare Waffe der US-Army
Ließe sich der Schlaf auf zwei Stunden täglich reduzieren, könnte sogar die gesamte Truppenstärke der US-Army ohne Leistungsverlust um 40 Prozent abgebaut werden. Gleichzeitig entwickeln Militärstrategen bereits seit dem Zweiten Weltkrieg Taktiken, die den Gegner am Schlafen hindern sollen, wie beispielsweise Scheinangriffe bei Nacht. "Schlaf ist so etwas wie die unsichtbare Geheimwaffe der US-Army", sagt Kriston. Wer das eigene und das gegnerische Schlafverhalten beherrscht, wird auf dem Schlachtfeld immer einen Vorteil haben.
Aber lässt sich das Bedürfnis nach Nachtruhe überhaupt regulieren? "Dafür müsste man die innere Uhr des Menschen überlisten", so der Schlafforscher Matthew P. Walker. Und es gibt tatsächlich erste Anzeichen, dass das möglich sein könnte. In jedem Menschen laufen gleichzeitig eine ganze Reihe verschiedener Uhren. Die meisten davon ticken in Zyklen, wie ein gewöhnlicher Zeitmesser. Über 100 biologische Uhren regeln nicht nur hormonelle oder immunologische Veränderungen, sondern auch kleine Sekundenzyklen wie Augenblinzeln und Atmen bis hin zu jahreszeitlichen Kreisläufen wie der Fettspeicherung. Die meisten Zyklen sind jedoch circadian, das heißt, sie wiederholen sich etwa alle 24 Stunden.
Aber wie funktionieren diese Uhren eigentlich? "Es gibt eine Hauptuhr und Nebenuhren. Die Hauptuhr, also der Dirigent des Uhrenorchesters im Menschen, sitzt im Gehirn. Dort befindet sich eine Ansammlung von Nervenzellen, der Suprachiasmatische Nukleus, kurz SCN. Diese Uhr tickt völlig autonom", erklärt Hans-Werner Korf, Direktor des Chronomedizinischen Instituts der Universität Frankfurt am Main. Der natürliche Zyklus dieser inneren Uhr beträgt rund 25 Stunden, wird aber durch die Sonne täglich auf 24 Stunden "justiert". Auch durch geschlossene Augen gelangt der Lichtimpuls in die optischen Fasern des Sehnervs und signalisiert damit den Beginn des Tageszyklus. Gleichzeitig hemmt das Licht die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin in der Zirbeldrüse. Mit dem Zyklus der Hauptuhr stimmt auch die tägliche Temperaturschwankung des Körpers überein: Beim gesunden Menschen ist die Temperatur am niedrigsten, wenn die Melatoninausschüttung ihren Höhepunkt erreicht – also abends. So erschaffen beide Zyklen zusammen das Schlafbedürfnis. Erste Manipulationsversuche mit künstlich verkürzten Tag-Nacht-Zyklen haben allerdings gezeigt, dass sich die Justierung der 25-Stunden-Uhr beeinflussen lässt. "Die körperlichen und physischen Auswirkungen müssen jedoch erst noch untersucht werden", sagt Schlafforscher Alexander Borbély.
Aber warum schlafen wir überhaupt?
Die meisten Wissenschaftler sind der Ansicht, dass wir Schlaf zur Regeneration des Körpers und zur "Formatierung" des Gehirns brauchen. Schlafen wir zu wenig oder überhaupt nicht, werden am Tag wahrgenommene Sinnesreize und Gefühle nicht verarbeitet und in den vorgesehenen Speicherregionen abgelegt. Schlafentzug ist daher nicht nur eine der größten Fehlerquellen, sondern auch einer der schlimmsten Feinde des Gehirns und des Organismus.
Wenn Schlafentzug gefährlich wird ...
Nach 96 Stunden gilt Schlafentzug als Folter, denn spätestens zu diesem Zeitpunkt haben alle körperlichen und psychischen Reaktionen eingesetzt. Ab jetzt können zudem Langzeitfolgen wie dauerhafte Schlafstörungen und Persönlichkeitsveränderungen eintreten. Tödlich wird der Dauer-Wachzustand nach etwa zehn bis 14 Tagen.
Macht Schlafentzug aggressiv?
Schon nach etwa 24 Stunden Schlafentzug wird die Amygdala, das Gefühlszentrum, bis zu 60 Prozent stärker durchblutet als üblich. Außerdem koppelt sich mit dem medialen Präfrontalkortex (mPFC) das rationale Kontrollzentrum ab. Dadurch werden negative Gefühle stärker empfunden und – nicht vom Kontrollzentrum gefiltert – ausgelebt. Ungewöhnlich hohe Aggressivität ist häufig das Resultat.