Serie: Ein Tag im Leben unseres Körpers

Während wir ruhig im Bett liegen und schlafen, erledigt unser Körper hochkomplexe Wartungsarbeiten, und das Gehirn läuft auf Hochtouren: Es ordnet, löscht und archiviert die Erlebnisse des Tages – und beschert uns kreative Lösungen für anstehende Probleme.

Zweiundzwanzig Uhr siebenundvierzig. Die Nacht beginnt früh in Deutschland. Um viertel vor elf geht der Bundesbürger im Schnitt zu Bett. Fünfzehn Minuten später, um 23.02 Uhr, ist er bereits eingeschlafen. Ruhig atmend und völlig entspannt liegt er in den Kissen, fast wie bewusstlos. Von außen betrachtet hat es den Anschein, als seien alle körpereigenen Funktionen auf ein absolutes Minimum heruntergefahren. Jahrhundertelang hat man deshalb angenommen, dass auch unser Gehirn im Schlaf abschaltet.

Der Schlaf galt bis weit ins 20. Jahrhundert hinein als eine Art passiver Schwebezustand der geistigen Aktivität. Heute wissen wir, dass das Gegenteil der Fall ist: Nicht nur unser Organismus läuft nachts auf Hochtouren, auch das Gehirn ist alles andere als abwesend. Während die Aktivität in einigen Hirnregionen im Vergleich zum Tag vielleicht abnimmt, steigt sie in anderen an. Selbst im Tiefschlaf, wenn »das Bewusstsein völlig ausgelöscht« ist, so J. Allan Hobson von der Harvard Medical School, »ist das Gehirn immer noch zu rund 80 Prozent aktiv und daher zu einer aufwendigen Informationsverarbeitung fähig«.

Dass wir abends zur gewohnten Bettzeit einschlafen, dafür sorgt in erster Linie das Schlafhormon Melatonin. Ab Einbruch der Dunkelheit wird es in der Zirbeldrüse, einem Teil des Zwischenhirns, gebildet. Die Melatoninausschüttung steigt in den Abendstunden an, erreicht nachts gegen drei Uhr einen Höhepunkt und fällt dann wieder kontinuierlich ab. Sieben Stunden schläft der erwachsene Deutsche im Schnitt, wobei sich Tiefe und Qualität des Schlafs von Mensch zu Mensch und auch je nach Lebensalter unterscheiden. Doch das Schlafmuster bleibt stets mehr oder weniger dasselbe: vier oder fünf Zyklen, jeder rund anderthalb Stunden lang, alternierend zwischen ruhigem, tiefem Schlaf und dem aktiven sogenannten REM-Schlaf.

Während des REM-Schlafs (»Rapid Eye Movement«) bewegen sich die Augen rasch hin und her, und das Gehirn arbeitet genauso rastlos wie im wachen Zustand. Versuche haben gezeigt, dass viele Regionen einschließlich des Gefühlszentrums im Gehirn in dieser Schlafphase hochaktiv sind. Andere Bereiche, die tagsüber eintreffende Sinnesreize bearbeiten, ruhen dagegen zum großen Teil. Der Körper befindet sich in einer merkwürdigen Verfassung: Die Muskeln sind wie gelähmt. Das Gehirn sendet zwar aktivierende Reize aus, unterbindet aber gleichzeitig die Muskelbewegungen. Nur gelegentlich unterbricht ein Zucken die Starre. Atmung und Herzschlag variieren ähnlich stark wie im Wachzustand, der Blutdruck steigt, und die Temperaturkontrolle ist eingeschränkt. Menschen, die während des REM-Schlafs geweckt werden, berichten fast immer von lebhaften, bizarren Träumen.

Die anderen Schlafstadien werden der Einfachheit halber als Non-REM-Schlaf zusammengefasst. In den Stadien I (während des Einnickens) und II ist der Schlaf noch leicht. Stufenweise schalten sich verschiedene neuronale Netze im Gehirn ab, insbesondere die Regionen, die für die Weiterleitung von Sinnesreizen zuständig sind. Die Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen der Großhirnrinde verändert sich, das Bewusstsein schwindet. Die Stadien III und IV gelten als Tiefschlaf. Langwellige Hirnströme mit großer Amplitude laufen in diesen Phasen durch den Kopf. Die starken Ausschläge entstehen dadurch, dass größere Gruppen von Neuronen im Gleichtakt schwingen und sich die elektrische Aktivität der einzelnen Neuronen addiert.

Der Stoffwechsel des Gehirns unterscheidet sich drastisch vom Wachsein. Wachstumshormone werden ausgeschüttet, die Atmung ist ruhig, die Muskeln sind entspannt. Im Tiefschlaf schottet sich das Gehirn besonders wirkungsvoll von der Außenwelt ab. Schlafende sind jetzt nur schwer zu wecken. Auch während des Tiefschlafs treten Träume auf. Sie ähneln allerdings eher Gedanken als jenen fantastischen Traumerlebnissen, die für den REM-Schlaf typisch sind.

01:00 Uhr nachts. Um diese Zeit haben die meisten Menschen ihre erste Tiefschlafphase abgeschlossen und erleben eine ausgedehnte Traumphase. In der ersten Nachthälfte herrscht der Tiefschlaf vor, später der REM- sowie der leichte Non-REM-Schlaf (Stadium II). Etwa ein Fünftel der gesamten Schlafenszeit verbringt der Mensch im REM-Schlaf. Der Sinn dieser komplexen Schlafarchitektur gibt den Forschern allerdings noch Rätsel auf. Ohnehin ist der Zweck der nächtlichen Ruhe bis heute geheimnisumwittert. Warum schläft der Mensch? Weshalb verbringt er nahezu ein Drittel seines Lebens (im Durchschnitt 25 Jahre) in einem passiven, unproduktiven und weitgehend schutzlosen Zustand? Dieses Rätsel der Natur versuchen Wissenschaftler und Philosophen seit Jahrtausenden zu ergründen. »Es ist wahrscheinlich die größte offene Frage der Biologie«, sagt Allan Rechtschaffen, emeritierter Psychiatrieprofessor an der University of Chicago und ein Pionier der Schlafforschung. Eines aber steht für ihn fest: »Schlaf erfüllt eine absolut lebensnotwendige Aufgabe, sonst wäre er der größte Fehler, der im Evolutionsprozess je unterlaufen ist.«

Die moderne Schlafforschung geht davon aus, dass die Nachtruhe nicht allein der bloßen Regeneration von Körper und Geist dient. Denn dazu wäre es nicht notwendig, das Bewusstsein so komplett abzuschalten – zumal jedes Lebewesen in diesem Ohnmachtszustand seinen Feinden wehrlos ausgeliefert ist. Heute häufen sich die Belege dafür, dass Schlaf für effektives Lernen und die anschließende Bildung von Gedächtniseinträgen entscheidend wichtig ist, dass das schlafende Gehirn Informationen verarbeitet, sortiert und speichert, die es während des Tages gesammelt hat. Interessant ist in diesem Zusammenhang eine Studie, die dafür spricht, dass Schlaf nicht nur unser Gehirn erfrischt oder das, was wir bereits wissen, verstärkt: Er verhilft uns möglicherweise sogar zu neuen Einsichten. Ein Team unter Führung von Ullrich Wagner an der Universität Lübeck hat experimentell belegt, dass Schlaf nicht nur aktuelle Erinnerungen konsolidiert; indem er die Weise verändert, wie Erinnerungen im Gehirn strukturiert sind, könnte er auch bahnbrechendes Denken und kreative Lösungen für komplexe Probleme unterstützen.

Im Jahr 2004 entschloss sich Wagners Team, diese Kreativitätstheorie zu untersuchen, indem es Versuchspersonen eine Aufgabe präsentierte, die eine logische Herausforderung darstellte. Die Versuchspersonen sollten eine Serie von Folgen aus acht Ziffern in neue Folgen umwandeln, und zwar mithilfe von zwei Regeln über die Paarung der Ziffern, und dann so rasch wie möglich die letzte Zahl in der neuen Folge ableiten. Sie erfuhren nicht, dass es eine verborgene dritte Regel gab, die eine rasche Abkürzung zur richtigen Antwort darstellte. Die Versuchspersonen trainierten die Aufgabe, wurden anschließend getestet und hatten eine Pause von acht Stunden, bevor der Test wiederholt wurde.

Die eine Gruppe schlief in dieser Zeit, die andere blieb wach. Von den Schläfern entdeckten anschließend 60 Prozent die Abkürzung – mehr als doppelt so viele wie in der Gruppe, die wach geblieben war. Die Anwendung der verborgenen Regel konnte nicht auf Übung zurückgeführt werden, schloss Wagner, sondern musste im Schlaf aufgetaucht sein, als Elemente der trainierten Aufgabe neu angeordnet wurden. Wenn unser Gehirn im Schlaf unsere Erinnerungen von »frisch gespeichert« zu »permanent« verschiebt, reorganisiert es sie; diese Neuanordnung von Gedächtnisinhalten erleichtert neue Einsichten. Der beste Weg, mit einem Problem fertig zu werden, meint Wagner, besteht daher wohl darin, es vor dem Zubettgehen im Kopf durchzuspielen und es dann einfach zu überschlafen.

03:00 Uhr nachts. Die Mitte der Nacht. Eigentlich sollten wir nun tief und sanft schlummern. Doch diejenigen unter uns, die an Schlafstörungen leiden, fürchten diese Stunde. Nachdem sie die ersten Tiefschlafphasen hinter sich haben, liegen jetzt viele wach, wälzen sich hin und her. In der angelsächsischen und skandinavischen Welt nennt man sie auch die Stunde des Wolfs – die Zeit, in der man nicht zur Ruhe kommt, weil man sich über dieses und jenes Sorgen macht. Gedanken, die vom Licht und den Ablenkungen des Tages ferngehalten wurden, kommen jetzt mit übergroßer Macht zurück. »In der wahren, dunklen Nacht der Seele ist es immer drei Uhr morgens«, schrieb F. Scott Fitzgerald.

Fest steht, dass Körpertemperatur, Blutdruck und Stimmung um diese Zeit auf einem Tiefpunkt angekommen sind. Es ist die Spitzenzeit für Fehler in der Nachtschicht, für Auto- und Lastwagenunfälle, für Stauungsinsuffizienz des Herzens und Magengeschwürkrisen, für Knochenabbau und den plötzlichen Kindstod, für Migränekopfschmerzen und Asthmaattacken. Zwischen drei und vier Uhr nachts wird am häufigsten gestorben, ganz gleich, aus welchem Grund. Doch es gibt auch gute Nachrichten: Zwischen vier und sechs Uhr morgens kommen die meisten Babys zur Welt. Wissenschaftler sehen dieses Phänomen als ein Erbe der Steinzeit – die Kleinen erblickten das Licht der Welt, wenn sich die Mütter im Schutz ihrer Höhle aufhielten.

Der ewige Zyklus des Lebens: Gegen Ende der Nacht, in den frühen Morgenstunden, beginnt auch unser Körper sich wieder auf einen neuen Tag vor­zubereiten. Die Produktion des Schlafhormons Melatonin geht zurück. Allmählich wird der Kreislauf wieder angekurbelt, der Cortisol- und Blutzuckerspiegel steigen an. Die vielen komplexen und faszinierenden Ereignisse, die im Lauf von 24 Stunden in unserem Körper ablaufen, nehmen einen neuen Anfang. »Unser Körper ist wie eine Uhr«, schrieb der Gelehrte Robert Burton schon im Jahr 1621.

Die moderne Wissenschaft hat belegt, wie recht er mit dieser Einschätzung hatte. Der menschliche Körper verfügt über ein ganzes Arsenal an inneren Uhren, die unser Leben messen. Diese Zeitmesser ticken in einer »Master«-Uhr im Gehirn und in jeder einzelnen Zelle unseres Körpers. Sie steuern die tägliche Anpassung einer großen Zahl von körperlichen Funktionen, vom Arbeitsablauf einzelner Gene bis zu komplexen Verhaltensweisen – wie konzentriert wir unsere Arbeit tun, was wir im Sport leisten und wie gut wir die Drinks auf der abendlichen Party vertragen. Wenn Sie Ihre Handlungen zeitlich so abstimmen, dass sie mit diesen Rhythmen einhergehen, können Sie Ihre Leistungsfähigkeit bei einer Konferenz oder den Spaß beim Sex maximieren. Wenn Sie ihnen trotzen, machen Sie sich dass Leben unnötig schwer.

Viele geniale Ideen kommen in der Nacht

»Den Seinen gibt‘s der Herr im Schlaf«, so heißt es schon im Alten Testament. Große Künstler haben oft erzählt, dass ihnen geniale Ideen nachts kamen. Robert Louis Stevenson will die entscheidenden Szenen seiner Erzählung »Der seltsame Fall des Dr. Jekyll und Mr Hyde« zunächst geträumt haben: »Ich hatte schon lange versucht, eine Geschichte ... über dieses seltsame Gefühl eines Mannes zu schreiben, der sich als Doppelwesen empfindet«, schrieb er. »Zwei Tage lang zerbrach ich mir den Kopf über einen geeigneten Plot. In der zweiten Nacht träumte ich die Szene am Fenster und danach eine Szene, in zwei geteilt, in der Hyde, der wegen eines Verbrechens verfolgt wird, das Pulver nimmt und sich in Gegenwart seiner Verfolger verwandelt.« Auch die Wissenschaft kennt Geschichten über Entdeckungen, die im Schlaf geschahen.

Der Chemiker Friedrich August Kekulé brütete über der geheimnisvollen Struktur von Benzolen, die in flüchtigen Ölen und Gewürzen vorkommen. Er drehte seinen Stuhl zum Feuer und nickte ein. »Die Atome gaukelten vor meinen Augen«, erinnerte er sich. »Lange Reihen ... alles in Bewegung, schlangenartig sich windend und drehend. Eine der Schlangen erfasste den eigenen Schwanz, und höhnisch wirbelte das Gebilde vor meinen Augen.« Im Traum von der Schlange, die sich in den Schwanz beißt, lag des Rätsels Lösung: Benzol hat eine Ringstruktur.

Leben nach der inneren Uhr:

Die Nacht

Wer dem Rhythmus des eigenen Körpers folgt, kommt besser durch den Tag – und durch die Nacht:

23:00 Der Melatoninspiegel steigt, die Müdigkeit siegt: Um diese Zeit fallen der Mehrheit der Deutschen die Augen zu. Der Körper ist jetzt auf Ruhe und Regeneration eingestellt, die Körpertemperatur sinkt.

24:00 Um Mitternacht beginnt der Schönheitsschlaf. Haut und Haare regenerieren sich nun am besten, denn der Körper schüttet Wachstumshormone aus, die für die Zellerneuerung sorgen.

01:00 Das Immunsystem läuft auf Hochtouren. Schnupfen, Fieber und andere Krankheiten werden jetzt besonders aktiv bekämpft – ihre Symptome machen sich deshalb um diese Zeit auch besonders bemerkbar.

03:00 Statistisch gesehen ist die Zeit gegen drei Uhr morgens mit viel Dramatik behaftet: Es sterben mehr Menschen am frühen Morgen, aber es werden auch die meisten Geburten registriert. Wer nachts arbeitet oder am Steuer sitzt, läuft größere Gefahr, Fehler zu begehen.

04:00 Der Blutdruck ist auf einen Tiefstand abgesackt, auch die Körpertemperatur ist jetzt mit 36,1 Grad Celsius am niedrigsten.

05:00 Der Körper bereitet sich langsam auf das Aufwachen vor: Das Stresshormon Cortisol wird produziert, die Energieproduktion wird hochgefahren. In der Folge steigt auch die Körpertemperatur wieder an.