Schlafmangel beeinflusst Gehirnstruktur laut Studie

Schlafmangel kann sich einer Studie zufolge wohl direkt auf die Struktur des Gehirns auswirken. Eine schlaflose Nacht führe offenbar zu verstärkten Verbindungen zwischen Gehirnzellen, berichtet ein Forschungsteam im Fachjournal „PLOS Biology“. Darauf weise eine steigende Menge entsprechender Marker hin.

Viel im Kopf haben – das gilt allgemein als erstrebenswert. Verstärkte Verbindungen zwischen Neuronen im Gehirn machen aber nicht automatisch leistungsfähiger, ein besonders dichtes Netzwerk kann sogar ungünstig sein: Mit mehr Verbindungsstellen zwischen Gehirnzellen – Synapsen genannt – steige der Energiebedarf des Gehirns und es sammelten sich mehr Proteine an, erklärt das Team um David Elmenhorst vom Institut für Neurowissenschaften und Medizin des Forschungszentrums Jülich (FZJ).

Etwa ein Drittel seines Lebens verbringt der Mensch mit Schlafen. Dauerhaft zu wenig Nachtruhe trübt nicht nur die Stimmung, sondern kann auch ernsthafte Folgen für die Gesundheit haben. Chronische Schlafprobleme werden unter anderem mit Depressionen, Übergewicht, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einem geschwächten Immunsystem in Verbindung gebracht.

Unser Gehirn besteht aus etwa 86 Milliarden Nervenzellen. Sie sind nicht gerade dicht vernetzt, im Gegenteil: Weniger als ein Prozent der möglichen Verbindungen zwischen Neuronen werden Forschern zufolge tatsächlich ausgebildet.

Bei Tests an künstlichen neuronalen Netzwerken zeigten Forscher, dass die spärliche Konnektivität die Verarbeitung von Signalen nicht verlangsamt, sondern die Effizienz sogar steigert. Solche Systeme waren zudem robuster und anpassungsfähiger, wie ein Team bereits im Jahr 2025 im Fachmagazin „Frontiers in Neural Circuits“ berichtete.

Die Wissenschaftler um Elmenhorst suchten nun bei 40 Menschen mittels sogenannter Positronen-Emissions-Tomografie (PET) an zwei aufeinanderfolgenden Tagen nach dem Protein SV2A, einem Marker für Synapsen im Gehirn. Die Hälfte der Teilnehmer hatte zuvor eine Nacht lang nicht geschlafen.

Im Schlaf werden Synapsen reduziert

Nach rund 28 Stunden ununterbrochener Wachheit war in mehreren Hirnregionen wie Thalamus und Hippocampus etwas mehr von dem Marker zu finden als zuvor. In der Kontrollgruppe wurde keine Veränderung beobachtet.

Das stütze die Annahme, dass Schlaf wichtig dafür ist, die Balance im Hirnnetzwerk wiederherzustellen. Demnach hieß es: Synapsen werden im Wachzustand verstärkt und im Schlaf wieder reduziert. Nur wichtige Synapsen bleiben bestehen oder werden gestärkt. Solche Wartungsarbeiten passieren Experten zufolge nachts, um – ähnlich wie bei in Randzeiten gewarteten und reparierten U-Bahnen – die Abläufe im Wachzustand nicht zu behindern.

„Schlaf ermöglicht eine synaptische Herunterregulierung, erhält Energie und steigert die Effizienz neuronaler Netzwerke“, schließen die Forscher um Elmenhorst. Die Aussagekraft der Daten habe allerdings Grenzen.

SV2A sei nur ein indirekter Marker, vorerst bleibe darum unklar, ob die beobachteten Veränderungen tatsächlich auf neue Synapsen oder andere Prozesse zurückgehen. Zudem seien die Effekte mit rund zwei bis sechs Prozent relativ klein. Die Annahme werde aber durch anatomische und molekulare Studien an Tieren gestützt.

Wissenschaftler fragen sich seit Langem, warum Menschen und Tiere überhaupt schlafen müssen. Selbst Quallen und Seeanemonen – einfache Tiere ohne Gehirn – schlummern. Mäuse schlafen fünfmal länger als Elefanten, bei Delfinen und Zugvögeln schläft abwechselnd immer nur eine Hirnhälfte, während die andere wacht.

Klar ist inzwischen, dass sich das Nervensystem anders als einst angenommen im Schlaf nicht einfach nur ausruht und weitgehend inaktiv ist. Im Gegenteil, gibt es dort ein sehr umtriebiges Nachtleben.

Als zentral gilt die Festigung von Erinnerungen und Erlerntem. Zudem müssen wahre Berge an Stoffwechselabfällen beseitigt werden, die sich beim Überlegen, Rechnen, Entscheiden und Sonstigem angehäuft haben. Über längere Zeit angehäufte Abfälle wie bestimmte Proteine können zu neurodegenerativen Erkrankungen beitragen.

Vor einigen Jahren wurde bekannt, dass es im Gehirn sogar eine Art Abwassersystem gibt: Neuronen erzeugen elektrische Impulse, die sich zu rhythmischen Wellen verdichten und Liquorflüssigkeit durch das dichte Hirngewebe treiben. Die mit Abfallstoffen angereicherte Flüssigkeit fließt dann in die Lymphgefäße in der Dura mater ab, der äußeren Gewebeschicht, die das Gehirn unter dem Schädel umhüllt.