Wenn wir träumen, passiert etwas Mysteriöses in unserem Gehirn – wir erleben etwas Ähnliches wie Wachsein, und doch auch ganz anderes als Wachsein, und Wissenschaftler versuchen immer noch herauszufinden, was genau in diesem Zwischenzustand vor sich geht.
Nun wurde ein weiterer Hinweis entdeckt. Eine neue Studie hat herausgefunden, dass ein entscheidendes Merkmal des Bewusstseins – die Fähigkeit, Geräusche wahrzunehmen oder sie zu identifizieren – tatsächlich ausgeschaltet wird, während wir schlafen, und es könnte uns helfen, herauszufinden, wie unser Gehirn träumt.
Es ist nicht einfach, das Gehirn von lebenden Menschen sowohl im Wachzustand als auch im Schlaf zu kartieren – nur wenige von uns würden sich wünschen, dass Elektroden während ihrer täglichen Aktivitäten in unseren Schädel implantiert werden – aber hier nutzte das Team die medizinische Forschung, die an Epilepsiepatienten durchgeführt wurde .
„Wir konnten ein spezielles medizinisches Verfahren anwenden, bei dem Elektroden in das Gehirn von Epilepsiepatienten implantiert wurden, um die Aktivität in verschiedenen Teilen ihres Gehirns zu Diagnose- und Behandlungszwecken zu überwachen“, sagt der Neurowissenschaftler Yuval Nir von der Universität Tel Aviv in Israel.
„Die Patienten erklärten sich freiwillig bereit, bei der Untersuchung der Reaktion des Gehirns auf auditive Stimulation im Wachzustand im Vergleich zum Schlaf zu helfen.“
Die Elektroden ermöglichten den Forschern, die Unterschiede in der Reaktion der Großhirnrinde in verschiedenen Schlafstadien der Patienten im Wachzustand zu sehen – bis hin zu einzelnen Neuronen.
Für die Zwecke der Studie spielten die Forscher eine Vielzahl von Geräuschen über Lautsprecher an den Betten der Freiwilligen ab. Über einen Zeitraum von acht Jahren wurden Daten von über 700 Neuronen (etwa 50 pro Patient) gesammelt.
Während die Reaktion des Gehirns auf Geräusche während des Schlafs weitgehend eingeschaltet blieb, stieg das Niveau der Alpha-Beta-Wellen an – Wellen, die mit Aufmerksamkeit und Erwartung verbunden sind. Es scheint, dass eingehende Geräusche analysiert, aber nicht an das Bewusstsein weitergegeben werden.
Dies widerspricht dem bisherigen Denken: Während des Schlafs klingen geräuschbezogene Signale im Gehirn schnell ab. Tatsächlich bleiben sie stärker und reichhaltiger als wir dachten, es gibt nur einen signifikanten Unterschied in der Art und Weise, wie sie verarbeitet werden, während wir dösen.
„Die Stärke der Gehirnreaktion während des Schlafs war der im Wachzustand beobachteten Reaktion ähnlich, bis auf ein spezifisches Merkmal, bei dem ein dramatischer Unterschied festgestellt wurde: das Aktivitätsniveau von Alpha-Beta-Wellen“, sagt die Erstautorin, Neurowissenschaftlerin Hanna Hayat. von der Universität Tel Aviv.
Diese Alpha-Beta-Wellen (10–30 Hz) werden durch Feedback von höher oben im Gehirn gesteuert – dieses Feedback (einschließlich ob Klänge neu sind oder nicht) hilft unserem Verstand herauszufinden, welche Klänge wichtig sind und gehört werden müssen.
Eine ähnliche Aufwärtsverschiebung der Alpha-Beta-Wellenmuster wurde zuvor bei Patienten unter Anästhesie beobachtet, aber nicht bei schlafenden Menschen. Die Forscher beschreiben es als eine Möglichkeit, das „faszinierende Rätsel“ zu verstehen, wie sich das bewusste Gehirn vom unbewussten Gehirn unterscheidet.
Damit steht den Wissenschaftlern auch eine quantitative und verlässliche Methode zur Verfügung, um zu messen, ob jemand wirklich bewusstlos ist oder nicht: bei Krankenhausoperationen, bei komatösen Personen, bei der Suche nach Anzeichen von Demenz und so weiter.
“Unsere Ergebnisse haben weitreichende Auswirkungen über dieses spezielle Experiment hinaus”, sagt Nir. „In der zukünftigen Forschung beabsichtigen wir, die Mechanismen, die für diesen Unterschied verantwortlich sind, weiter zu erforschen.“
Die Forschung wurde in veröffentlicht Natur Neurowissenschaften.