Basic Rest-Activity Cycle

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 12. November 2021

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Im Allgemeinen teilen wir unser Leben in Wach- und Schlafphasen ein. Während wir die Phasen der Aktivität im Wachszustand bewusst steuern können, ist dies in der Schlafphase nicht ohne Weiteres möglich. Das Gehirn steuert mit einer Vielzahl an Hormonen und Botenstoffen jene Prozesse, die den Körper aktiv und inaktiv schalten und eine gewisse Zeit auf jenem Level halten. Unter vielen anderen Wissenschaftlern beschrieben besonders die Somnologen Eugene Aserinsky und Nathaniel Kleitman die Phasen unterschiedlicher Aktivitätsniveaus im Schlaf- und Wachzustand. Letzterer entwickelte in diesem Zusammenhang die Hypothese des Basic Rest-Activity Cycle, die auf sich rhythmisch abwechselnde Ruhe- und Aktivitätsphasen verweist.

Was ist der Basic Rest-Activity Cycle?

Mit der Erstellung des EEG (Elektroenzephalogramm) kann am besten während einer Schlafphase die Aktivitätskurve des Gehirns aufgezeichnet werden, da die meisten anderen Funktionen, die es im Wachzustand steuert, verringert werden. Parallel dazu nimmt das vegetative Nervensystem Einfluss auf die Aktivitäten im Gehirn, indem es deren Ausschüttung von produzierten Hormonen zulässt oder unterbindet. So kann das Gehirn veranlasst werden, den Körper in den Aktivitätsmodus zu schalten oder ihn ruhen zu lassen.

Dieser prinzipielle Kreislauf des "Rest-Activity" wiederholt sich in einer Zeitspanne von ein bis zwei Stunden. Auffallend dabei ist, dass dieser Kreislauf den Körper auch im Wachzustand reguliert. Die unterschiedlichen Phasen des Schlafes werden in Hypnogrammen aufgezeichnet und ausgewertet. Dabei ergeben sich erstens die Einschlafphase mit anfänglichem Wachliegen, zweitens die Schlafphasen N1, N2, N3 und (meistens) wieder N2, drittens die REM-Phase und viertens, nach mehreren dieser Zyklen, das Erwachen nach optimal mehreren Stunden. Je nach Dauer des Schlafes können durchschnittlich etwa sechs Schlafzyklen pro Nacht beobachtet werden, die ihrerseits ein bis zwei Stunden dauern.

Funktion & Aufgabe

Rapid Eye Movement (REM) beschreibt das starke Augenrollen während der REM-Phase und geht mit intensiven Träumen einher. Das triebhafte Verhalten, wie Hunger und sexuelles Verlangen, wird genauso reguliert wie Stress und Konzentration. Die REM-Phase tritt erst nach gut der Hälfte des Schlafzyklus auf. Jene Zeitspanne wird als REM-Latenz bezeichnet und sollte nicht dauerhaft unterschritten werden.

Sie wird von folgenden Phasen begleitet: Langsame Theta-Wellen am Beginn der Schlafphase N1 signalisieren die Bereitschaft des Gehirns, einschlafen zu können oder zu wollen. Der Muskeltonus nimmt ab, beispielsweise fällt der Kopf eines Sitzenden auf die Brust oder der Arm rutscht vom Tisch. Die Augen beginnen sich langsam zu bewegen.

Sogenannte "K-Komplexe und Schlafspindeln" zeichnen die stabile Schlafphase N2 aus. Dabei kommen die Augenbewegungen zum Erliegen. Beim Tiefschlaf N3 schließlich zeichnet das EEG extra lange Delta-Welle auf. Muskeltonus und Augenbewegungen gehen dabei gegen Null. Der Anteil der N-Phasen an der Schlafdauer liegt bei etwa 75%, der der R-Phasen bei ungefähr 25%.

Während der folgenden Zyklen nehmen die N3-Phasen zugunsten der R-Phasen stark ab. In der REM-Phase kommt es neben den Namen gebenden schnellen Augenbewegungen auch zu leicht erhöhtem Blutdruck sowie erhöhter Atem- und Pulsfrequenz.

Natrium und Kalium werden im Gehirn im Wachzustand "verbraucht". Nach ein bis zwei Stunden (bei Kindern nach etwa 50 Minuten) sinkt ihr Gehalt soweit ab, dass Konzentrationsschwierigkeiten auftreten. Es folgt eine Phase von etwa 20 Minuten, in der kaum mehr etwas geleistet werden kann. Parallel baut der Körper seine Reserven an Kalium und Natrium wieder auf und es folgt ein weiterer Zyklus mit hoher Aktivität.

Krankheiten & Beschwerden

Der Hypotalamus reguliert über Geheiß der Formatio reticularis die Ausschüttung des Hormons Adrenalin aus dem Nebennierenmark, das für die Aufrechterhaltung des Tonus und damit des Wachzustandes zuständig ist. Zudem ist das Auge mit dem Hypothalamus verbunden und verursacht bei Dunkelheit oder geschlossenen Lidern eine gesenkte Produktion von Orexin, das im Wachzustand für eine erhöhte Aufmerksamkeit zuständig ist.

Aus den oben genannten Fakten ergeben sich eine Reihe von möglichen Störungen in deren Zusammenhängen und Abläufen. Nervliche Sonderstörungen betreffen unkontrollierbare Beinbewegungen und das psychisch bedingte Zähneknirschen während des Schlafes, die zu einer Störung in der Tiefschlafphase führen können. Auch Albträume und Erkrankungen setzen diesen Phasen genauso ein jähes Ende wie z. B. Refluxösophagitis oder Atemstillstand, die der Körper mit einem reflexartigen Aufwachsignal beantwortet.

Eine zu hohe Cortisolausschüttung aus der Nebennierenrinde oder ein verkleinerter Hippocampus beeinträchtigt die notwendig tiefen Schlafphasen. Auch Demenz oder Depression sind hier als organische Ursachen zu nennen. Von außen herangetragene Parameter wie Alkohol, Medikament, Koffein und zu wenig Sauerstoff beeinflussen den gesunden Schlaf zusätzlich negativ.

Quellen

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