Schlaf

Adenosin ist ein Purinnukleosid, das im Gehirn während der Wachphase als Nebenprodukt des neuronalen Energiestoffwechsels akkumuliert und über A1- und A2A-Rezeptoren Schläfrigkeit fördert sowie Arousal unterdrückt; es gilt als zentraler molekularer Vermittler des homöostatischen Schlafdrucks. Seine Konzentration ist nach längerem Wachsein am höchsten und sinkt im Schlaf wieder ab. Koffein entfaltet seine aktivierende Wirkung hauptsächlich durch kompetitive Blockade der Adenosinrezeptoren, ohne Adenosin selbst abzubauen, weshalb der Schläfigkeits-Rebound nach Koffeinabbau deutlich ausgeprägt ist. Über die Schlafregulation hinaus ist Adenosin an der zerebrovaskulären Autoregulation beteiligt und wird mit dem glymphatischen Reinigungsprozess in Verbindung gebracht, der während des Tiefschlafs zunimmt.

Aktigraphie nutzt einen am Handgelenk getragenen Beschleunigungssensor, um aus Bewegungsmustern über Tage bis Wochen Schlaf-Wach-Zustände abzuleiten, und bietet damit eine ambulante und wenig belastende Alternative zur Polysomnographie für die Langzeitschlafbeurteilung. Validierte Algorithmen wandeln Rohaktivitätswerte in Schätzungen von Gesamtschlafdauer, Schlafeffizienz, Einschlaflatenz und nächtlicher Wachzeit um. Die American Academy of Sleep Medicine empfiehlt sie zur Beurteilung von Insomnie, zirkadianen Rhythmusstörungen und Therapieansprechen unter Alltagsbedingungen. Aktigraphie überschätzt Gesamtschlafdauer und Schlafeffizienz systematisch gegenüber der PSG, insbesondere bei Insomniepatienten, und kann Schlafstadien nicht zuverlässig differenzieren.

Der Chronotyp beschreibt die individuelle Neigung zu früheren oder späteren Schlaf-Wach-Zeiten und wird typischerweise in Morgen-, Misch- und Abendtyp eingeteilt. Er wird von Genetik, Alter, Lichteinfluss und sozialen Zeitvorgaben geprägt. Der Chronotyp beeinflusst kognitive Hochphasen, sportliche Leistung und das kardiometabolische Risiko. Eine Diskrepanz zu erzwungenen Arbeits- oder Schulzeiten, der sogenannte soziale Jetlag, wird mit Adipositas, Stimmungsstörungen und gestörtem Stoffwechsel in Verbindung gebracht.

Die Cortisol-Aufwachreaktion (CAR) bezeichnet einen ausgeprägten Anstieg des Speichelkortisols um durchschnittlich rund 50 Prozent (typischerweise berichtet im Bereich von etwa 38 bis 75 Prozent) vom Aufwachwert bis zum Höhepunkt rund 30 bis 45 Minuten nach dem Aufwachen. Sie spiegelt eine gesunde Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse wider und mobilisiert Energie und Aufmerksamkeit für den Tag. Eine abgeflachte oder übersteigerte CAR wird mit chronischem Stress, Burnout, Depression, Schlafstörungen und ungünstigen kardiometabolischen Verläufen in Verbindung gebracht.

Die Einschlaflatenz bezeichnet die Zeit vom Löschen des Lichts bis zum ersten Schlafepoch, in der Regel gemessen in Minuten in der Polysomnographie. Ein Wert von etwa 10 bis 20 Minuten gilt als gesund; sehr kurze Latenzen (unter etwa 5 bis 8 Minuten) können auf Schlafmangel oder ausgeprägte Tagesmüdigkeit hinweisen, anhaltend längere Werte auf Insomnie oder eine zirkadiane Fehlausrichtung. Sie ist eine zentrale Kenngröße in der Polysomnographie und in Schlaftrackern, die im Longevity-Kontext eingesetzt werden.

Das glymphatische System, das 2012 von Iliff, Nedergaard und Kollegen beschrieben wurde, ist der Abfallentsorgungsweg des Gehirns: Liquor strömt entlang perivaskulärer Räume, tauscht sich mit der interstitiellen Flüssigkeit aus und transportiert Stoffwechselabbauprodukte wie Beta-Amyloid und Tau ab. Die Aktivität steigt während des Schlafs (und unter Narkose in Tiermodellen) deutlich an, wenn sich der Interstitialraum um rund 60 Prozent erweitert (Xie et al., 2013). Eine gestörte glymphatische Reinigung wird mit der Alzheimer-Krankheit und anderen neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht und macht Schlaf zu einem zentralen Hebel für Gehirngesundheit.

Melatonin ist ein Hormon, das die Zirbeldrüse in Reaktion auf Dunkelheit ausschüttet; es signalisiert die biologische Nacht und hilft, den zirkadianen Rhythmus zu synchronisieren. Es erleichtert das Einschlafen, moduliert die Körperkerntemperatur und wirkt antioxidativ. Die körpereigene Produktion nimmt mit dem Alter ab, und helles Abendlicht unterdrückt die Ausschüttung. Niedrig dosiertes exogenes Melatonin wird bei Jetlag, Schichtarbeit und einem verzögerten Schlafphasensyndrom eingesetzt.

Polysomnographie (PSG) ist die Referenzuntersuchung zur Schlafevaluation, die in einem Schlaflabor simultan Elektroenzephalographie (EEG), Elektrookulographie (EOG), Elektromyographie (EMG), Elektrokardiographie (EKG), Atemfluss, Atemexkursionen und Sauerstoffsättigung aufzeichnet. Schlafstadien – N1, N2, N3 (Tiefschlaf) und REM – werden anhand der AASM-Richtlinien in 30-Sekunden-Epochen mithilfe von EEG-, EOG- und EMG-Kanälen ausgewertet. Die PSG ist der Referenzstandard zur Diagnose von obstruktiver und zentraler Schlafapnoe (über den Apnoe-Hypopnoe-Index), Narkolepsie, REM-Schlaf-Verhaltensstörung und periodischer Gliedmaßenbewegungsstörung. Konsumenten-Wearables und Aktigraphie werden gegen PSG validiert, unterschätzen jedoch typischerweise N3 und N1 und überschätzen die Schlafeffizienz.

Der REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) ist eine Schlafphase mit schnellen Augenbewegungen, lebhaften Träumen, fast wachähnlicher Hirnaktivität und einer Erschlaffung der Skelettmuskulatur. Er nimmt zur zweiten Nachthälfte hin zu und unterstützt Gedächtniskonsolidierung, emotionale Verarbeitung und synaptische Plastizität. Eine verkürzte REM-Dauer wird in epidemiologischen Studien mit erhöhter Gesamtsterblichkeit, kognitivem Abbau und beeinträchtigter Stimmungsregulation in Verbindung gebracht.

Die Schlafapnoe ist eine Störung mit wiederholten Atemaussetzern oder flachen Atemereignissen (Apnoen und Hypopnoen) im Schlaf. Am häufigsten ist die obstruktive Schlafapnoe durch Kollaps der oberen Atemwege; seltener tritt die zentrale Schlafapnoe durch eine gestörte Atemsteuerung auf. Die AASM diagnostiziert sie ab einem Apnoe-Hypopnoe-Index von mindestens 5 pro Stunde mit Symptomen oder mindestens 15 ohne Symptome. Unbehandelt steigert sie das Risiko für Bluthochdruck, Vorhofflimmern, Schlaganfall, Typ-2-Diabetes, kognitiven Abbau und Gesamtsterblichkeit.

Schlafarchitektur bezeichnet die zyklische Organisation der Schlafstadien über die Nacht, typischerweise bestehend aus vier bis sechs etwa 90-minütigen ultradianen Zyklen, die jeweils N1, N2, N3 (Tiefschlaf) und REM durchlaufen, wobei N3 die frühen Zyklen dominiert und REM in den späteren zunimmt. Gesunder Schlaf bei jungen bis mittelalten Erwachsenen enthält etwa 13–23 % N3 und 20–25 % REM (wobei N3 bis zum 70. Lebensjahr auf unter 10 % zurückgeht), wobei die Normwerte je nach Alter, Geschlecht und Messmethode variieren. Störungen der Architektur – etwa die Unterdrückung von N3 durch Alkohol, die Fragmentierung des REMs durch Schlafapnoe oder der altersbedingte Tiefschlafverlust – haben funktionelle Konsequenzen für Gedächtniskonsolidierung, Hormonsekretion, Immunregulation und kardiovaskuläre Erholung und machen Architekturparameter zu einem zentralen Ziel der longevity-orientierten Schlafdiagnostik.

Das Zwei-Prozess-Modell, 1982 von Alexander Borbély vorgeschlagen, beschreibt die Schlaf-Wach-Regulation als Wechselspiel zweier unabhängiger Prozesse. Prozess S (homöostatischer Schlafdruck) baut sich während der Wachphase durch Adenosin und andere Somnogene auf und im Schlaf wieder ab. Prozess C (das zirkadiane Signal) wird vom suprachiasmatischen Kern generiert und erzeugt einen etwa 24-stündigen Alerting-Antrieb, der den wachsenden Schlafdruck bis zum Abend gegensteuert und so anhaltende Wachheit ermöglicht. Schlaf tritt ein, wenn Prozess S den zirkadianen Alerting-Schwellenwert übersteigt. Das Modell erklärt erfolgreich Phänomene wie den postprandialen Einbruch, den Tiefschlaf-Rebound nach Schlafentzug und die scharf abgegrenzte morgendliche Aufwachphase und ist bis heute das dominierende Rahmenkonzept der Schlaf- und Chronobiologieforschung.

Die Schlafeffizienz ist der prozentuale Anteil der tatsächlich geschlafenen Zeit an der Gesamtzeit im Bett, berechnet als Schlafdauer geteilt durch Bettzeit. Werte ab etwa 85 Prozent gelten bei Erwachsenen als gesund. Eine niedrige Schlafeffizienz spiegelt fragmentierten oder ineffizienten Schlaf wider und wird mit Tagesmüdigkeit, gestörtem Glukosestoffwechsel, erhöhtem Herz-Kreislauf-Risiko und einer geringeren subjektiven Lebensqualität in Verbindung gebracht.

Der Tiefschlaf bzw. Slow-Wave-Schlaf (N3) ist die Schlafphase mit hochamplitudigen Delta-Wellen im EEG und der höchsten Weckschwelle. Er dominiert das erste Drittel der Nacht und fördert die Ausschüttung von Wachstumshormon, die Herz-Kreislauf-Erholung, die Immunregulation sowie die glymphatische Reinigung von Stoffwechselabbauprodukten. Tiefschlaf nimmt mit dem Alter ab; geringere Anteile gehen mit schlechterer Gedächtnisleistung und erhöhtem Risiko für neurodegenerative Erkrankungen einher.

Der zirkadiane Rhythmus ist der etwa 24-stündige innere Taktgeber des Körpers, der Schlaf-Wach-Zeiten, Hormonausschüttung, Körpertemperatur und Stoffwechsel steuert. Er wird vom suprachiasmatischen Kern im Hypothalamus reguliert und vor allem durch Lichteinfall synchronisiert. Eine stabile zirkadiane Ausrichtung unterstützt Herz-Kreislauf-Gesundheit, Immunfunktion und kognitive Leistung; chronische Störungen werden mit Adipositas, Typ-2-Diabetes und beschleunigter biologischer Alterung in Verbindung gebracht.