www.allpsy2.de Prof. Dr. Udo Rudolph ∙ Allgemeine & Biopsychologie Vorlesung Einführung in die Biopsychologie Kapitel 14: Schlaf, Traum & circadiane Rhythmen SoSe 2018 Prof. Dr. Udo Rudolph in Vertretung: Dr. Nadine Tscharaktschiew Technische Universität Chemnitz, Germany
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VorlesungEinführung in die Biopsychologie
Kapitel 14: Schlaf, Traum & circadiane Rhythmen
SoSe 2018
Prof. Dr. Udo Rudolph in Vertretung: Dr. Nadine TscharaktschiewTechnische Universität Chemnitz, Germany
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Übersicht:
7. [… Schlaf und Gedächtnis …]
6. Neuronale Grundlagen des Schlafs
5. Auswirkungen des Schlafentzugs
4. Circadiane Schlafzyklen
3. Theorien des Schlafs: Restaurative vs. Circadiane Theorien
2. REM-Schlaf und Traum
1. Physiologie und Verhalten während des Schlafs
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen
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Allgemeine Überlegungen: Wie viel Schlaf braucht der Mensch?
Durchschnittliche Schlafdauer in Deutschland (an Werktagen)
1. Kleitmann (1953): 80 % der Probanden, die in REM-Phasen geweckt werden, berichten über Träume / Trauminhalte.
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen2 REM-Schlaf & Traum
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Warum schlafen wir?
Schlaf gibt es bei allen Säugetieren und unterliegt dort meist sehr ähnlichenMustern wie beim Menschen …… selbst Fische, Amphibien und Reptilien zeigen schlafähnliche Zustände.
Es gibt 2 Theorien über den Schlaf und seinen Zweck:
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• Hinweisreize aus der Umgebung, die über den Tagesverlauf informieren, nennt man „Zeitgeber“.
• Viele dieser Rhythmen sind circadian, manche haben auch andere Zeitverläufe.
• Alle physiologischen und biochemischen Prozesse haben eine Rhythmik, die vom Wechsel der Helligkeit und manchmalauch vom Wechsel der Jahreszeiten betroffen sind.
• Menschen haben offenbar eine innere Uhr, deren Dauerungefähr einen Tag („circa-dian“) umfasst.
Befunde zu circadianen Schlafrhythmen:
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Befunde zu circadianen Schlafrhythmen:
Experimenteller Befund 2:
Wenn keinerlei Vorgabe von Zeitgebern erfolgt, resultieren „freilaufende“Schlaf-Wach-Zyklen, die sich auf etwa 25 Stunden einpendeln.
Experimenteller Befund 1:
Bei Vorgabe künstlicher Hell-Dunkelperioden (zum Beispiel 11,5 StundenHelligkeit, 11,5 Stunden Dunkelheit) reguliert sich der circadiane Rhythmus aufdiesen 23-Stunden-Rhythmus.
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Auswirkungen eines 24-Stunden-Schlafentzugs auf die freilaufenden circadianen Rhythmen eines Versuchstiers:
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Beispiel:
Freilaufender circadianer 25,3 Stunden-Rhythmus eines menschlichen Probanden in den so genannten „AndechserVersuchen“:
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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• Es existiert eine negative Korrelation zwischen Wach-und Schlafphasen:
Je länger wir wach sind, desto weniger schlafen wir!
Befunde, die gegen die restaurativen Schlaftheorien sprechen:
• Existenz von freilaufenden Rhythmen, die auch ohne externe Zeitgeber wirksam sind.
• Unabhängigkeit der freilaufenden Rhythmen von den jeweiligen Beanspruchungen im Wachzustand.
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Frage: Welche Situation ist schwieriger –
… ein Flug von Dresden nach San Francisco,… oder ein Flug von San Francisco nach Dresden?
Implikationen für die Anwendung:
1. Schichtarbeit
Frage: Was ist schwieriger –
4 Stunden eher schlafen gehen oder 4 Stundenspäter schlafen gehen?
2. Jetlag
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Beispiel Hamster:
Phasenvorverlagerung (künstlich erzeugt) OHNE zusätzliche Aktivität.
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Beispiel Hamster:
Phasenvorverlagerung (künstlich erzeugt) MIT zusätzlicher Aktivität.
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen4 Circadiane Schlafzyklen
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Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs
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Vier Befunde, die für die Beteiligung des retikulären Aktivierungssystems am Schlaf sprechen
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs
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Bereiche, die verschiedeneCharakteristika des REM-Schlafs kontrollieren:
• CaudaleFormatioReticularis
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs
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Visuelles System und Schlaf-Wach-Rhythmus:
• Tractus opticus• Chiasma opticum• Nucleus
suprachiasmaticus(„innere Uhr“)
• Nervus opticus
Grundlagen des Schlaf-Wachrhythmus:
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs
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• Zur Lage der Epiphyse (Melatoninproduktion)
Grundlagen des Schlaf-Wachrhythmus:
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs
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3. Epiphyse Melatonin (ein Hormon, das aus Serotonin synthetisiert wird) …
Grundlagen des Schlaf-Wachrhythmus:
1. Visuelles System Chiasma OpticumNucleus Suprachiasmaticus (SCN)Retinohypothalamatische Bahn
2. Genetische Einflüsse CLOCK-Gen
Bei Vögeln, Reptilien, Amphibien und Fischen Zeitgeber für circadiane wie jahreszeitliche Rhythmen. Auch beim Menschen Einfluss auf den circadianen Rhythmus (s.a. „therapeutisches Potential“ des exogenen Melatonins).
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs
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Basales Vorderhirn: Schlaf (anter.
Hypothalamus)
Nucleus supra-chiasmaticus
Epiphyse
Raphé-Kerne
Locuscoereleus
Caudale FR
Chiasma Opticum
Mittelhirn: Wachheit (post. Hypothalamus)
Pons (Brücke)
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen6 Neuronale Grundlagen des Schlafs: Zusammenfassung
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• partieller Schlafentzug des Tief- vs. REM-Schlafs
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen7 Schlaf & Gedächtnis
Schlafstadien und Gedächtnis: deklarative vs. prozedurale Gedächtnisinhalte (Plihal & Born, 1997)
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3. Nicht hippocampal vermitteltes prozedurales (und emotionales) Gedächtnis profitiert insbesondere von REM-Schlaf-reichem spätem nächtlichem Schlaf.
4. Zusätzlich während der Tiefschlafphasen erzeugte langsame Gehirnwellen verbessern Erinnerung an deklarative Gedächt-nisinhalte (Marshall et al., 2006).
1. Gedächtnisbildung im Schlaf ist abhängig von der Art des Gedächtnissystems.
2. Hippocampal vermitteltes deklaratives Gedächtnis profitiertinsbesondere von Deltaschlaf-reichen Schlaf im frühen nächtlichem Schlaf.
Schlaf, Traum und circadiane Rhythmen7 Schlaf & Gedächtnis
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zusätzliche Quellen:
Borbély, A. (1998). Das Geheimnis des Schlafs: neue Wege und Erkenntnisse der Forschung – Ausgabe für das Internet. Online verfügbar unter http://www.pharma.uzh.ch/static/schlafbuch/TITEL.htm [06.06.2018]
de Almondes, K. M., Costa, M. V., Malloy-Diniz, L. F., & Diniz, B. S. (2016). Insomnia and risk of dementia in older adults: Systematic review and meta-analysis. Journal Of Psychiatric Research, 77, 109-115. doi:10.1016/j.jpsychires.2016.02.021
Marshall, L., Helgadóttir, H., Mölle, M. & Born, J. (2006). Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature, 444, 610-613.
Müller, T. & Paterok, B. (2010). Schlaftraining - ein Therapiemanual zur Behandlung von Schlafstörungen.Göttingen: Hogrefe.
Nedergaard, M., & Goldman, S. A. (2016). BRAIN DRAIN. Scientific American, 314(3), 44-49. Plihal, W. & Born, J. (1997). Effects of Early and Late Nocturnal Sleep on Declarative and Procedural Memory.
Journal of Cognitive Neuroscience, 9(4), 534-547.Schandry, R. (2006). Biologische Psychologie. Weinheim: Beltz Psychologie Verlags Union
--DIW Berlin. (n.d.). Wie viele Stunden schlafen Sie nachts an einem normalen Werktag?. In Statista - Das
Statistik-Portal. Zugriff am 6. Juni 2018, von https://de.statista.com/statistik/daten/studie/179970/umfrage/schlafen-schlafdauer-an-einem-normalen-werktag/.
DIW Berlin. (n.d.). Wie viele Stunden schlafen Sie nachts am Wochenende?. In Statista - Das Statistik-Portal. Zugriff am 6. Juni 2018, von https://de.statista.com/statistik/daten/studie/179971/umfrage/schlafen-schlafdauer-am-wochenende/.