mini|Schlafendes Kind mini|Schlafendes Katzenjunges
Der Schlaf oder das Schlafen ist ein Zustand der äußeren Ruhe bei Menschen und Tieren. Dabei unterscheiden sich viele Lebenszeichen von denen des Wachzustands. Puls, Atemfrequenz und Blutdruck sinken bei Primaten und anderen höheren Lebewesen im sogenannten NREM-Schlaf ab und die Gehirnaktivität verändert sich. Das Schließen der Augen während des NREM-Schlafs unterstützt diese Funktion.
Im sogenannten REM-Schlaf, auch als „paradoxer Schlaf“ bezeichnet, finden sich hingegen Zustände, die denen des Wach-Seins ähneln, insbesondere eine erhöhte Gehirnaktivität (an Träume aus dieser Phase erinnert man sich am häufigsten) und ein Anstieg von Herz- und Atemfrequenz sowie des Blutdrucks. Ausgenommen von diesem „aktiven Schlafzustand“ ist die Muskulatur, die im REM-Schlaf blockiert wird (Atonie). Dadurch lebt der Träumende seine im Traum erlebten motorischen Handlungen nicht aus. Mit den Störungen und der Physiologie des Schlafs beschäftigt sich ein eigenes Teilgebiet der Medizin, die Somnologie (Schlafmedizin oder auch Schlafforschung).
Die Funktionen des Schlafs sind erst teilweise aufgeklärt. Sicher ist, dass Menschen und viele Tiere schlafen müssen, um zu überleben, der genaue Grund ist jedoch noch unbekannt. Schlafentzug ist eine verbreitete Foltermaßnahme.
Verhältnismäßig neu sind Bestrebungen, kulturelle und geschichtliche Unterschiede und Veränderungen in den Schlafgewohnheiten zu dokumentieren und zu beurteilen. Dies soll eines Tages ermöglichen, genauere Informationen über die evolutionären Ursachen des Schlafs zu ermitteln.
Etymologie Das Wort Schlaf ist in den germanischen Sprachen verbreitet. Im Gotischen hieß das Wort slēps, im Alt- und Mittelhochdeutschen slāf. Die germanischen Sprachen Englisch und Niederländisch verwenden Bezeichnungen derselben Wurzel, nämlich sleep und slaap. Die ursprüngliche Bedeutung des Wortes schlafen ist schlaff werden/sein, das seinerseits mit dem Adjektiv schlapp (aus dem Niederdeutschen entlehnt) verwandt ist.Alexander Borbély: Das Geheimnis des Schlafs. Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart 1984, ISBN 3-421-02734-X.
Aus dem Wort Schlaf sind weitere Ausdrücke entstanden, die mit dem eigentlichen Schlaf nicht mehr direkt zusammenhängen. So ist einschlafen eine Bezeichnung für das Taubwerden von Händen oder Füßen, entschlafen ein Euphemismus für sterben, und mit Beischlaf redet man von Geschlechtsverkehr. Eine Schlafmütze ist eigentlich ein Kleidungsstück, bezogen auf eine Person meint man aber – mit negativer Wertung – jemanden, der aufgrund von Nachlässigkeit oder Langsamkeit oft wichtige Dinge verpasst.
Schlaf im Tierreich mini|Ein schlafendes männliches Zweihornchamäleon mini|Video: Warum fallen schlafende Vögel nicht vom Baum? Schlaf ist im Tierreich verbreitet, aber nicht universell. Man geht davon aus, dass die meisten Wirbeltiere (genauer: die Überklasse der Kiefermäuler) die gleichen Schlafphasen durchlaufen wie der Mensch. Davon ausgenommen ist beispielsweise der Ameisenigel, ein früher Vertreter der Säugetiere, der keinen Traumschlaf (REM-Schlaf, siehe unten) zu kennen scheint.
Vögel zeigen ebenfalls ein dem Menschen ähnliches Schlafbild, sobald sie sicher sein können, dass ihr Schlafplatz im Baum sicher vor Feinden ist. Dass sie dabei nicht herunterfallen, bewirkt die Anlage ihrer Sehnen: Beim Absitzen umschließen die Zehen der Vögel den Ast durch ihr bloßes Eigengewicht und verhaken sich darin. Ohne muskulären Aufwand halten sie so ihre Balance ganz von selbst.
Bei weiteren Tierarten wie Schlangen, Eidechsen und Fischen wird Schlaf (inklusive Traumschlaf) vermutet. Dabei fällt es bei weniger entwickelten Spezies umso schwerer, (Traum-)Schlaf von bloßem Ruhen zu unterscheiden.Herbert Cerutti: Schläft auch der Regenwurm? In: NZZ Folio. März 1997.
Tiere ohne bewegliche Augenlider schlafen mit offenen Augen, z. B. Krebse, Fliegen, Libellen, Schlangen und Fische. Selbst bei wirbellosen Tieren ohne zentrales Nervensystem wie bei der Mangrovenqualle wurde ein Schlaf-ähnlicher Zustand beobachtet.
Halbhirnschlaf mini|Haussperling im Halbhirnschlaf Mehrere Tierarten beherrschen den sogenannten Halbhirnschlaf. In diesem Schlafzustand schläft nur eine der Gehirnhälften, während die andere aktiv bleibt. Es wird auch nur ein Auge geschlossen, sodass die Umgebung noch wahrgenommen werden kann. Diese Fähigkeit wurde zunächst bei Delfinen entdeckt, was bei ihnen als Lungenatmer im Wasser wohl einer Notwendigkeit entspricht, um nicht zu ertrinken. Gesichert ist der Halbhirnschlaf auch bei Großen Schwertwalen. Die Kälber dieser Arten schlafen im ersten Lebensmonat überhaupt nicht, was gewisse Zweifel an der These entstehen lässt, wonach der Schlaf essenziell für die Entwicklung des Gehirns sei. In den allermeisten Fällen schlafen Neugeborene deutlich länger als ausgewachsene Tiere. Seelöwen und Seebären kennen beide Arten von Schlaf. Befinden sie sich an Land, schlafen sie wie Landsäuger, im Wasser wechseln sie zum Halbhirnschlaf. Auch bei Vögeln wurde der zeitweilige Halbhirnschlaf inzwischen nachgewiesen, so halten sich Mauersegler außerhalb der Brutzeit für etwa zehn Monate nahezu ohne Unterbrechung in der Luft auf.Hedenström et al.: Annual 10-Month Aerial Life Phase in the Common Swift Apus apus. In: Current Biology. 2016, doi:10.1016/j.cub.2016.09.014
Es wird vermutet, dass auch beim Menschen eine Art Halbhirnschlaf existiert, wenn er an einem fremden Ort schläft.
Schlafdauer verschiedener Tierarten Bei Tieren variiert sowohl die Dauer des Schlafes insgesamt als auch die Dauer des REM-Schlafes stark von Art zu Art:
+ Schlafdauer verschiedener TierartenNew-York-Times-Beilage der Süddeutschen Zeitung vom 21. November 2005. Tierart Schlafin Stundenpro Tag Anteil derREM-Phaseam Schlaf Augenpositionwährenddes Schlafes Kleine Taschenmaus 20,1 16 % beide geschlossen Braune Fledermaus 19,9 10 % beide geschlossen Südopossum 19,4 10 % beide geschlossen Nachtaffe 17,0 11 % beide geschlossen Katze 13,2 26 % beide geschlossen Taube 11,9 8 % ein Auge manchmal offen Haushuhn 11,8 10 % ein Auge manchmal offen Schimpanse 10,8 15 % beide geschlossen Hund 10,7 29 % beide geschlossen Kaiserpinguin 10,5 13 % ein Auge manchmal offen Fruchtfliegen 10,0 0 % keine Augenlider Ente 9,1 16 % ein Auge manchmal offen Kaninchen 8,7 14 % beide geschlossen Schwein 8,4 26 % beide geschlossen Asiatischer Elefant 5,3 34 % beide geschlossen Kuh 4,0 19 % beide geschlossen Pferdsiehe auch: Schlafverhalten von Pferden 2,9 27 % beide geschlossen Giraffe 1,9 21 % beide geschlossen
Physiologie Schlafenszeit Die sogenannte „innere Uhr“ (Chronobiologie) ist unter anderem wesentlich an der Regelung des Schlaf-Wach-Rhythmus beteiligt, dem der Wechsel von Tag und Nacht (hell und dunkel) zu Grunde liegt. Der zweite Faktor, der neben dem Tag-Nacht-Wechsel das Schlafbedürfnis beeinflusst, ist die Zeit, die seit dem letzten Aufwachen vergangen ist. Die Forschung versucht, Daten zu optimaler Einschlafzeit und Schlafdauer zu ermitteln.
Die innere Uhr passt auch Stoffwechselabläufe, Wachstumsleistungen und Verhaltensweisen den tagesperiodischen Schwankungen an. Eine Störung des normalen Ablaufs (circadianer Rhythmus) tritt üblicherweise bei Schichtarbeit und Fernflugreisen auf (Jetlag).
Einleitung des Schlafs An der Schlafeinleitung sind im Wesentlichen drei Hirnregionen beteiligt: die Formatio reticularis im Hirnstamm und zwei Zwischenhirngebiete: der Thalamus und der Hypothalamus. Die Formatio reticularis ist bekannt für ihre Funktion als Signalgeber für Wachheit und gehört zum sogenannten aufsteigenden retikulären Aktivierungssystem. Ihre Aufmerksamkeits- und Weck-Funktionen übt die Formatio reticularis über Botenstoffe aus, mit denen sie den Thalamus, gleichsam das „Tor zum Bewusstsein“, erregt. Diese Neurotransmitter sind Noradrenalin und Acetylcholin. Innerhalb der Formatio reticularis gibt es weitere komplexe Verschaltungen u. a. mit den Raphe-Kernen. Diese haben mit ihrem Transmitter Serotonin vor allem beim Einschlafen einen hemmenden Einfluss auf die noradrenergen Systeme.Dale Purves u. a.: Neuroscience. 3. Auflage. Sinauer, Sunderland Ma 2004, ISBN 0-87893-742-0.
Beim Einschlafen können Kerngebiete im Hirnstamm über verschiedene Wege hemmend auf die Aktivität des Thalamus einwirken. Dabei wird auch ein weiterer Transmitterstoff benutzt, nämlich γ-Aminobuttersäure (GABA). Es gibt also zwei Hauptwege, über die das aufsteigende retikuläre Aktivierungssystem den Thalamus erreicht: direkt zur Aktivierung oder Erhöhung der Aufmerksamkeit und indirekt über hemmende Nervenzellen zur Abnahme der Aufmerksamkeit bis hin zur Schlafeinleitung.
Daneben wirken dieselben Kerngebiete im Hirnstamm hemmend auf Nervenzellgruppen im Rückenmark, was eine Erschlaffung der Skelettmuskeln (Atonie) zur Folge hat. Der Mensch wird nicht nur schläfrig, sondern auch der Tonus der Muskulatur nimmt ab. Beim Einschlafen im Sitzen fällt beispielsweise der Kopf nach vorn. Häufig kommt es beim Einschlafen auch zu speziellen Einschlafzuckungen.
Der Hypothalamus ist mit dem Auge verbunden und produziert bei Dunkelheit weniger vom Transmitter Histamin und einem Peptid namens Orexin (von griech. orexis „Verlangen, Appetit“), das zu einer gesteigerten Aufmerksamkeit führt. Orexin hat einen maßgeblichen Einfluss auf das Schlaf-wach-Verhalten des Menschen. Zuerst wurde die appetitsteigernde Wirkung des Hormons festgestellt, daher der Name. Auch der Nucleus praeopticus ventrolateralis (das „Esszentrum des Gehirns“, engl. ventrolateral preoptic nucleus, VLPO) des Hypothalamus ist an der Schlafeinleitung beteiligt. Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) enthält direkte Afferenzen (Zuleitungen) aus der Retina. Hier liegt die Hauptschaltzentrale der inneren Uhr, einer Art „Schrittmacher“, der die circadiane Rhythmik synchronisiert. Der SCN beeinflusst auch die Aktivität des Sympathikus. Über dieses vegetative System stimuliert der SCN die Freisetzung von Melatonin aus der Zirbeldrüse. Melatonin wird in den Abendstunden vermehrt ausgeschüttet und trägt zur Schlafeinleitung bei. Folglich erfährt das Gehirn über den Hypothalamus, dass es Zeit zum Schlafen ist, weil es dunkel geworden ist.
Der Körper besitzt weitere Botenstoffe, die zu erhöhtem Schlafbedürfnis beitragen können. So entsteht bei großen Stoffwechselleistungen (körperliche Arbeit) vermehrt Adenosin, das Müdigkeit hervorruft. Auch Entzündungsmediatoren wie Interleukin-1 wirken ähnlich und führen bei einer von Fieber begleiteten Krankheit zu erhöhtem Schlafbedarf.
Aufrechterhaltung des Schlafs und Schlafphasen mini|Darstellung der Schlafstadien im Hypnogramm einer Nacht nach Rechtschaffen und Kales (1968) mini| Hypnogramm eines 90-minütigen Schlafzyklus – hier folgte nach kurzem „wach liegen“ (W) etwas Leichtschlaf (N1), unterbrochen von erneutem wach werden, danach etwas Schlaf des Stadiums N2 und ausgiebig Tiefschlaf (N3) sowie 13 Minuten REM-Schlaf (R). Nach der seit 2007 geltenden Einteilung der Schlafstadien. Auch in seinem weiteren Verlauf ist der Schlaf neurophysiologisch gesteuert. Zu seiner Aufrechterhaltung variieren funktionelle Systeme des Gehirns die Schlaftiefe in zeitlichen Abständen. Dabei wechseln sich Tiefschlafphasen, in denen der Schlafende schwerer aufzuwecken ist, mit weniger tiefem Schlaf ab. Wenn sich gegen Ende des Schlafs, üblicherweise nach etwa sechs bis acht Stunden, diese Schlafphasen in immer kürzeren Abständen abwechseln, wird der Schlafende wach. Dieser zyklische Prozess wird auch Schlafrhythmus genannt.