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Wie Schlafmangel die kognitiven Fähigkeiten beeinflusst

Schlaf ist eine für das Gehirn wichtige Zeit. Die Gehirnaktivität ändert sich in jeder Schlafphase – einschließlich des REM- und des NREM-Schlafs – und es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass Schlaf die meisten kognitiven Funktionen verbessert.

Genügend Stunden qualitativ hochwertigen Schlafs fördern Aufmerksamkeit und Konzentration, die eine Voraussetzung für die meisten Lernprozesse sind. Schlaf unterstützt auch zahlreiche andere Aspekte des Denkens wie Gedächtnis, Problemlösung, Kreativität, emotionale Verarbeitungsprozesse und Urteilsvermögen.

Bei Menschen mit Schlafmangel, Schlaflosigkeit, Schlafapnoe oder anderen Erkrankungen, die eine ausreichende Erholung verhindern, kommt es häufig zu kurzfristigen kognitiven Beeinträchtigungen während des Tages. Darüber hinaus haben mehrere Studien einen Zusammenhang zwischen schlechtem Schlaf und längerfristigem kognitiven Abbau, einschließlich der Entwicklung von Demenz und Alzheimer-Demenz, festgestellt.

Es gibt jedoch Erkenntnisse, dass eine Verbesserung des Schlafs sowohl die kurz- als auch die langfristige kognitive Fähigkeiten steigern kann. Besserer Schlaf kann schärferes Denken fördern und die Wahrscheinlichkeit eines altersbedingten kognitiven Abbaus verringern.

Wissenschaftler-Neurologen

Was passiert mit dem Gehirn während des Schlafs?

Während einer typischen Schlafnacht durchläuft ein Mensch vier bis sechs Schlafzyklen, die jeweils zwischen 70 und 120 Minuten dauern. Sowohl das Gehirn als auch der Körper erfahren während dieser Zyklen deutliche Veränderungen, die den einzelnen Schlafstadien entsprechen.

Während der NREM-Phasen verlangsamt sich die Gehirnaktivität insgesamt, aber es bleiben Impulse bestimmter Arten von Gehirnwellen bestehen. Dieses Muster von Gehirnwellen ist am stärksten im Stadium 3 des NREM-Schlafs ausgeprägt, der auch als Slow-Wave-Schlaf oder Tiefschlaf bezeichnet wird.

Im Gegensatz dazu ist der REM-Schlaf durch einen deutlichen Anstieg der Hirnaktivität gekennzeichnet. In vielerlei Hinsicht ist die Gehirnaktivität während des REM-Schlafs ähnlich wie im Wachzustand. Es überrascht nicht, dass der REM-Schlaf für lebhaftere und intensivere Träume bekannt ist.

Es ist normal, dass man sowohl die NREM- als auch die REM-Phase durchläuft, wobei der REM-Schlaf in der zweiten Hälfte der Nacht konzentrierter ist. Während jedes Teils dieses Prozesses werden verschiedene chemische Verbindungen im Gehirn aktiviert oder deaktiviert, um Ruhe und Erholung zu koordinieren.

Fachleute sind sich immer noch nicht genau sicher, warum der Schlaf in diesem Muster abläuft, aber es wird angenommen, dass er die geistige Erholung erleichtert, was kognitive Vorteile in Bezug auf Aufmerksamkeit, Denkvermögen und Gedächtnis freisetzen kann.

Wie wirkt sich schlechter Schlaf auf das Gehirn aus?

Ohne ausreichenden Schlaf hat das Gehirn Schwierigkeiten, richtig zu funktionieren. Da es keine Zeit hat, sich zu erholen, werden die Neuronen überlastet und sind weniger in der Lage, eine optimale Leistung bei zahlreichen Arten des Denkens zu erbringen.

Schlechter Schlaf kann viele Formen annehmen. Er kann durch kurze Schlafdauer und/oder fragmentierten Schlaf verursacht werden. Sowohl unzureichender als auch unterbrochener Schlaf machen es schwierig, die Schlafzyklen auf normale, gesunde Weise zu durchlaufen.

Die Auswirkungen von schlechtem Schlaf auf das Gehirn und die kognitive Leistungsfähigkeit können sich kurzfristig ergeben, wenn man einfach die ganze Nacht durchschläft, während Menschen mit chronischen Schlafproblemen ihre täglichen Aufgaben beeinträchtigt sehen können. Langfristig kann schlechter Schlaf jedoch ein höheres Risiko für kognitiven Abbau und Demenz bedeuten.

Was sind die kurzfristigen Auswirkungen von schlechtem Schlaf auf die kognitive Leistungsfähigkeit?

Die Auswirkungen von schlechtem Schlaf auf die kognitive Leistungsfähigkeit sind sehr vielfältig.

Jeder kennt die Auswirkungen, die eine Nacht mit schlechtem Schlaf mit sich bringt, wie z. B. Schläfrigkeit und Müdigkeit am Tag. Als Reaktion darauf kann eine Person versehentlich für ein paar Sekunden einnicken, was als Sekundenschlaf bezeichnet wird.

Während eine Nacht mit unterbrochenem Schlaf unangenehm sein kann, kann die daraus resultierende Tagesmüdigkeit ernsthafte kognitive Beeinträchtigungen verursachen. Die Aufmerksamkeit sowie die Lern- und Verarbeitungsfähigkeit werden beeinträchtigt. Schlafmangel hat auch ähnliche Auswirkungen wie Alkoholkonsum, der das Denken und die Reaktionszeit verlangsamt.

Schon allein die Schwierigkeit, wach zu bleiben, kann weitreichende Probleme für das Denkvermögen verursachen, aber die Forschung zeigt auch, dass es selektive Auswirkungen von schlechtem Schlaf auf die geistigen Funktionen gibt. Das bedeutet, dass unzureichender oder unterbrochener Schlaf bestimmten Teilen des Gehirns mehr zusetzt, mit unterschiedlichen Auswirkungen auf verschiedene Arten der kognitiven Fähigkeiten.

In den meisten Studien zu den selektiven Auswirkungen von Schlaf auf verschiedene Arten des Denkens sind die Ergebnisse nicht immer konsistent. Dies kann an den Unterschieden zwischen den Studienteilnehmern, der Art und Weise, wie ihr Schlaf in den Untersuchungen verändert wird, oder der Art und Weise, wie die kognitiven Auswirkungen gemessen werden, liegen. Dennoch gibt es einige allgemeine Erkenntnisse darüber, wie schlechter Schlaf die kognitive Leistungsfähigkeit beeinträchtigen kann.

Es gibt starke Hinweise darauf, dass Schlaf und das Erinnerungsvermögen eng miteinander verbunden sind. Mangel an Schlaf beeinträchtigt das sogenannte Arbeitsgedächtnis, das notwendig ist, um sich Dinge für den unmittelbaren Gebrauch zu merken.

Sowohl der NREM- als auch der REM-Schlaf scheinen für eine breitere Festigung des Erinnerungsvermögens wichtig zu sein, die dazu beiträgt, Informationen im Gehirn zu verfestigen, so dass sie bei Bedarf abgerufen werden können. Der NREM-Schlaf wird zum Beispiel mit der Bildung des deklarativen Gedächtnisses in Verbindung gebracht, das Dinge wie grundlegende Fakten oder Statistiken umfasst, während der REM-Schlaf vermutlich das prozedurale Gedächtnis stärkt, wie zum Beispiel das Erinnern an eine Abfolge von Schritten.

Schlechter Schlaf beeinträchtigt die Festigung des Gedächtnisses, indem er den normalen Prozess stört, der sowohl den NREM- als auch den REM-Schlaf für den Aufbau und das Behalten von Erinnerungen nutzt. Es wurde sogar in Studien festgestellt, dass Menschen, die unter Schlafmangel leiden, ein Risiko für die Bildung falscher Erinnerungen haben. Man hat auch festgestellt, dass fragmentierter Schlaf das Gedächtnis negativ beeinflusst, selbst wenn eine Person insgesamt genügend Stunden Schlaf bekommt.

Zusätzlich zu den Folgen für das Gedächtnis beeinträchtigt schlechter Schlaf auch andere kognitive Aufgaben. Dadurch wird das räumliche Vorstellungsvermögen beeinträchtigt, was die Fähigkeit umfasst, Anweisungen auszuführen. Die motorischen Fähigkeiten, das Rhythmusgefühl und sogar einige Arten von Sprachvermögen verschlechtern sich ohne ausreichenden Schlaf.

Einige Studien haben herausgefunden, dass Schlafmangel die kognitive Flexibilität einschränkt und damit die Fähigkeit, sich an unsichere oder sich verändernde Umstände anzupassen und zu bestehen. Ein Hauptgrund dafür ist starres Denken und „Abstumpfung des Verhaltens“, wodurch die Fähigkeit, zu lernen und sich spontan zu verbessern, verringert wird.

Eine andere Art und Weise, wie schlechter Schlaf das Denkvermögen beeinträchtigt, ist die Veränderung des Verständnisses von emotionalen Informationen. Wenn man etwas Neues lernt, ein Problem analysiert oder eine Entscheidung trifft, ist es oft wichtig, den emotionalen Kontext zu erkennen.  Unzureichender Schlaf – der sich häufig auf die Stimmung auswirkt – behindert jedoch die Fähigkeit, diese emotionale Informationskomponente richtig zu verarbeiten.

In vielen Fällen beeinträchtigt diese gestörte emotionale Reaktion das Urteilsvermögen. Menschen, die nicht genügend Schlaf bekommen, treffen mit größerer Wahrscheinlichkeit riskante Entscheidungen und konzentrieren sich eher auf eine mögliche Belohnung als auf die Nachteile. Dies kann zu einer negativen Verstärkung führen, da Schlafmangel unsere Fähigkeit einschränkt, aus diesen Fehlern zu lernen, da die normale Methode der Verarbeitung und Stärkung des emotionalen Gedächtnisses beeinträchtigt ist.

Ein weiterer Aspekt der kognitiven Fähigkeiten, der durch Schlafprobleme beeinträchtigt wird, ist die Kreativität. Das Verbinden von losen miteinander verbundenen Ideen ist ein Kennzeichen von Kreativität, und diese Fähigkeit wird durch guten Schlaf gestärkt. Der NREM-Schlaf bietet die Möglichkeit, Informationen im Gehirn neu zu strukturieren und zu reorganisieren, während im REM-Schlaf oft neue Ideen und Verknüpfungen zwischen Gedanken entstehen. Im REM-Schlaf werden die kognitiven Fähigkeiten des Menschen gestärkt. Diese Prozesse ermöglichen Erkenntnisse, die ein Kernelement von Kreativität und Problemlösung sind.

Mangelhafter oder unruhiger Schlaf kann sich auch indirekt auf die kognitiven Fähigkeiten auswirken, da sie andere Probleme verursachen. Zum Beispiel haben Migränepatienten eher morgendliche Kopfschmerzattacken, wenn sie nicht genug Schlaf bekommen, und Schlafmangel kann das Risiko von Infektionen wie einer gewöhnlichen Erkältung erhöhen. Schlafmangel kann die Symptome von psychischen Erkrankungen wie Angstzuständen und Depressionen verschlimmern. Diese und zahlreiche andere physische und psychische Gesundheitsprobleme werden von der Qualität unseres Schlafes geprägt und können die Aufmerksamkeit und Konzentration einer Person beeinträchtigen.

Die vorhandenen Forschungsergebnisse unterstützen nachdrücklich die Vorstellung, dass schlechter Schlaf das effektive Denken beeinträchtigt. Ohne qualitativ hochwertigen Schlaf ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Menschen Fehler machen, neue Informationen nicht aufnehmen, Gedächtnislücken haben oder in ihrer Entscheidungsfindung beeinträchtigt sind.

Infolgedessen kann schlechter Schlaf die intellektuelle Leistung, den akademischen Erfolg, das kreative Streben und die Produktivität bei der Arbeit beeinträchtigen. Die kognitiven Auswirkungen von schlechtem Schlaf können auch zu Gesundheitsrisiken führen, einschließlich lebensbedrohlicher Gefahren durch übermüdetes Fahren oder das Bedienen schwerer Maschinen.

Welche Langzeitfolgen hat Schlafmangel für die kognitive Leistungsfähigkeit?

Die offensichtlichsten kognitiven Auswirkungen von schlechtem Schlaf sind sofort spürbar, aber es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass die Schlafqualität die langfristigen Risiken für kognitiven Abbau und Demenz beeinflusst.

Eine Analyse von mehr als 25 Beobachtungsstudien ergab ein deutlich höheres Risiko für kognitive Beeinträchtigungen und Alzheimer-Demenz bei Menschen mit Schlafproblemen. Tatsächlich schätzt diese Analyse, dass bis zu 15 % der Fälle von Alzheimer-Demenz auf schlechten Schlaf zurückzuführen sind.

Die Forschung zeigt, dass Schlaf dem Gehirn hilft, wichtige Vorgänge durchzuführen, wie z. B. das Entfernen von potenziell gefährlichen Substanzen wie Beta-Amyloid-Proteinen. Bei Alzheimer-Demenz bildet sich Beta-Amyloid in Form von Anhäufungen, sogenannten Ablagerungen, die die kognitiven Funktionen verschlechtern. Studien haben gezeigt, dass schon eine Nacht Schlafentzug die Menge an Beta-Amyloid im Gehirn erhöhen kann.

Dies ist eine mögliche Erklärung dafür, warum unzureichender Schlaf und Schlaffragmentierung mit kognitivem Abbau und Demenz in Verbindung gebracht werden. Außerdem wurde bei Menschen, bei denen bereits eine Demenz diagnostiziert wurde, unzureichender Schlaf mit einer schlechteren Krankheitsprognose in Verbindung gebracht.

Sind die Auswirkungen von unzureichendem Schlaf auf das Denkvermögen bei allen Menschen gleich stark ausgeprägt?

Nicht jeder ist von unzureichendem Schlaf in gleicher Weise betroffen. Studien haben ergeben, dass manche Menschen eher zu kognitiven Beeinträchtigungen durch Schlafmangel neigen, und dies könnte sogar eine genetische Ursache haben.

Die Forschung hat im Allgemeinen herausgefunden, dass Erwachsene besser in der Lage sind, die Auswirkungen des Schlafmangels zu überwinden als jüngere Menschen. Jugendliche gelten als besonders gefährdet für negative Auswirkungen von Schlafmangel auf das Denkvermögen, die Entscheidungsfindung und die schulischen Leistungen, da sich das Gehirn in diesem Alter noch weiterentwickelt.

Einige Studien haben auch herausgefunden, dass Frauen besser mit den Auswirkungen von Schlafmangel umgehen können als Männer, obwohl noch nicht klar ist, ob dies mit biologischen Faktoren, sozialen und kulturellen Einflüssen oder einer Kombination aus beidem zusammenhängt.

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Können Schlafstörungen die kognitive Leistungsfähigkeit beeinträchtigen?

Schlafstörungen gehen häufig mit unzureichendem oder fragmentiertem Schlaf einher. Daher ist es wenig überraschend, dass sie mit kognitiven Beeinträchtigungen in Verbindung gebracht werden können.

Schlaflosigkeit (Insomnie), bei der es Probleme mit dem Einschlafen und Durchschlafen gibt, wurde mit kurz- und langfristigen kognitiven Problemen in Verbindung gebracht.

Die obstruktive Schlafapnoe (OSA) ist eine weitere der häufigsten Schlafstörungen. Bei dieser Erkrankung werden die Atemwege blockiert, was zu Atemaussetzern während des Schlafs und einer verminderten Sauerstoffzufuhr im Blut führt.

Wirkt sich zu viel Schlaf auf die kognitive Leistungsfähigkeit aus?

Viele Studien, die sich mit den Auswirkungen von Schlaf auf das Denkvermögen beschäftigen, haben herausgefunden, dass nicht nur Schlafmangel problematisch sein kann. In vielen Fällen hat die Forschung herausgefunden, dass sowohl zu wenig als auch zu viel Schlaf mit einem kognitiven Abbau verbunden ist.

Die Erklärung für diesen Zusammenhang bleibt unklar. Es ist nicht bekannt, ob das Übermaß an Schlaf durch einen gleichzeitig bestehenden Gesundheitszustand verursacht wird, der möglicherweise ebenfalls zu kognitiven Problemen prädisponiert. Insgesamt sind diese Forschungsergebnisse eine wichtige Erinnerung daran, dass Empfehlungen für gesunden Schlaf sowohl ein Minimum als auch ein Maximum beinhalten.

OSA wird mit Tagesschläfrigkeit sowie deutlichen kognitiven Problemen in Bezug auf Aufmerksamkeit, Denkvermögen, Gedächtnis und Kommunikation in Verbindung gebracht. Studien haben außerdem ergeben, dass Menschen mit Schlafapnoe ein höheres Risiko für die Entwicklung von Demenz haben.

Kann verbesserter Schlaf die kognitiven Fähigkeiten verbessern?

Für Menschen mit Schlafproblemen bietet die Verbesserung des Schlafs eine praktische Möglichkeit, ihre kognitive Leistung zu steigern. Die empfohlene Menge an kontinuierlichem Schlaf zu bekommen, kann dem Gehirn helfen, sich zu erholen und viele der negativen Folgen von schlechtem Schlaf auf verschiedene Aspekte des Denkvermögens zu vermeiden.

Zunehmend betrachten Forscher und Gesundheitsexperten guten Schlaf als eine mögliche Form der Vorbeugung von Demenz und Alzheimer-Krankheit. Obwohl weitere Studien erforderlich sind, um die Rolle des Schlafs bei der Vorbeugung des kognitiven Verfalls abschließend zu bestimmen, deuten erste Forschungsergebnisse darauf hin, dass Maßnahmen zur Verbesserung des Schlafs die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung einer Alzheimer-Demenz längerfristig verringern können.

Tipps zur Verbesserung von Schlaf und kognitiver Leistung

Jeder, der das Gefühl hat, dass er unter kognitiven Beeinträchtigungen oder übermäßiger Tagesmüdigkeit leidet, die sein Denkvermögen beeinträchtigt, sollte in einem ersten Schritt mit seinem Arzt sprechen. Ein Arzt kann helfen, andere Erkrankungen, einschließlich Schlafstörungen, zu identifizieren oder auszuschließen, die diese Symptome verursachen könnten. Der Arzt kann auch Strategien für einen Plan zur Verbesserung des Schlafs vorschlagen.

Viele Ansätze zur Verbesserung des Schlafs beginnen mit einer gesunden Schlafhygiene. Indem man die Schlafumgebung und die täglichen Gewohnheiten und Routinen optimiert, kann man viele häufige Hürden für den Schlaf beseitigen. Eine regelmäßige Schlafenszeit und ein regelmäßiger Schlafrhythmus, der Verzicht auf Alkohol und Koffein am Abend und die Minimierung elektronischer Geräte im Schlafzimmer sind einige Beispiele für Tipps zur Schlafhygiene, die es einem leichter machen können, jede Nacht gut zu schlafen.

Referenzen

  1. Schlarb, Angelika A., et al. „Die Bedeutung von Schlaf und Schlafstörungen für Lernen und Gedächtnis bei Kindern–ein Überblick.“ Lernen und Lernstörungen (2012).
  2. Stevens, Andreas, and Lena Braun. „Schlafmangel, Benzodiazepine und Reaktionsleistung.“ Zeitschrift für Psychiatrie, Psychologie und Psychotherapie (2020).
  3. Walker, Matthew. Das große Buch vom Schlaf: Die enorme Bedeutung des Schlafs-Beste Vorbeugung gegen Alzheimer, Krebs, Herzinfarkt und vieles mehr. Goldmann Verlag, 2018.
  4. Slenczek, Maria. Einfluss kognitiver Leistungen auf den individuellen Gewinn durch Schlaf für die deklarative Gedächtniskonsolidierung bei Kindern. Diss. 2019.

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Matthias Böhm

Matthias setzt sich leidenschaftlich dafür ein, Menschen mit Informationen zu versorgen, die sie nutzen können, um sinnvolle Entscheidungen über ihre Gesundheit zu treffen. Als wissenschaftlicher Autor hat er mehr als ein Jahrzehnt damit verbracht, Patient*innen, Betreur*innen und Fachleute mit qualitativ hochwertigen, faktenbasierten Informationen zu versorgen und diese zu verfassen. Wenn er nicht gerade schreibt, kocht Matthias gerne vegetarisch, wandert und schläft gerne aus.

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