Mentale Funktion: So beeinflusst Schlaf unsere kognitive Leistung!

Als Magazin für Bodybuilding, Fitness und Kraftsport dreht sich bei uns fast alles um mehr Muskeln, mehr Leistung, mehr Kraft und eine bessere Form. Frei nach dem Motto „mens sana in corpore sano“, was so viel bedeutet wie „ein gesunder Geist in einem gesunden Körper“, sind physische und mentale Leistung eng miteinander verknüpft. Gerade die Schüler und Studenten unter uns sowie Athleten mit einem geistig anspruchsvollen Beruf sind daran interessiert, auch eine optimale Leistung in den grauen Zellen aufzuweisen. Genau wie für den Muskelaufbau stellt Schlaf für kognitive Leistung einen häufig unterschätzten, aber immens wichtigen Faktor dar.

Bereits des Öfteren haben wir über den Stellenwert eines ausreichenden und gesunden Nachtschlafes auf verschiedene Parameter wie das Immunsystem, den Muskelaufbau oder die körperliche Leistung geschrieben. Jeder weiß sicherlich auch aus eigener Erfahrung, dass ein oder mehrere kurze Nächte das Wohlbefinden und die kognitive Leistung spürbar einschränken können. Chronischer Schlafmangel oder Schlafstörungen können jedoch auch langfristig verheerende Konsequenzen für die Leistung des Gehirns haben.

Was passiert mit dem Gehirn im Schlaf?

Während einer normalen Nacht durchläuft das Gehirn vier bis sechs Schlafzyklen, die jeweils eine Dauer von 70 bis 120 Minuten aufweisen [1]. Sowohl das Gehirn als auch der Körper erfahren in diesen Zyklen deutliche Veränderungen, die mit den unterschiedlichen Schlafphasen zusammenhängen [2]. Während den Nicht-REM-Schlafphasen (NREM) verringert sich insgesamt die Aktivität des Gehirns. Allerdings bleiben spezifische Arten der Gehirnwellen bestehen. Dieses Muster der Gehirnwellen ist in den NREM-Schlafphasen der Stufe 3 besonders ausgeprägt und auch bekannt als Tiefschlaf.

In der REM-Schlafphase dagegen nimmt die Gehirnaktivität stark zu. In vielerlei Hinsicht erreicht ist sie dann sogar mit dem Wachszustand vergleichbar. Deshalb ist die REM-Schlafphase für intensives Träumen bekannt. NREM- und REM-Schlafhasen wechseln sich in der Regel ab. Dabei sind die REM-Schlafphasen meist in der zweiten Nachthälfte stärker ausgeprägt. Wenngleich sich Experten bis heute nicht einig darüber sind, wird angenommen, dass diese zyklische Abfolge wichtig für die mentale Regeneration ist [3]. Aus diesem Grund nimmt man an, dass der Schlaf sehr wichtig für die kognitive Leistung ist und Parameter wie Aufmerksamkeit, Denkleistung und Gedächtnis beeinflusst.

Wie beeinflusst Schlaf die kognitive Leistung kurzfristig gesehen?

Die akuten Auswirkungen von Schlaf auf die kognitive Leistung besitzen eine große Spannweite. Die meisten Menschen wissen, was es für die Gehirnleistung am nächsten bedeutet, wenn man eine Nacht schlecht schläft. Es kommt zu Symptomen wie Erschöpfung, Schläfrigkeit und verminderter Aufmerksamkeit. Möglicherweise kommt es sogar zum sogenannten Mikroschlaf, welchen man auch umgangssprachlich als „Einnicken“ bezeichnet [4]. Die Auswirkungen eines akuten Schlafmangels auf die Reaktionszeit und Denkleistung wurde in Untersuchungen mit dem Zustand des Alkoholrausches verglichen [5].

Studien deuten darauf hin, dass schlechter Schlaf selektive Beeinträchtigungen auf die kognitive Leistung hat [6]. Das bedeutet, dass ungenügender oder gestörter Schlaf in einigen Teilen des Gehirns größere Probleme bereitet und daher unterschiedlichen Einfluss auf bestimmte Arten der Kognition nimmt [7]. Es bestehen starke Hinweise darauf, dass der Schlaf stärker mit dem Gedächtnis in Verbindung steht. Ein Schlafmangel behindert das Arbeitsgedächtnis, welches einen großen Stellenwert bei der Erinnerung von Dingen für den direkten Gebrauch besitzt [8].

Sowohl NREM- als auch REM-Schlafphasen scheinen wichtig für breitere Festigung des Gedächtnisses zu sein, welches daran beteiligt ist, die Informationen im Gehirn zu verstärken, sodass sie im Bedarfsfall abrufbereit sind [8]. Der NREM-Schlaf konnte beispielsweise mit der Bildung des deklarativen Gedächtnisses in Verbindung gebracht werden, in dem explizites Wissen, das bewusst verbalisiert werden kann, gespeichert wird. In der REM-Schlafphase hingegen wird das prozedurale Gedächtnis ausgebaut, welches Fertigkeiten beinhaltet, die ohne Nachdenken eingesetzt werden. Dazu gehören vor allem motorische Abläufe wie das Gehen, Treppensteigen, Schwimmen oder Fahrradfahren.

Regeneration: Wie Schlaf den Muskelaufbau beeinflusst und umgekehrt!

Bereits des Öfteren haben wir über den Stellenwert eines ausreichenden und gesunden Nachtschlafes auf verschiedene Parameter, wie das Immunsystem oder die körperliche Leistung, geschrieben. Jeder weiß sicherlich auch aus eigener Erfahrung, dass ein oder mehrere kurze Nächte das Wohlbefinden und die kognitive Leistung spürbar einschränken können. Ein weiterer wichtiger Punkt, den wir heute klären möchten, […]

Schlechter Schlaf beeinträchtigt die kognitive Leistung, indem der normale Zyklus der Schlafphasen und somit die Bildung und des Gedächtnisses gestört wird. Studien zeigen, dass Menschen mit Schlafmangel ein höheres Risiko besitzen, fehlerhafte Erinnerungen aufzubauen [9]. Gestückelter Schlaf, wie er beispielsweise im Bereitschaftsdienst vorkommen kann, wurde ebenfalls mit negativen Einflüssen auf das Gedächtnis in Verbindung gebracht [10]. Selbst dann, wenn eine Person insgesamt eine ausreichende Schlafdauer pro Tag hat.

Über die Konsequenzen für das Gedächtnis hinaus vermindert schlechter Schlaf die Fähigkeit, Instruktionen zu befolgen [11]. Motorische Fähigkeiten, einen Rhythmus beibehalten und Teile der Sprache können dadurch beeinträchtigt werden. Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass ein Schlafmangel die kognitive Flexibilität vermindert, wodurch die Fähigkeit zur Anpassung an ungewohnte oder sich verändernde Situationen reduziert wird [12]. Einer der wesentlichen Gründe dafür ist starres Denken und das Abstumpfen von Feedback, wobei die Kapazität zum spontanen Lernen und Verbessern von Fähigkeiten reduziert wird [13].

Ein Mangel an Schlaf kann die kognitive Leistung ebenfalls durch die Veränderung der emotionalen Information beziehungsweise der Art und Weise, wie diese vom Gehirn gelesen wird, beeinträchtigen [14]. Beim Erlernen neuer Dinge, Analysieren eines Problems oder bei der Entscheidungsfindung ist es oftmals wichtig, den emotionalen Kontext zu erfassen. Mangelnder Schlaf kann jedoch die Stimmung beeinträchtigen und so die Fähigkeit stören, die emotionale Komponente einer Information einzuordnen [15]. Untersuchungen haben beobachtet, dass Menschen mit Schlafmangel daher dazu tendieren, riskantere Entscheidungen zu treffen und sich vermehrt auf die potenzielle Belohnung anstatt auf die Nachteile fokussieren [16].

Akuter Schlafmangel kann weiterhin die Kreativität beeinträchtigen, indem er die Fähigkeit, locker verbundene Ideen zu kombinieren, verschlechtert [17]. Im NREM-Schlaf werden Informationen rekonstruiert und rekombiniert, wohingegen im REM-Schlaf Verbindungen zwischen Gedanken gezogen werden [18, 19]. Diese Elemente ermöglichen die Erkenntnis über Sachverhalte, welche ein wichtiges Element für Innovation und kreative Problemlösung darstellt.

Kampf gegen Corona: So beeinflusst Schlaf das Immunsystem!

In Zeiten von Ausgangssperren, Quarantäne und Kontaktverbot aufgrund der weltweiten Ausbreitung der COVID-19-Pandemie verbringen die meisten von uns deutlich mehr Zeit in den eigenen vier Wänden. Egal ob arbeiten aus dem Home-Office oder vorübergehende Langeweile wegen Kurzarbeit, der Großteil der Bevölkerung hat aktuell mehr Zeit, sich um Dinge zu kümmern, die sonst zu kurz kommen, […]

Wie beeinflusst ein langfristiger Mangel Schlaf die kognitive Leistung?

Die Auswirkungen eines Schlafmangels, die am offensichtlichsten zugeordnet werden können, spürt man meist akut. Aber auch langfristig gesehen, kann Schlafmangel das Risiko für Demenz und kognitivem Verfall beeinflussen. Eine Meta-Analyse aus 27 Observationsstudien mit insgesamt fast 70.000 Probanden beobachte bei Menschen mit Schlafproblemen ein beträchtlich höheres Risiko für Alzheimer und kognitive Beeinträchtigungen [20].

Forschungen zeigen, dass das Gehirn im Schlaf regeneriert und sich dabei auch von Stoffwechselprodukten wie Beta-Amyloid-Proteinen, Adenosin, Katecholaminen und Prostaglandinen reinigen kann. Bei Krankheiten wie Alzheimer bilden die Beta-Amyloid-Proteine sogenannte Cluster, die sich als Plaques auf die Nervenzellen legen und dort die kognitive Leistung beeinträchtigen können. Experimente ergaben, dass schon eine Nacht mit weniger Schlaf den Gehalt an Beta-Amyloid-Proteinen im Gehirn steigern kann [21]. Weiterhin konnte ein schlechter Schlaf bei Menschen mit bestehender Demenz mit einer schlechteren Krankheitsprognose in Verbindung gebracht werden [22].

Schlaf verbessern, kognitive Leistung verbessern

Untersuchungen haben ergeben, dass die Verbesserung des Schlafes bei Personen mit Schlafproblemen zu einer Verbesserung der kognitiven Leistung führen kann [23]. Eine ausreichende Dauer ununterbrochenen Schlafes kann dem ´Gehirn helfen, sich zu erholen und viele der angesprochenen Konsequenzen verhindern. Forscher erkennen einen guten Schlaf immer mehr als eine mögliche Form der Demenz- und Alzheimer-Prävention an [24]. Wenngleich es mehr Studien bedarf, um die Rolle des Schlafes in der Prävention zu ermitteln, deuten frühe Untersuchungen darauf hin, dass die Verbesserung des Schlafes die langfristige Wahrscheinlichkeit senkt, Alzheimer und Demenz zu entwickeln [25].

Mehr und besser zu schlafen und somit die kognitive Leistung und den Muskelaufbau zu steigern, ist jedoch leichter gesagt als getan. Eine optimale Schlafhygiene umfasst unter anderem, elektronische Geräte und Bildschirmlicht in den Stunden vor der Nachtruhe zu meiden. Eine gute Matratze, ein kühler, dunkler, ruhiger Raum sind einfach realisierbare Faktoren. Jeder, der die größtmöglichen Erfolge im Sport oder auch im beruflichen Leben feiern will, sollte sein Bestmögliches unternehmen, die Dauer und Qualität allein durch die tägliche Routine und ein geeignetes Umfeld zu optimieren. Darüber hinaus kann in manchen Situationen ein Nahrungsergänzungsmittel mit Melatonin und anderen Stoffen zur Förderung der Schlafqualität und -dauer helfen.

Wie lange sollte man pro Nacht schlafen?

Der Schlafbedarf eines erwachsenen Menschen ist innerhalb von gewissen Grenzen individuell. Der eine kommt prima damit klar, weniger Zeit in der nächtlichen Regenerationsphase zu verbringen, wohingegen ein anderer etwas mehr braucht [26]. Fakt ist jedoch, dass Schlafmangel einen erheblich negativen Einfluss auf unsere Muskulatur und unsere Gesundheit hat [27, 28]. Darüber haben wir auf Gannikus.de bereits zahlreiche Male berichtet.

Die allgemeine Empfehlung hinsichtlich der Schlafdauer liegt am Beispiel der amerikanischen National Sleep Foundation bei einem Erwachsenen zwischen sieben und neun Stunden pro Nacht [26]. Kinder und Jugendliche benötigen etwas mehr. Ein aktuelles Review, welches sich mit den leistungsverbessernden Eigenschaften verschiedener Schlafmaßnahmen bei Elite-Sportlern beschäftigte, kam zu dem Schluss, dass diese Populationsgruppe von einer Verlängerung der Zeit im Bett um rund eine Stunde auf acht bis zehn Stunden profitiert [29].

Fazit und Zusammenfassung

Die nächtliche Regenerationsphase läuft in verschiedenen Phasen ab, die sich zyklisch aneinander reihen. Sie ist wichtig für die Erholung des Gehirns sowie der Verarbeitung von Informationen und Speicherung im Gedächtnis. Ein Mangel an Schlaf kann die kognitive Leistung am nächsten Tag deutlich beeinträchtigen. Langfristig gesehen deuten Daten darauf hin, dass ungenügender Schlaf sogar das Risiko für Demenz und Alzheimer steigern könnte. Daher ist es nicht nur für die körperliche, sondern auch die kognitive Leistungsfähigkeit von immenser Bedeutung, eine gute Schlafqualität und- dauer anzustreben.

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Primärquelle: Logan Foley: „How Lack of Sleep Impacts Cognitive Performance and Focus“, www.sleepfoundation.org

Literaturquellen:

1. Patel, Aakash K., Vamsi Reddy, and John F. Araujo. „Physiology, sleep stages.“ StatPearls [Internet] (2020).
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3. Division of Sleep Medicine at Harvard Medical School. (2007, December 18). „Natural Patterns of Sleep“.
4. Poudel, Govinda R., et al. „Losing the struggle to stay awake: divergent thalamic and cortical activity during microsleeps.“ Human brain mapping 35.1 (2014): 257-269.
5. Dawson, Drew, and Kathryn Reid. „Fatigue, alcohol and performance impairment.“ Nature 388.6639 (1997): 235-235.
6. Alhola, Paula, and Päivi Polo-Kantola. „Sleep deprivation: Impact on cognitive performance.“ Neuropsychiatric disease and treatment (2007).Tucker, Adrienne M., et al. „Effects of sleep deprivation on dissociated components of executive functioning.“ Sleep 33.1 (2010): 47-57.
7. Tucker, Adrienne M., et al. „Effects of sleep deprivation on dissociated components of executive functioning.“ Sleep 33.1 (2010): 47-57.
8. Maquet, Pierre, et al. „Experience-dependent changes in cerebral activation during human REM sleep.“ Nature neuroscience 3.8 (2000): 831-836.
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10. Rolls, Asya, et al. „Optogenetic disruption of sleep continuity impairs memory consolidation.“ Proceedings of the National Academy of Sciences 108.32 (2011): 13305-13310.
11. Stepan, Michelle E., Erik M. Altmann, and Kimberly M. Fenn. „Effects of total sleep deprivation on procedural placekeeping: More than just lapses of attention.“ Journal of Experimental Psychology: General 149.4 (2020): 800.
12. Honn, K. A., et al. „Cognitive flexibility: a distinct element of performance impairment due to sleep deprivation.“ Accident Analysis & Prevention 126 (2019): 191-197.
13. Whitney, Paul, et al. „Feedback blunting: total sleep deprivation impairs decision making that requires updating based on feedback.“ Sleep 38.5 (2015): 745-754.
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