Schlaf ist das beste Gehirndoping

Entspannung schafft Platz für neue Informationen

Wer lernt, sich zu entspannen, schläft und lernt
besser (Foto: FWF/Georg Bruckschlögl)

San Diego/Salzburg (pte004/23.02.2010/06:15) - Schlaf verbessert sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen die Leistung des Gehirns, indem er etwa die Erinnerungs- und Aufnahmefähigkeit steigert. Darauf deuten mehrere Studien, die beim Jahrestreffen der US-Wissenschaftler in San Diego präsentiert wurden. Wie man Schlaf verbessern kann, untersuchen hingegen derzeit Salzburger Forscher in einer vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Studie.

Suche nach dem Einschlaf-Gedanken

In Salzburg untersucht man derzeit im EEG-Labor, wie Kinder am besten ihre Gehirnleistung durch Schlaf steigern können. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Neurofeedback-Training. "Dabei lernt man, Aktivitäten des Gehirns willentlich zu beeinflussen", erklärt Forschungsleiterin Kerstin Hödlmoser im pressetext-Interview. Frühere Tests konnten bei Erwachsenen bereits bestätigen, dass auf diese Weise nicht nur die kognitive Leistung, sondern auch die Zahl der Schlafspindeln steigt. Darunter versteht man Muster der Wellenfrequenz, die in der zweiten Schlafphase auftreten und die man unter anderem für die Konsolidierung von erworbenem Wissen verantwortlich macht.

Das Neurofeedback beruht auf Gehirnsignalen, die durch Sensoren gemessen und gleichzeitig per Computer auswertet werden. "Die Kinder erfahren durch die Rückmeldung, welche Gedanken ideale Entspannung und Ruhefindung bringen. Das kann etwa die Vorstellung des Gehens über eine Blumenwiese oder des Musizieren sein", so die Forscherin. Die Entspannung sei besonders beim Zubettgehen wichtig, da sie das Einschlafen und somit Schlafdauer und -qualität verbessere. Den Erfolg der Maßnahme messen die Forscher schließlich durch die Entwicklung von Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Schulleistungen.

Schon Babys lernen nach Schlaf besser

Wie wichtig der Schlaf für das Lernen ist, zeigen zwei aktuelle Studien aus den USA. Bei einer durchliefen Probanden mittags einen Merktest, ehe sie teils ein Nickerchen einlegten. Als es um 18 Uhr erneut Merkaufgaben gab, schnitten die Mittagsschläfer deutlich besser ab und erinnerten sich auch besser an Inhalte des ersten Tests als die Wachbleiber. "Es scheint als ob das Schlafen den mit Informationen gefüllten Briefkasten des Gehirns leert und dessen Inhalte in einem Ordner verstaut. Erst dadurch schafft man Platz für neue Informationen", berichtet Studienleiter Matthew Walker von der University of California, Berkeley.

Forscher aus Arizona untersuchten hingegen erst 15-monatigen Babys, denen sie ebenfalls in zwei Durchgängen dreisilbige Kunstphrasen vorspielten. Einige ließ man dazwischen zur gewohnten Zeit ihr Schläfchen einlegen, andere testete man zu einer Tageszeit, in der sie nie schliefen. Aus der Blickreaktion der kleinen Probanden schlossen die Forscher, welche Phrasen ihnen schon bekannt waren. Erkannten auch allen Babys die früher gelernten Phrasen wieder, so konnten nur die mittlerweile Ausgeschlafenen Grundmuster des ersten Durchgangs auf die neuen Phrasen übertragen. Das werten die Forscher als Verbesserung des abstrakten Denkens, die auf den Schlaf zurückzuführen sei.

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Nur ein flexibles Gehirn bringt hohe Leistung

Fähigkeit zur Anpassung bestimmt die Fitness eines Seniorengehirns

Flexibilität ist das Geheimnis des Superhirns
im Alter (Foto: pixelio.de/Casiocan)

Berlin (pte026/09.02.2010/13:40) - Das Gehirn alter Menschen ist besonders dann noch zu Spitzenleistungen fähig, wenn es sich flexibel auf den Schwierigkeitsgrad der Aufgaben einstellen kann. Das berichtet ein internationales Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Bildungsforschung in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. "Gedächtnis im Alter wird mit gutem Grund meist im Hinblick auf Demenz untersucht. Doch auch gesunde Senioren unterscheiden sich erheblich, was die Gehirnleistung betrifft", berichtet Studienautorin Irene Nagel im pressetext-Interview.

Auch ohne Demenz schwindet die Gehirnleistung im Alter, indem etwa die Nervenzellen und ihre Synapsen, jedoch auch zahlreiche Botenstoffe wie etwa Dopamin abnehmen. Diese Prozesse, die zueinander in komplexer Wechselwirkung stehen, verlaufen von Mensch zu Mensch verschieden. "Solche Rückgänge können durch den Lebenswandel beeinflusst sein, aber auch durch Krankheiten oder genetische Voraussetzungen. Das führt dazu, dass wir uns im Alter in der Gehirnleistung immer mehr voneinander unter­scheiden", so Nagel.

Unterschiede wachsen im Alter

Die Berliner Forscher wollten nun herausfinden, wie sich diese Unterschiede in der Aktivität des Gehirns zeigen. Dazu stellten sie sowohl jungen Erwachsenen als auch Senioren die Aufgabe, sich räumliche Muster unterschiedlicher Komplexität einzuprägen und über kurze Zeit zu merken. Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) zeigte, welche Gehirnregionen dabei aktiviert wurden und wie ein veränderter Schwierigkeitsgrad der Aufgaben diese Aktivität beeinträchtigte. Aufgrund der Richtigkeit der Antworten schlossen die Forscher auf die kognitive Leistung der Versuchspersonen.

Bei allen Untersuchten zeigte sich, dass gute Leistung dann auftritt, wenn die Aktivierung des Gehirns an die Aufgabenschwierigkeit angepasst wird, wohingegen gleiche oder abfallende Aktivierung bei steigender Schwierigkeit zu schlechter Leistung führte. Die Altersgruppen unterschieden sich insofern, als die Seniorengehirne mit schwacher Leistung bei schwierigen Aufgaben viel deutlicher an Aktivität verloren. Das sei kein Hinweis auf Resignation, betont die Studienleiterin. "Auch die älteren Probanden waren sehr motiviert bei der Teilnahme, zudem lag die Genauigkeit ihrer Antworten eindeutig über der Ratewahrscheinlichkeit."

Superhirn kann man trainieren

"Unterschiede in der Leistung lassen sich durch Unterschiede in der Anpassung vorhersagen", so Nagel. Bei den Senioren mit durchgehend richtigen Antworten steigerte sich die Gehirnaktivitierung hingegen fast genauso wie bei den jungen Erwachsenen mit zunehmender Schwierigkeit der Aufgabe. "Die Unterschiede bei alten Menschen zeigen, dass auch im hohen Alter eine hohe Gehirnleistung möglich ist." Es lohne sich daher, genauer zu erforschen, welche Faktoren den Alterungsprozess auf positive Weise beeinflussen und nach welchen Mechanismen er folgt.

Was man am besten tun sollte, um "kognitiv erfolgreich" zu altern, wird in der Wissenschaft aktuell untersucht. Nagel bezeichnet drei Faktoren als wesentlich. "Am wichtigsten ist die gesunde Lebensführung, wozu regelmäßiges Ausdauertraining sowie ein geistig waches, engagiertes Leben mit möglichst vielen sozialen Interaktionen gehört. Zweitens gehört das kognitive Training dazu, wobei aus wissenschaftlicher Sicht Erfolgschancen am größten sind, wenn dieses über lange Zeit erfolgt und die Aufgabenschwierigkeit individuell angepasst ist."

Grenzen der Beeinflussung

Einen dritten Faktor könnten auch Medikamente darstellen, deren Wirkung jedoch noch wenig erforscht ist. "Man sollte jedoch nicht außer Acht lassen, dass auch Gene und Krankheiten eine Rolle spielen. Der Alterungsprozess ist daher nur bis zu einem gewissen Grad beeinflussbar", so die Forscherin.

Abstract der Studie unter http://www.pnas.org/content/106/52/22552.abstract

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Gen für Gedächtnisbildung identifiziert

Entdeckung soll Alzheimer-Bekämpfung unterstützen

Forscher identifizieren Gene für Gedächtnisbildung

Rom (pte003/08.02.2010/06:10) - Wissenschaftler des Istituto di Neurobiologia e Medicina Molecolare und des Istituto di Neuroscienza haben eine entscheidende Rolle des Gens "PC3/Tis21" bei der Entwicklung der Neuronen und der Bildung des menschlichen Gedächtnisses nachgewiesen. Die Entdeckung könnte ihrer Ansicht nach bei der Bekämpfung degenerativer Nervenkrankheiten wie Alzheimer zum Einsatz kommen.

"Im menschlichen Gehirn werden im Zuge der Neurogenese ständig neue Nervenzellen gebildet. Das Fehlen von PC3/Tis21 verhindert die Differenzierung und Reifung neuer Neuronen im Hippocampus", erläutert Teamleiter Felice Tirone. "Dies führt zum Verlust des selektiven Gedächtnisses und der Fähigkeit, verschiedene Ereignisse oder Eindrücke sinnvoll miteinander zu verbinden." Andere ebenfalls vom Hippocampus abhängige Gedächtnisformen wie beispielsweise das räumliche Gedächtnis blieben davon unberührt.

Protein mit Doppelfunktion

Das auch als BTG2 bekannte Protein habe eine Doppelfunktion. Zuerst diene es als Inhibitor bei der Zellteilung und gleich danach als Repressor des bei der Differenzierung der Nervenzellen beteiligten Gens Id3. Deshalb liege die Vermutung nahe, dass PC3/Tis21 einen maßgeblichen Einfluss auch auf den zeitlichen Ablauf bei der Neuronenbildung im Gedächtnis habe. Einzelheiten der mit Forschern der Università Lumsa und der Fondazione Santa Lucia durchgeführten Untersuchung sind in der internationalen Fachzeitschrift "Plos One" veröffentlicht worden.

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