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MIT Technology Review News

„Startknopf“ im Gehirn entdeckt: Darum arbeitet dein Denkapparat nachts wie ein Geschirrspüler

Ein nächtlicher Waschvorgang spült Abfälle aus dem Gehirn und beugt Erkrankungen wie Alzheimer vor. Forscherinnen haben einen neuen Antrieb dafür entdeckt und warnen, dass Schlafmittel ihn deutlich drosseln können.

Von Veronika Szentpétery-Kessler
3 Min.
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Was im Gehirn eines Mannes passiert ist, der starb, könnte ein Phänomen aus Nahtod-Erlebnissen erklären. ( Foto: Shutterstock/agsandrew)

Guter Schlaf ist nicht nur erholsam, er stärkt auch das Immunsystem und hält Gehirn und Herz gesund. Nachts wird das Denkorgan nämlich so richtig „durchgespült“ und dabei von allen möglichen Abfallstoffen, von Proteinresten bis hin zu Botenstoffen, gereinigt. Ohne die nächtliche Gehirnwäsche würde der Müll die Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer begünstigen. Was diesen Spülvorgang aber antreibt, war lange unklar. Inzwischen aber mehren sich die Erkenntnisse, welche Mechanismen dahinterstehen.

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Das neueste Puzzlestück hat kürzlich ein internationales Forscherteam aus Dänemark, Großbritannien und den USA geliefert. Wie sie im Fachjournal Cell schreiben, beobachteten sie bei Versuchen mit schlafenden Mäusen, dass der Hirnstamm der Nager alle 50 Sekunden winzige Wellen des Botenstoffes Noradrenalin freisetzt. Wem der Stoff bekannt vorkommt: Er wird auch von den Nebennieren produziert und wirkt dann als Stresshormon.

Botenstoff, der im Gehirn wie eine Pumpe wirkt

Im Gehirn allerdings dient die rhythmische Abgabe Noradrenalin offenbar als Antrieb für die Spülflüssigkeit. Es wirkt dabei wie eine Pumpe. Jeder Stoß sorgt dafür, dass sich die Blutgefäße unter den Kanälen kurz verengen. Wenn sie sich wieder ausdehnen, drücken sie die Spülflüssigkeit in den Kanälen über ihnen ein Stück voran. Am Ende gelangt das vermüllte Abwasser zu den nächstgelegenen Lymphknoten außerhalb des Gehirns, die zum Drainagesystem des Körpers gehören.

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„Es ist, als würde man vor dem Schlafengehen den Geschirrspüler einschalten und mit einem sauberen Gehirn aufwachen“, sagte die verantwortliche Autorin Maiken Nedergaard von der University of Rochester im US-Bundesstaat New York und der dänischen Universität Kopenhagen der Online-Newsseite Scitechdaily.

Womit das Gehirn durchgespült wird

Die Entdeckung, dass das Gehirn sein eigenes Abwassersystem hat, ist recht neu. Es wurde erst 2013 von Nedergaards Team im Fachjournal Science beschrieben und auf den Namen glymphatisches System getauft. Die Spülflüssigkeit ist dasselbe klare Gehirnwasser, auch Liquor genannt, das Gehirne auch von außen umgibt und polstert. Im Gehirn zirkuliert es durch dünne Kanälchen, die spezialisierte Gliazellen zwischen den Nervenzellen (Neuronen) und um Gehirnblutgefäße herum bilden. Das Netzwerk all dieser Abwasserkanäle heißt in Anlehnung an die Gliazellen „glymphatisches System“.

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Wie Nedergaard und Co. in der aktuellen Studie allerdings ebenfalls festgestellt haben, können Medikamente die nächtliche Gehirnwäsche stören. Gaben sie ihren Versuchsmäusen ein Schlafmittel namens Zolpidem, schliefen die Nager zwar schneller ein, allerdings wurde ihre Noradrenalin-Abgabe und damit der Spülvorgang deutlich gedrosselt.

Die Ergebnisse treffen den Forschern zufolge wahrscheinlich auch auf Menschen zu, wenngleich das noch genauer abgesichert werden muss. Aber auch wir haben ebenfalls ein glymphatisches System, in dem frühere Forschungsarbeiten ähnliche Noradrenalinwellen, Blutflussmuster und Hirnflüssigkeitsströme beobachtet haben.

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Wie ein Wellenbad im Gehirn

Dieser Mechanismus scheint einer von mehreren Antriebssystemen für die nächtliche Gehirnspülung zu sein. Ein weiterer Taktgeber für das Pulsieren der Reinigungsflüssigkeit sind die Gliazellen selbst, wie Wissenschaftler um Jonathan Kipnis von der Washington University School of Medicine in St. Louis, Missouri, in Tierversuchen mit Mäusen aufgeklärt haben. Die Gliazellen feuern koordiniert elektrische Signale ab und versetzen damit die Gehirnflüssigkeit ebenfalls wellenartig in Bewegung. Dieses Aktivitätsmuster ist dabei unabhängig vom üblichen Muster der Nervenzellen und findet nur im Tiefschlaf statt.

Um zu belegen, dass tatsächlich das wellenförmige Pulsieren den Abfalltransport bewirkt, schaltete das Forscherteam bestimmte Hirnregionen bei den Versuchstieren ab, sodass die Neuronen in diesen Regionen nicht mehr rhythmisch feuerten. Ohne die Wellen konnte aber der frisch ins Gehirn eintretende Liquor nicht durch die ausgeschalteten Hirnregionen fließen und die dort anfallenden Abfälle konnten das Hirngewebe nicht verlassen.

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Kommentare (1)

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Sebastian Jokisch

Eine sehr wichtige Erkenntnis und UNERLÄSSLICH, der Gesellschaft aber auch der Fachwelt, vor allem der Pharamzeutik und des Arbeitsrechts und des Pflege/Gesundheitswesen deutlich aufs Auge zu drücken.

Durch diese Erkenntnisse können neurodegenerative Erkrankungen erheblich vermindert werden. Die Einflüsse auf das Gehirn werden ja nicht weniger, auch nicht in Zukunft. Deshalb sind die Heilungs- und Reinigungskräfte zu verstehen UNERLÄSSLICH, vor allem auch die Akzeptanz, dass es sowas gibt und der Mensch/Lebewesen keine Roboter sind!

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