Seit der Entdeckung des REM-Schlafs in den frühen 1950er-Jahren suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach den Ursachen der namensgebenden schnellen Augenbewegungen (REM: Rapid Eye Movement).

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei der REM-Phase um eine Schlafphase, in der sich die Augen unter den geschlossenen Lidern bewegen. Ist es Zufall, dass es sich auch um die Zeit handelt, in der wir lebhafte Träume erleben?

Forschende der University of California in San Francisco im US-Bundesstaat Kalifornien haben im Wissenschaftsmagazin Science eine Studie veröffentlicht, die zeigt, dass die Augenbewegungen, die wir während des Schlafs machen, widerspiegeln könnten, wohin wir in unseren Träumen schauen.

Die Studie verfolgt einen anderen Ansatz als frühere Untersuchungen. Bislang war die Vorgehensweise so, dass Forschende die Augenbewegungen von Menschen im Schlaf beobachteten und sie dann aufweckten, um sie zu fragen, was sie träumten und kurz vor dem Aufwachen gesehen hatten.

Das Ziel der Befragung bestand darin, einen möglichen Zusammenhang zwischen dem Inhalt eines Traums kurz vor dem Aufwachen – etwa ein von links kommendes Auto – und der Richtung, in die sich die Augen zu diesem Zeitpunkt bewegten, zu finden.

So konzipierte Studien hatten immer wieder zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt und sich auf diese Weise als Sackgasse erwiesen. Das Team um Yuta Senzai und Massimo Scanziani von der Abteilung für Physiologie an der University of California ging daher rein empirisch vor.

Dazu testeten sie nicht mit Menschen, sondern nutzten schlafende Mäuse respektive deren elektrische Hirnaktivität als Messgröße. Dabei machten sie sich den Umstand zunutze, dass Mäuse nicht nur ebenfalls den REM-Schlaf erleben.

Sie verfügen auch über eine Art inneren Kompass in ihrem Gehirn. Wenn eine Maus wach ist und herumläuft, meldet die elektrische Aktivität dieses internen Kompasses genau die Richtung, in die sich die Maus in ihrer Umgebung bewegt.

Aus einer früheren Studie wussten die Forschenden bereits, dass dieser interne Kompass auch im REM-Schlaf aktiv ist. In der Messung der Aktivität zeigte sich, dass sich der interne Kompass auch im Schlaf weiterhin bewegte, als ob die Maus wach wäre und in der virtuellen Umgebung ihrer Träume herumliefe.

Das lässt interessante Schlüsse zu. Denn wir wissen, dass Augen- und Kopfbewegungen im Wachzustand eng miteinander gekoppelt sind. Kopf und Augen drehen sich in dieselbe Richtung, wenn Menschen und Mäuse etwas in den Blick nehmen.

Die Forschenden formulierten also folgende Hypothese: Wenn die Augenbewegungen während des REM-Schlafs Blickverschiebungen in der Traumwelt erkennen lassen, sollten diese Augenbewegungen zur gleichen Zeit und in die gleiche Richtung erfolgen wie die Richtungsänderungen im Gehirn der schlafenden Maus.

Um diese Hypothese zu testen, haben die Forschenden die schnellen Augenbewegungen von Mäusen im Wachzustand gemessen und diese sodann mit der elektrischen Aktivität des internen Kompasses ihres Gehirns in Beziehung gesetzt. Dann beobachteten sie die Augenbewegungen schlafender Mäuse während des REM-Schlafs mit Miniaturkameras, die vor beiden Augen platziert waren.

Dabei kam ihnen zugute, dass Mäuse ihre Augenlider im Schlaf oft nicht vollständig schließen. So ließ sich die Richtung ihrer Augenbewegungen noch präziser messen und mit der elektrischen Aktivität des hirneigenen Kompasses in Beziehung setzen.

Dabei stellte das Team fest, dass die Richtung der Augenbewegungen bei schlafenden Mäusen genau mit den Hirnaktivitäten, die Richtungsänderungen signalisieren, übereinstimmte. Daraus lässt sich schließen, dass Augenbewegungen während des REM-Schlafs möglicherweise Blickverschiebungen in der virtuellen Welt der Träume offenbaren und so einen Einblick in die kognitiven Prozesse im träumenden Gehirn ermöglichen.

Was die Studie definitiv zeigt, ist, dass während des REM-Schlafs der Teil des Gehirns, der den Richtungssinn des Kopfes kontrolliert, mit dem Teil koordiniert wird, der die Augenbewegungen steuert. Unklar ist, ob und, wenn ja, wie weitere Teile des Gehirns während des Schlafs als Ganzes zusammenarbeiten.

Klar ist hingegen ist, dass sich der Richtungssinn des Kopfes im Wachzustand auf Informationen aus verschiedenen Hirnregionen, etwa jene für den Gleichgewichtssinn und das Sehvermögen, stützt. Die sind aber nur aktiv, wenn der Mensch sich bewegt.

Was also beeinflusst den Richtungssinn des Kopfes während des REM-Schlafs, wenn man sich nicht bewegt? Nun müssen die Forschenden in weiteren Tests herausfinden, was den internen Kompass des Gehirns während des REM-Schlafs triggert, wie er sich mit den Augen bewegt und wie die verschiedenen Sinne zusammenarbeiten, um eine realistische Traumerfahrung zu erzeugen.