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Schlaf – Wikipedia

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Schlaf

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Solche Beobachtungen an wenig entwickelten Organismen legen die Vermutung nahe, dass schon fruh in der Evolution Anpassungen an die Licht- und Temperaturverhaltnisse stattgefunden haben, um die metabolische Aktivitat zu regulieren. Als das Experiment mit neuen Versuchspersonen wiederholt wurde und diesmal zwischen Ubungsphase und Nachfrage eine Schlafphase lag, war manchen Erwachsenen und nahezu allen Kindern die Regelmassigkeit klar, und sie konnten die vorher unbekannte Folge vollstandig rekonstruieren. Die Japaner assoziieren noch viel mehr als die Europaer alles, was mit der Schlafstatte zu tun hat, mit Sex, so etwa den Ausdruck,,das Kopfkissen teilen" oder die,,Matte aus Reisstroh" (tatami).

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Schlaf – Wikipedia
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Es kommt jedoch in regelmassigen Abstanden zu schnellen, richtungslosen Bewegungen des Augapfels mit einer Frequenz von eins bis vier Hz. Traumberichte bei Weckungen in dieser Phase sind deutlich lebendiger, visueller und emotionaler als bei Weckungen in anderen Phasen. Wahrend des REM-Schlafs sind die Skelett-Muskeln maximal relaxiert, nicht jedoch die Augenmuskulatur. Es kommt zu einer Aktivierung der meisten vegetativen Funktionen mit Erhohung des Blutdrucks, der Atmungs- und Herzfrequenz, sowie zu einer erhohten Durchblutung des Genitals. Letzteres manifestiert sich beim Mann als Erektion. Das Stresshormon Adrenalin wird in dieser Phase vermehrt ausgeschuttet (moglicherweise mehr Herzinfarkte in dieser Phase) und die Magen- und Zwolffingerdarmaktivitat steigt. Die Dauer der einzelnen REM-Phasen liegt zu Beginn des Nachtschlafs bei durchschnittlich funf bis zehn Minuten und wird in den folgenden Phasen langer. Die durchschnittliche Gesamtdauer pro Nacht liegt beim Erwachsenen bei ca. einhundertvier Minuten. Foeten und Neugeborene dagegen verbringen fast die gesamte Schlafdauer im REM-Schlaf. Es scheint somit ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem REM-Schlaf und der Reifung des ZNS zu bestehen.[19] Die Funktion dieser Schlafphase ist Gegenstand intensiver Forschungen.[20][21] Stadium I Stadium II, Schlafspindeln sind rot unterstrichen. Stadium IV REM-Schlaf Die Stadien I-IV werden (im Gegensatz zum REM-Schlaf) als Non-REM-, NREM- oder orthodoxer Schlaf bezeichnet. Die Stadien III und IV werden als Tiefschlaf oder (aufgrund der langsamen Hirnwellen) Slow-Wave-Sleep bezeichnet. In den Stadien I bis IV nimmt die EMG-Aktivitat (Elektromyografie; Muskeltonus, v. a. der Hals- und Nackenmuskulatur) ab, bis es im REM-Schlaf zur volligen Muskelatonie kommt.[19] Die Stadien I bis IV mit anschliessendem REM-Schlaf werden mehrere Male pro Nacht wiederholt (etwa funf- bis siebenmal). Dabei nehmen die Tiefschlafphasen zeitlich ab und die REM-Phasen zu. Das Stadium IV wird im spateren Verlauf der Nacht nicht mehr erreicht. Altere Menschen erreichen sehr oft das Stadium IV uberhaupt nicht mehr. Auch das Schlafmuster andert sich mit dem Alter: Alte Menschen schlafen nachts nur noch wenige Stunden und schlafen dafur haufig am Tag noch einmal ein bis zwei Stunden. Sauglinge schlafen den ganzen Tag, aber jeweils in kurzen Phasen. Bei Erwachsenen konzentriert sich der Schlaf auf eine Kernzeit, meist in der Nacht. Ein Schlafzyklus dauert etwa neunzig Minuten. Dieser 90-Minuten-Zyklus setzt sich auch in der Wachzeit fort und fuhrt zu Phasen wechselnder Leistungsbereitschaft (ultradiane Rhythmik).[22] Die individuellen Schwankungen unterworfene,,optimale" tagliche Menge an Schlaf fur den Menschen sowie deren Verteilung uber den Tag ist wissenschaftlich umstritten. Nachdem lange die negativen Folgen von Schlafmangel im Mittelpunkt der Forschung standen, geraten in letzter Zeit zunehmend die offenbar ebenfalls unliebsamen Folgen von zu viel Schlaf ins Blickfeld. Dabei scheint sich - nach grossen Studien in den USA und in Japan - herauszukristallisieren, dass die oft fur Erwachsene genannten,,acht Stunden am Tag" schon zu lang sind und das Optimum eher zwischen sechs und sieben Stunden liegt, was auch der Durchschnitts-Schlafzeit in Deutschland entspricht (6 Stunden neunundfünfzig Minuten laut einer an der Universitat Regensburg durchgefuhrten Studie). Studien der Universitaten von Warwick und London kamen zum gleichen Ergebnis.[23][24] Eine internationale Studie der amerikanischen National Sleep Foundation zweitausenddreizehn zeigte auch vergleichbare Ergebnisse, wobei klare Unterschiede in der Schlafdauer zwischen Werktagen und arbeitsfreien Tagen feststellbar waren. Auch gaben die meisten Personen an, nicht so viel Schlaf zu bekommen wie sie eigentlich benotigen wurden, um sich erholt zu fuhlen.[25] Trotzdem gab die Mehrheit an, auch an Werktagen ausreichend Schlaf zu bekommen, um sich am Morgen erholt zu fuhlen. Eine in Current Biology veroffentlichte Studie mit 33 Teilnehmern deutet auf einen moglichen Zusammenhang zwischen der Schlafstruktur und den Mondphasen hin.[26] Das individuelle Schlafbedurfnis des Erwachsenen schwankt etwa zwischen sechs und zehn Stunden und folgt ungefahr einer Normalverteilung. Extreme treten bei Sauglingen auf, die vierzehn bis siebzehn Stunden schlafen[27] (uber den Tag verteilt), und bei alten Menschen, deren Schlafbedurfnis geringer ist (,,senile Bettflucht"). Nach Meinung des Schlafforschers Peretz Lavie ist von einem schlafgesunden Menschen auszugehen, wenn dieser sich bei einer taglichen Schlafdauer von vier bis zwolf Stunden wohlfuhlt. Altersbezogenes durchschnittliches Schlafbedurfnis pro Tag beim Menschen[27] Alter Durchschnittliches Schlafbedurfnis in Stunden/Tag 0-3 Monate 14-17 4- elf Monate 12-15 1- 2 Jahre 11-14 3- 5 Jahre 10-13 6- 13 Jahre 9-11 14-17 Jahre 8-10 18-64 Jahre 7-9 uber 64 Jahre 7-8 Es ist von entscheidender Bedeutung, dass das individuell unterschiedlich ausgepragte Schlafbedurfnis konstitutionell vorgegeben ist und folglich nicht durch falsch verstandenes,,Training" ausgeschaltet oder langerfristig ignoriert werden kann, ohne dass der Organismus Schaden erleidet. Wer zu den Menschen mit vermehrtem Schlafbedarf gehort, sollte daher seinen alltaglichen Lebensrhythmus nach Moglichkeit darauf einstellen und sein Verhalten entsprechend anpassen. Die optimale Schlafdauer eines Menschen hangt auch vom circadianen Rhythmus ab. Denn der Schlaf zur,,falschen" Tageszeit ist relativ ineffizient. Der Zeitraum fur den Schlaf ist am besten, wenn die folgenden zwei Ereignisse in der Mitte des Schlafens zusammentreffen:[28] Weiter sind innerhalb eines 24-Stunden-Tages die Phasen maximaler und minimaler Leistungsfahigkeit je nach Typus unterschiedlich verteilt. Vereinfachend kann zwischen einem Morgentyp und einem Abendtyp unterschieden werden. Der Morgentyp (zum Beispiel ein Fruhaufsteher) ist bereits fruh am Morgen fit und leistungsfahig, der Abendtyp entwickelt unter anderem als Nachtschwarmer (auch Nachtmensch) zu fortgeschrittener Abendzeit nochmals ein Aktivitatsmaximum. Im Jahre 2005 wurden die seit langem bekannten genetischen Einflusse prazisiert, die hierbei eine Rolle spielen (Period3-Gen). Tagschlaf ist moglich, weil die Hormonausschuttung erst nach dem Einleiten des Schlafs beginnt. Wird man kurz nach dem Beginn des Schlafs aufgeweckt, so hat man moglicherweise eine REM-Phase absolviert, besitzt aber noch nicht eine so hohe Hormonkonzentration, durch die man gleich wieder einschlafen wurde. Als Schlafmangel bezeichnet man den kumulativen Effekt von zu wenig Schlaf. Schlafmangel kann zu mentaler oder physischer Mudigkeit fuhren und entsprechend die Leistungsfahigkeit reduzieren. Die genauen physiologischen Veranderungen durch Schlafmangel sind Gegenstand der Forschung. Ubermassige Mudigkeit am Tag kann eine Folge von Schlafmangel sein. Sie kann jedoch auch als Folge einer Schlafstorung wie Narkolepsie oder dem Schlafapnoe-Syndrom sein. Eine betroffene Person ist immer mude, selbst wenn sie lange genug geschlafen hat. Diese Symptome sollten mit einem Arzt besprochen werden. Die Krankheiten sind oft behandelbar. Wer sich dieser Krankheiten nicht bewusst ist, kann fur sich oder andere zur Gefahr werden, etwa durch Sekundenschlaf beim Autofahren oder plotzliche Unaufmerksamkeit am Arbeitsplatz.[29] Schlafmediziner nennen dieses Krankheitsbild,,Nicht erholsamer Schlaf ". Ubermassige Mudigkeit trotz genugend Schlaf kann allerdings auch gerade bei jungen Frauen an Eisenmangel, Blutarmut (Anamie) oder anderen Mangelerscheinungen liegen. Beim Autofahren das Radio lauter zu drehen, das Fenster zu offnen oder die Klimaanlage einzuschalten, um wach zu bleiben, hilft nur kurzzeitig und kann fur die Person gefahrlich werden, wenn trotz Mudigkeit oder Schwindelgefuhlen weiter gefahren wird. Wer sich wahrend der Fahrt mude fuhlt, sollte baldmoglichst anhalten und ruhen. Koffeinhaltige Getranke verschieben nur die Mudigkeit.[29] Laut Spork(Das Schlafbuch, 2007) hilft es am effektivsten, sofort einen Parkplatz aufzusuchen, ein starkes koffeinhaltiges Getrank zu trinken und danach zu schlafen. Das Koffein weckt die Person nach etwa dreißig Minuten und es ist Studien zufolge moglich, unfallfrei weiterzufahren. Die Kombination aus Schlaf und Koffein wirkte in den Studien besser als jede der Massnahmen alleine. Schlafstorungen konnen auch haufig im Rahmen von psychischen Storungen und Erkrankungen auftreten, beispielsweise bei Depressionen, Angsterkrankungen oder Psychosen. Schlafstorungen konnen aber auch ursachlich fur ein spateres Auftreten von psychischen Erkrankungen, insbesondere Depressionen, verantwortlich sein.[30][31] Bei Jugendlichen nimmt die Schlafdauer im Vergleich zur Kindheit deutlich ab. Dabei schlafen Jugendliche in der zwölf Klasse durchschnittliche 6,9 Stunden pro Nacht. Erholsamer Schlaf ist wichtig fur z. B. das Fuhlen, Denken und die soziale Interaktion. Schlafmangel im Jugendalter kann sich beispielsweise in schlechter Laune und schlechter Emotionsregulation zeigen. Schlafmangel erhoht des Weiteren die Wahrscheinlichkeit fur riskantes Verhalten, wie z. B. betrunkenes Autofahren oder Drogenkonsum bei Jugendlichen.[32][33] Die Aufklarung der biologischen Funktionen des Schlafs ist nach wie vor Gegenstand intensiver Forschung. Es gibt jedoch bereits eine Reihe von Hypothesen, die zum Teil schon recht gut durch psychologische und auch physiologische Experimente untermauert wurden. Die Grundlage fur die Entwicklung von Ruhe- und Aktivitatszyklen gab die Erdrotation mit ihrem Rhythmus von Tag und Nacht. Die Bluten von Pflanzen offnen und schliessen sich in Abhangigkeit zur Tageszeit. Selbst Einzeller wie die Geisselalge Lingulodinium polyedrum (= Gonyaulax polyedra) richten ihre Aktivitat nach dem Sonnenstand. Solche Beobachtungen an wenig entwickelten Organismen legen die Vermutung nahe, dass schon fruh in der Evolution Anpassungen an die Licht- und Temperaturverhaltnisse stattgefunden haben, um die metabolische Aktivitat zu regulieren. Staedt und Stoppe vermuteten in neueren Studien, dass sich der elektrophysiologisch messbare Schlaf im Zuge der Entwicklung immer komplexerer neuronaler Netzwerke entwickelt habe.[34][35][36] Danach gabe es eine direkte Beziehung zwischen dem Bedarf an Schlaf und der Leistungsfahigkeit des Gehirns, insbesondere was die Verarbeitung und Speicherung von Information betreffe. Entwicklungsbiologische Beobachtungen zeigten, dass die Vorgange wahrend des REM-Schlafes von Neugeborenen besonders wichtig fur die Entwicklung des jungen Organismus zu sein scheinen.[37] Studien, die den Effekt von Schlafmangel an Kleinkindern untersuchten, zeigten auf, dass dies zu Verhaltensstorungen, permanenten Schlafproblemen, reduzierter Gehirnmasse[38] und einer ungewohnlich hohen Nervenzellsterblichkeit fuhrt.[39] REM-Schlaf scheint fur die Entwicklung des Gehirns von entscheidender Bedeutung zu sein. Bei Neugeborenen - die an sich schon viel schlafen - macht er den grossten Teil des Schlafes aus. Vergleicht man verschiedene Tierarten, so ist die Tiefschlafphase von Neugeborenen umso langer, je weniger entwickelt das Baby geboren wird. Es wurde vermutet, dass wahrend des REM-Schlafes die Muskeln deshalb teilweise gelahmt wurden, um die Aktivierung und Entwicklung des Gehirns voranzutreiben, ohne dass die dadurch entstehenden Nervenimpulse zu Bewegungen fuhren, die besonders ein Neugeborenes in Schwierigkeiten bringen konnten. REM-Mangel von Kleinkindern fuhrt spater zu Entwicklungsproblemen.[34] Diese Theorie erklart jedoch nicht, weshalb auch Erwachsene nach wie vor REM-Schlaf brauchen, und auch nur unzureichend, weshalb der REM-Anteil bereits nach dem dritten Lebensjahr etwa gleich ist wie bei einem Erwachsenen. Die Jungen von Meeressaugetieren kennen keinen REM-Schlaf zu Beginn ihres Lebens, erst im Laufe der Zeit nimmt dieser zu. Zumindest bei diesen Tieren ist er also zur Entwicklung nicht notwendig. Zu beachten ist dabei jedoch, dass diese Tiere niemals mit beiden Gehirnhalften schlafen konnen, da sie als Lungenatmer sonst ertrinken wurden. Durch die Filtersysteme der Blut-Hirn-Schranke und der Blut-Liquor-Schranke ist sowohl die Versorgung (Nahrstoffe) als auch die Entsorgung (Abfallstoffe) von Gehirn und Ruckenmark (ZNS) aktiv eingeschrankt und unter spezieller biochemischer und biophysikalischer Kontrolle. Da jedoch gerade hier ein ungewohnlich hoher durchschnittlicher Stoffwechsel vorliegt, mussen besondere Einrichtungen vorhanden sein, um den notigen An- und Abtransport trotzdem zu gewahrleisten. Die Erforschung dieser Zusammenhange fuhrte 2012 zur Entdeckung des glymphatischen Systems, eines speziellen Mikrokreislaufs im ZNS zur Ausschwemmung von uberflussigem und schadlichem Material. Der Vergleich des Transports bei wachen und schlafenden Tieren zeigte einen Ruckgang um etwa fünfundneunzig % im Wachzustand. Es zeigte sich weiter, dass im Schlaf das Volumen des Zellzwischenraums (Interstitium) durch Schrumpfung der Zellkorper vergrossert war, mit einem Anteil am Gesamtvolumen von etwa vierundzwanzig % im Vergleich zu etwa vierzehn % im Wachzustand. Im Schlaf war daher >60 % mehr Raum fur den Flussigkeitstransport vorhanden. Noradrenalin, ein Hauptmodulator des Wachheitsniveaus, erwies sich auch als moglicher Regler des Volumens des Zellzwischenraums und damit der Effektivitat des glymphatischen Systems.[40][41][42] Schlaf fordert die Wundheilung. Eine Studie von Gumustekin[43] aus dem Jahr 2004 konnte aufzeigen, dass Schlafentzug die Heilung von Brandwunden bei Ratten negativ beeinflusst. Es wurde auch aufgezeigt, dass Schlafentzug das Immunsystem und den Stoffwechsel beeinflusst. Bei einem Versuch wurden Ratten vierundzwanzig Stunden am Schlafen gehindert. Verglichen mit der Kontrollgruppe war der Anteil an weissen Blutkorperchen um 20 Prozent reduziert,[44] was eine deutliche Veranderung des Immunsystems darstellt. Gesunde Menschen haben einen deutlich hoheren Stoffwechselumsatz als Menschen, die an einer Schlafstorung leiden.[45] Eine Studie an dreihundertfünf Kindern sammelte Informationen uber Wachstum, Grosse und Gewicht, sowie die von den Eltern aufgezeichnete Schlafzeit wahrend der ersten zehn Lebensjahre. Die Studie ermittelte keinen erkennbaren Zusammenhang zwischen Dauer des Schlafs bei Kindern und ihrem Wachstum.[46] Die Konzentration von Wachstumshormonen nahm allerdings bei erwachsenen Mannern wahrend des Schlafs zu, besonders in den Stadien III und IV. Wahrend einer Schlafzeit von acht Stunden schutteten besonders diejenigen Manner viele Wachstumshormone aus, deren gesamte Tiefschlafphasen relativ lang waren.[47] Ob naturliche oder unnaturliche Anderungen der Schlafdauer zu Unterschieden beim Wachstum fuhren, ist jedoch noch unklar. Die Schlafzeit verschiedener Arten ist im Allgemeinen umgekehrt proportional zur Grosse des Tieres, aber zunehmend mit dem Grundumsatz, der bei kleinen Tieren gross ist (siehe dazu auch Kleibers Gesetz). Ratten mit einem sehr hohen Grundumsatz schlafen bis zu 14 Stunden pro Tag, wahrend Elefanten und Giraffen mit deutlich geringerem Umsatz nur drei bis vier Stunden pro Tag schlafen. Um Energie zu sparen, ware es ausreichend, regungslos zu ruhen, ohne den Organismus teilweise von der Umwelt abzuschneiden, was gefahrlich sein kann. Ein ruhendes, aber nicht schlafendes Tier hat grossere Chancen, Raubtieren zu entgehen, und kann trotzdem Energie sparen. Allerdings konnte mittels Untersuchungen am Menschen gezeigt werden, dass Testpersonen im wachen Zustand trotz korperlicher Inaktivitat tatsachlich deutlich mehr Energie verbrauchen als beim Schlafen bzw. im gleichen Zeitraum (24 Stunden) mit normalem Schlaf-wach-Rhythmus: Wahrend der Nacht, in der der Effekt besonders ausgepragt ist, wiesen die Probanden im Wachzustand einen um fast ein Drittel (~32 Prozent) hoheren Energieverbrauch auf, als wenn sie schliefen.[48][49] Neuere Studien zeigten, dass es im Schlaf nicht nur zu einer Energieeinsparung kommt, sondern v. a. im Tiefschlaf in einigen Hirnarealen zu einer deutlichen Energiespeicherung.[50][51] Der universale Energietrager ATP (Adenosintriphosphat) stieg im Gehirn von Ratten nur wahrend des Tiefschlafes an und hing mit der Verminderung der Nervenaktivitat in diesem Schlafstadium zusammen. Entsprechendes konnte auch in Studien mit anasthesierten Tieren gezeigt werden.[52] Manche Tiere brauchen nach dem Aufwachen aus ihrem Winterschlaf erneut einen Erholungsschlaf, moglicherweise aufgrund von,,Schlafmangel" wahrend des Winterschlafs. Die Tiere hatten hierbei genugend Ruhe, benotigen jedoch anscheinend den Schlaf noch fur etwas anderes.[53] Nach dieser Hypothese werden im Schlaf Erlebnisse der Wachphasen verarbeitet. Das Gehirn werde dabei von uberflussigen Informationen,,gereinigt". Auch helfe der Schlaf, positive wie negative Erfahrungen einzuordnen (,,das muss ich erst mal uberschlafen") u. a. auch in Form von Traumen. Wissenschaftler haben mehrere Zusammenhange zwischen Schlaf und Gedachtnis entdeckt. Die Forscher erlaubten achtzehn Frauen und zweiundzwanzig Mannern, wahrend vier Tagen nur sechsundzwanzig Minuten pro Nacht zu schlafen. Wahrend der Testphase wurden dauernd Kognitions- und Gedachtnistests mit den Probanden durchgefuhrt. Beim letzten Test war der Umfang des Arbeitsgedachtnisses um achtunddreißig Prozent geringer als bei einer Vergleichsgruppe, die normal geschlafen hatte. So konnte gezeigt werden, dass die Leistung des Arbeitsgedachtnisses unter Schlafmangel leidet.[54] Das Arbeitsgedachtnis ist wichtig, weil es Informationen kurzfristig fur die weitere Nutzung in einer aktuellen Situation bereithalt und damit einen wichtigen Beitrag zur Entscheidungsfindung leistet. Das Gedachtnis scheint wahrend der verschiedenen Schlafphasen unterschiedlich beeinflusst zu werden. In einer Studie, bei der mehrere Gruppen von Menschen zu verschiedenen Zeiten geweckt wurden, konnte aufgezeigt werden, dass das deklarative Gedachtnis vorwiegend von Tiefschlaf, das prozedurale Gedachtnis aber vorwiegend von einer langen REM-Schlafphase gefordert wird.[55] Eine weitere Untersuchung unterstutzte diese Thesen indirekt. Die Probanden waren 22 mannliche Ratten.[56] In einem Kafig konnte sich eine einzelne Ratte frei von einem zum anderen Ende bewegen. Der Boden der Kiste bestand aus einem Stahlgeflecht. Ein Lichtstrahl erhellte die Box, gleichzeitig ertonte ein lautes Signal. Funf Sekunden danach bekamen die Ratten Elektroschocks. Begab sich eine Ratte zum anderen Ende der Kiste, horten die Schocks auf. War sie gar schnell genug, konnte sie diese sogar vollstandig vermeiden. Der Test wurde mit der Halfte der Ratten 30-mal durchgefuhrt, wahrend die restlichen Ratten (als Kontrollgruppe) unabhangig von ihrer Reaktion mit Elektroschocks behandelt wurden. Nach jeder Testphase wurden die Ratten fur sechs Stunden in einen Detektor gelegt, der Gehirnstrome, Schlafstadien und weitere Daten uber die Tiere sammelte. Der Test wurde insgesamt dreimal wiederholt. Die Studie kam zu dem Schluss, dass wahrend des Schlafes nach den Tests diejenigen Ratten, die gelernt hatten, etwa fünfundzwanzig Prozent langeren REM-Schlaf aufwiesen als die Kontrollgruppe, die nichts gelernt hatte. Diese Untersuchung stutzt die zuvor genannten Resultate und zeigt eine Korrelation zwischen REM-Schlaf und prozeduralem Gedachtnis auf. Inzwischen konnte die Verstarkung von Nervenverbindungen, die speziellen Gedachtnisinhalten dienten, wahrend des Schlafs mit dem Mittel der Optogenetik direkt beobachtet werden. Ferner, wurde der Schlaf durch Storung unterbrochen, wurde auch die Verstarkung der Nervenverbindungen unterbrochen.[57] zweitausendfünfzehn gelang es erstmals, bei Mausen eine kunstliche (falsche) Erinnerung im Schlaf zu erzeugen, die die Tiere dann nach dem Aufwachen durch ihr Verhalten unmittelbar bestatigten. Eine Ortszelle in der Hirnregion fur das raumliche Gedachtnis (Hippocampus) wurde wahrend des Schlafs durch elektrische Reize mit einer fur angenehme Gefuhle zentralen Hirnregion (Nucleus accumbens) verknupft. Nach dem Aufwachen besuchten die Tiere den entsprechenden Ort ihrer Behausung auffallig haufig, und zwar genauso wie andere Tiere, die in ihrer Wachzeit eine echte Ortserinnerung erlernt hatten.[58][59] Giulio Tononi entwickelte in Zusammenarbeit mit Chiara Cirelli die Synaptische Homoostase-Hypothese, die besagt, dass der Tiefschlaf dazu notwendig sei, ein Grundniveau synaptischer Verschaltung wiederherzustellen: Im Wachzustand wurden, aufgrund der erhohten Informationsflusse, Verstarkungen in den Netzstrukturen der Nervenzellen gebildet, d. h. die Synapsenstarke nehme zu, und es entstunden auch synaptische Neuverknupfungen. Dies geschehe durch den bekannten Mechanismus der Langzeitpotenzierung: Bestimmte Kombinationen von Signalubertragungen zwischen Nervenzellen bewirken eine Potenzierung der beteiligten Synapsen, die langere Zeit anhalt. Wurden sich diese Prozesse im Laufe der Zeit unbehindert fortsetzen, wurden die Netze bald uberlastet sein. Im Tiefschlaf (genauer: im Non-REM-Schlaf) komme es deshalb zu einer Art Gleichschaltung gewisser neuronaler Gruppen, die sich durch langsamwellige Potentiale bemerkbar macht (im EEG treten die sog. Delta-Wellen auf) und dazu fuhre, dass die synaptischen Bindungstarken und auch die Synapsenanzahlen wieder abnehmen (synaptic downscaling). Nur die,,starken" Synapsen blieben bestehen. Die so im Tiefschlaf bewirkte Synapsenruckbildung solle wegen der selektiven Reduktion wieder genug Energie und Raum fur neue Lern- und Verarbeitungsvorgange zur Verfugung stellen. Auch, so wird vermutet, konne damit innerhalb der gegebenen Informationsfulle Wichtiges von Unwichtigem getrennt und herausgefiltert werden.[60][61][62][63][64] Im Gegensatz dazu hat Jan Born darauf verwiesen, dass einige der tagsuber neu gebildeten Nervenverbindung von der allgemeinen nachtlichen Schwachung ausgespart wurden. Diese bleibenden neuen Verbindungen reprasentierten neue Gedachtnisinhalte, die nachts gerade dadurch verstarkt wurden, dass andere - weniger wichtige - Verbindungen eines gemeinsamen Netzwerkes geschwacht wurden. Tononi habe diese Komponente inzwischen auch in seine Theorie integriert.[66] Die Alltagserfahrung, dass manche Probleme sich plotzlich beim morgendlichen Aufwachen losen, konnte seit zweitausendvier wiederholt in ausgeklugelten Experimenten wissenschaftlich bestatigt werden. Versuchspersonen losten Zahlenratsel, fur die mehrere Einzelschritte erforderlich waren. Was ihnen nicht gesagt wurde, war, dass es eine Abkurzung gab, durch die man sich einige Schritte ersparen konnte. Nach der Einubungsphase liess man einen Teil der Probanden acht Stunden schlafen. Danach war in dieser Gruppe mehr als doppelt so vielen Probanden die Moglichkeit der Abkurzung klar wie in den Gruppen, die tags oder nachts acht Stunden wach geblieben waren.[67] Kasten mit wechselnd aufleuchtenden Druck-Knopfen In einem anderen Experiment wurde die Problemlosung wahrend des Schlafs zwischen einer Gruppe elfjahriger Kinder und der Gruppe ihrer Eltern verglichen. Bei einem Kasten mit mehreren Knopfen mussten moglichst schnell immer die gedruckt werden, die gerade aufleuchteten. Was nicht gesagt wurde, war, dass es eine Regelmassigkeit in der Reihenfolge des Aufleuchtens gab. Nach einer ersten Ubungsphase hatte auf Nachfrage niemand der Kinder oder Erwachsenen irgendetwas von Regelmassigkeit bemerkt. Als das Experiment mit neuen Versuchspersonen wiederholt wurde und diesmal zwischen Ubungsphase und Nachfrage eine Schlafphase lag, war manchen Erwachsenen und nahezu allen Kindern die Regelmassigkeit klar, und sie konnten die vorher unbekannte Folge vollstandig rekonstruieren.[68] Die Schlafforschung ist eine relativ junge Disziplin der Biologie und der Medizin, die ersten Elektroenzephalographie-Untersuchungen (EEG) im Schlaflabor wurden in den 1920er Jahren gemacht. Der griechische Arzt Hippokrates und die PhilosophenPlaton und Aristoteles hatten versucht, den Schlaf durch ein Aufsteigen von mit der Nahrung aufgenommenen giftigen Dampfen aus dem Magen zu erklaren, die im Schlaf abgebaut wurden. Zudem liesse sich Blut, das wahrend des Wachens uberhitzt, aufgestaut oder eingedickt worden sein soll, nur im Schlaf abkuhlen und verdunnen. Im Mittelalter dachte die Naturheilkundlerin Hildegard von Bingen, der Mensch brauche Schlaf, da er grundsatzlich aus zwei Teilen bestehe. Deshalb brauche das Wachsein den Gegenpol Schlaf. Alexander von Humboldt nahm noch im neunzehn Jahrhundert an, Schlaf musse sein, um einem Sauerstoffmangel im Gehirn entgegenzuwirken.[69][70][71] Die wichtige Entdeckung des REM-Schlafes gelang den Forschern Eugene Aserinsky und Nathaniel Kleitman im Jahr eintausendneunhundertdreiundfünfzig Vier Jahre spater wurde die Theorie aufgestellt, wonach nur in dieser Schlafphase das Traumen stattfindet. Dies ist heute zwar widerlegt, denn man traumt eindeutig auch im Tiefschlaf, doch geht man immer noch davon aus, dass die Traume im REM-Schlaf besonders realistisch und lebhaft sind.[34][72] Alles, was die sportliche Leistungsfahigkeit beeintrachtigt bzw. begunstigt, wird im Rahmen der Trainingswissenschaft erforscht. Da Sportler haufig an aufeinander folgenden Tagen Wettkampfe zu bestreiten haben, ist die Schlafforschung eine wichtige Teildisziplin. Da Melatonin die korperliche Leistung nicht beeintrachtigt, ist es das Hilfsmittel der ersten Wahl bei Jetlag. Bei Wettkampfen ist es jedoch haufig auch eine Frage des Zusammenwirkens von schneller Erholung und Schlaf.[73] Ein Abendessen mit vielen Kohlenhydraten eignet sich zwar gut zum Auffullen der Glykogenspeicher, bewirkt jedoch einen kurzeren Schlaf, wohingegen ein Abendessen mit viel Proteinen nicht nur gut gegen Muskelkater ist, sondern die Schlafqualitat verbessert. Fett zum Abendessen beeinflusst die gesamte Schlafdauer negativ. Wird die Kalorienmenge herabgesetzt, verkurzt sich die Schlafzeit.[74] Der Ausdruck,,miteinander schlafen " steht fur den sexuellen Beischlaf. Tatsachlich hat der im wachen Zustand ausgeubte Beischlaf mit Schlafen im eigentlichen Sinne nichts zu tun. Der Ursprung dieser Umschreibung durfte daher kommen, dass der ubliche Ort fur Geschlechtsverkehr wie fur,,normales" Schlafen das Bett ist. In Japan etwa wurde nach dem Zweiten Weltkrieg, wahrend der Besatzung durch die Amerikaner, sogar das Abbilden und Filmen von Schlafzimmern aus sittlichen Grunden verboten. Die Japaner assoziieren noch viel mehr als die Europaer alles, was mit der Schlafstatte zu tun hat, mit Sex, so etwa den Ausdruck,,das Kopfkissen teilen" oder die,,Matte aus Reisstroh" (tatami).[75] Pollution oder nachtlicher Samenerguss ist ein unwillkurlicher Samenerguss, ausgelost durch einen unbewussten Orgasmus, der ohne aktives Zutun und ohne Wachbewusstsein bei Mannern und mannlichen Jugendlichen ab der Pubertat wahrend des Schlafes auftreten kann. Dieses Ereignis ist oft von erotischen Traumen begleitet. Eine morgendliche Erektion ist eine Erektion des Penis, die beim morgendlichen Erwachen festgestellt wird. Manche Manner haben fast jeden Morgen eine Erektion, andere selten oder nie. Die Ursache dieser speziellen Erektion wird nicht in sexueller Erregung vermutet, sondern in Begleitumstanden der REM-Phase des Schlafes. Wahrend der REM-Phasen beschleunigen sich Puls sowie Atmung und der Schlafer durchlebt intensive Traume. Ausser bei Albtraumen kommt es in diesen Phasen auch haufig zur Erektion. Diese Erektionen sind unabhangig davon, ob der Trauminhalt sexuell ist oder nicht. Das Schlafapnoe-Syndrom (SAS) ist ein Beschwerdebild, das in der Regel durch Atemstillstande (Apnoen) wahrend des Schlafs verursacht wird und in erster Linie durch eine ausgepragte Tagesmudigkeit bis hin zum Einschlafzwang (Sekundenschlaf) sowie eine Reihe weiterer Symptome und Folgeerkrankungen gekennzeichnet ist. Die Atemstillstande fuhren zu einer verringerten Sauerstoffversorgung und zu wiederholten Aufweckreaktionen (als Alarmreaktion des Korpers). Die meisten Aufweckreaktionen fuhren aber nicht zum Aufwachen, sondern lediglich zu erhohten Korperfunktionen, beispielsweise zu beschleunigtem Puls. Deswegen werden sie von den Betroffenen meist nicht wahrgenommen. Als Folge der Aufweckreaktionen geht die Erholsamkeit des Schlafs verloren, was meistens zu der typischen, ausgepragten Tagesmudigkeit fuhrt. Beim Restless-Legs-Syndrom (Wittmaack-Ekbom-Syndrom) leiden die Patienten unter unangenehmen Missempfindungen oder Bewegungsdrang in den Beinen (oder Armen), sobald sie zur Ruhe kommen, sodass sie nachts nicht einschlafen konnen. Das RLS ist eine neurologische Erkrankung, die sehr weit verbreitet ist (funf bis zehn Prozent der Bevolkerung). Es wird - auch von den Betroffenen selbst - oftmals lange Zeit nicht als Ursache der Schlafstorungen erkannt. Der entstehende Schlafentzug durch die gestorten Schlafphasen fuhrt zu Tagesmudigkeit, kognitiven Leistungseinbussen und depressiven Verstimmungen. Eine Behandlung mit Medikamenten ist fast immer moglich. Unter diesen Storungen versteht man Schlafstorungen, bei denen Betroffene einen untypischen Biorhythmus haben. Die Schlafphase verschiebt sich dementsprechend, was zu Problemen mit gesellschaftlichen Normen, die zum Beispiel bei den Arbeitszeiten zur Anwendung kommen, fuhren kann. Beim Verzogerten Schlafphasensyndrom (auch Delayed Sleep Phase Syndrome, DSPS) und dem Vorverlagerten Schlafphasensyndrom (auch Advanced Sleep Phase Syndrome, ASPS) sind Betroffene nicht in der Lage sich an einen fur sie passenden Schlaf-wach-Rhythmus zu gewohnen. Ihnen ist es beim Verzogerten Schlafphasensyndrom nur moglich, zu einer spaten Tageszeit - also fruhmorgens - beziehungsweise beim Vorverlagerten Schlafphasensyndrom zu einer fruhen Tageszeit - also nachmittags oder fruhabends - Schlaf zu finden. Eine Schlaf-wach-Storung bei Abweichung vom 24-Stunden-Rhythmus fuhrt bei Betroffenen dazu, dass sie jeden Tag zu einer anderen Uhrzeit einschlafen. Ein Intervall aus Schlafen und Wachen ist dann entweder kurzer als 24 Stunden, sodass Betroffene jeden Tag fruher einschlafen und entsprechend fruher erwachen, oder es ist langer als 24 Stunden, sodass Betroffene jeden Tag spater einschlafen und entsprechend spater erwachen. Narkolepsie ist ein Syndrom von vier Merkmalsbereichen, deren vorherrschendes Symptom eine krankhaft gesteigerte Tagesschlafrigkeit in Verbindung mit einer veranderten Phasenstruktur des Nachtschlafes ist. Hinzu kommt haufig ein durch Ausloserereignisse veranlasster Verlust der Muskelkontrolle (Kataplexie) und/oder entsprechend veranlasster Schlaf (Trigger-Schlaf) am Tag. In Verbindung mit der veranderten Reihenfolge der nachtlichen Schlafphasen konnen ausserdem hypnagoge Halluzinationen und Schlafparalyse auftreten. Schlaflahmung tritt auch bei gesunden Menschen manchmal beim Erwachen auf. Die Lockerung der Nervenblockade lauft dann in falscher Reihenfolge ab, sodass zuerst die sensorischen Nerven und danach die motorischen Nerven,,freigeschaltet" werden. In diesem Zustand sieht, hort und fuhlt der Betroffene alles, kann jedoch nichts sagen, sich nicht bewegen, auch nicht die Atmung beschleunigen. Es wird von einem beengenden Gefuhl volliger Machtlosigkeit berichtet. Ein vergleichbarer Zustand tritt manchmal bei unzureichend narkotisierten Patienten wahrend einer Operation auf. Manche Formen des Komas sollen ebenfalls von Betroffenen so empfunden werden, auch gibt es Berichte von Drogenkonsumenten uber derartige Erfahrungen. Die todliche familiare Schlaflosigkeit ist eine Krankheit, bei der die Betroffenen nicht fahig sind, zu schlafen. Es handelt sich bei dieser Erkrankung um eine ausserst seltene familiar vererbte Erkrankung. Verantwortlich fur die Erkrankung ist ein mutiertes Prionenprotein-Gen. Die meisten Patienten erkranken zwischen dem vierzig und sechzig Lebensjahr. Im Vordergrund steht eine schwere Storung des Schlaf-wach-Rhythmus der Patienten, das heisst, sie leiden unter schweren Schlafstorungen. Es wird daher angenommen, dass sich die krankhaften Veranderungen speziell im Stammhirn abspielen, das als entwicklungsgeschichtlich alter Teil des Gehirns den Aktivitatsrhythmus steuert. Die Erkrankung verlauft uber sieben bis achtzehn Monate und endete bisher immer todlich. Sie wurde erstmals im Jahre 1986 beschrieben und ihre erbliche Ubertragbarkeit im Jahre 1995 nachgewiesen. Bruxismus ist die Fachbezeichnung fur meist nachtliches Zahneknirschen, welches der betroffenen Person nicht bewusst ist. Erkannt wird es meist von Zahnarzten anhand abgeschliffener Zahne. Eine vor allem nachts zu tragende, meist weiche Schiene schutzt die Zahne. Es gibt Empfehlungen, der Schlaflosigkeit mit Schlafritualen zu begegnen: Abendgebet, Atemtechniken, pulsierendes Licht,,,Schafchen zahlen" und so weiter helfen der Psyche, uber vertraute Gedanken zur Ruhe zu kommen. Unter verschiedenen Umstanden jedoch leiden Menschen unter Schlaflosigkeit, zum Beispiel in einer reaktiven Depression oder wegen der Storung durch Schmerzen. Unter diesen Umstanden konnen Schlafmittel (Hypnotika) zu Hilfe genommen werden. Weiterhin wird empfohlen, die wichtigsten Regeln der Schlafhygiene zu beachten, also einen regelmassigen Schlafrhythmus einzuhalten. Neben pflanzlichen Arzneimitteln (zum Beispiel Baldrian) werden insbesondere Antihistaminika, kurzwirksame Benzodiazepine (zum Beispiel Brotizolam) als Einschlafmittel, mittellang wirksame Benzodiazepine (zum Beispiel Nitrazepam und Diazepam) als Durchschlafmittel sowie neuere kurzwirksame Schlafmittel, wie Zopiclon und Zolpidem, zur Behandlung von Schlafstorungen eingesetzt. Antihistaminika vermitteln ihre Effekte uber eine Hemmung der Wirkung des,,Weckhormons" Histamin an seinen Histamin-Rezeptoren. Benzodiazepine, Zolpidem und Zopiclon wirken an den GABA-Rezeptoren im Thalamus. Dort fordern sie die hemmende Wirkung dieses Transmitters. Die fruher sehr verbreiteten Barbiturate werden heute aufgrund eines ungunstigen Nutzen-Risiko-Verhaltnisses (Suizid-Potential und Unterdruckung des REM-Schlafs) praktisch nicht mehr als Schlafmittel verwendet. In den USA wird das Hormon Melatonin, das physiologisch aus der Zirbeldruse ausgeschuttet wird, zunehmend als Wunderdroge und Anti-Aging-Mittel verkauft. Bekannt ist, dass Melatonin sedierende Eigenschaften besitzt und die Produktion in den Abendstunden immer mehr zunimmt und es damit eine Art korpereigenes Schlafmittel darstellt. Der Einsatz von Melatonin als Medikament ist jedoch umstritten.[76] In der Psychiatrie wird der therapeutische Schlafentzug bei der Behandlung von Depressionen eingesetzt.[77]

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