Wie Inseln, die aus der glatten Oberfläche des Ozeans herausragen, durchdringen Träume unseren Schlaf mit inkohärenten Bewusstseinsepisoden. Wo diese Gedankenfetzen in einem schlafenden Gehirn auftauchen - diese Frage hat Wissenschaftler und Philosophen lange beschäftigt. Seit Jahrzehnten verbinden Wissenschaftler Träume mit Rapid Eye Movement (REM), wenn das ruhende Gehirn paradoxerweise hochfrequente Gehirnwellen erzeugt, die denen im Wachzustand sehr ähnlich sind.
Und doch sehen wir Träume nicht nur während des REM. Mehrere bizarre Studien haben Anzeichen von Träumen während des Nicht-REM-Schlafes gefunden, bei dem langsame Wellenaktivität im Gehirn herrscht - das Gegenteil eines ängstlichen, aktiven, bewussten Zustands. Dank der in Nature Neurosciece veröffentlichten Forschung scheinen wir begonnen zu haben, nach einer Antwort auf ein böses Dilemma zu suchen.
Durch sorgfältige Überwachung der Gehirnströme der schlafenden Freiwilligen hat ein Team von Wissenschaftlern der Universität von Wisconsin einen lokalen "Hot Spot" im Gehirn identifiziert, der aktiviert wird, wenn wir schlafen, unabhängig von der Schlafphase, in der sich die Person befindet.
"Sie können tatsächlich die Signatur des schlafenden Gehirns identifizieren", sagt die Studienautorin Dr. Francesca Siclari.
Darüber hinaus konnte eine Gruppe von Wissenschaftlern mithilfe eines Algorithmus, der auf der Grundlage ihrer Beobachtungen entwickelt wurde, genau vorhersagen, wann eine Person schläft, mit einer Genauigkeit von 90% und mehr …
… und hier ist das interessanteste …
… Den Inhalt von Träumen grob analysieren.
"Wir haben festgestellt, dass das schlafende und das wache Gehirn viel ähnlicher sein können als gedacht", sagt Siclari.
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Diese Forschung öffnet nicht nur die Tür zur Traummodellierung für die PTBS-Therapie, sondern kann Wissenschaftlern auch helfen, einen Hinweis auf das Geheimnis des Bewusstseins zu finden.
"Die Bedeutung dieses Artikels ist erstaunlich", sagt Dr. Mark Blagrov von der Swansea University in Wales, der nicht an der Studie beteiligt war.
Schlafanatomie
Während eines vollen Nachtschlafzyklus durchlaufen wir verschiedene Stadien, die durch unterschiedliche Gehirnmuster gekennzeichnet sind. Wissenschaftler verwenden häufig EEGs, um jede Schlafphase genau zu erfassen. Dabei werden 256 Elektroden auf den Schädel einer Person gelegt und anschließend die Anzahl und Größe der Gehirnwellen bei verschiedenen Frequenzen verfolgt.
Wenn wir einschlafen, zeigt unser Gehirn niederfrequente Aktivität, die sich über die gesamte Oberfläche bewegt. Diese Wellen signalisieren, dass sich Neuronen in einem „Ruhezustand“befinden und nicht in der Lage sind, zwischen Bereichen des Gehirns zu kommunizieren. Daher ist niederfrequente Aktivität häufig mit Bewusstseinsverlust verbunden.
Diese langsamen Schwankungen im Nicht-REM-Schlaf führen schließlich zu hochfrequenter Aktivität und signalisieren den Übergang zu einer schnellen Augenbewegung. Diese Schlafphase ist oft mit lebhaften Träumen verbunden - und diese Verbindung ist so tief in der Schlafforschung verwurzelt, dass Fälle von traumlosem RHD- oder Nicht-REM-Schlaf oft als Kuriositäten ignoriert wurden.
Es stellt sich heraus, dass diese seltsamen Fälle uns angedeutet haben, dass unser derzeitiges Verständnis der Neurobiologie des Schlafes unvollständig ist.
Traumfänger
Um diese paradoxen Ergebnisse zu überdenken, überwachten Siclari und ihr Team die Gehirnaktivität von 32 Freiwilligen mithilfe des EEG und weckten sie über Nacht in zufälligen Intervallen auf. Die Wissenschaftler fragten dann die schläfrigen Teilnehmer, ob sie von etwas träumten und wenn ja, was genau sie träumten. Insgesamt geschah dies 200 Mal pro Nacht.
Anstatt eine globale Verschiebung der Aktivität im Zusammenhang mit dem Schlaf zu beobachten, waren die Wissenschaftler überrascht, einen Bereich des Gehirns im Hinterkopf zu finden, der seine Aktivität basierend auf aufkommenden Träumen dynamisch verlagerte.
Träume waren mit einer Abnahme der niederfrequenten Wellen in der "heißen Zone" und mit einer Zunahme der hochfrequenten Wellen verbunden, was hohe Raten neuronaler Aktivierungen und Gehirnaktivität widerspiegelte. Es war eine Art Erwachen, unabhängig vom Schlafstadium oder der allgemeinen Gehirnaktivität.
"Alle Anzeichen deuten darauf hin, dass eine sehr begrenzte, genau definierte Gehirnaktivierung erforderlich ist, um bewusste Erfahrungen zu generieren", sagt Siclari. "Bis jetzt dachten wir, dass große Bereiche des Gehirns aktiviert werden müssen, um bewusste Erfahrungen zu generieren."
Es ist sinnvoll, dass die heiße Zone im Schlaf eine Verbindung zur Aktion herstellt. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die Stimulation dieser Bereiche des Gehirns mit einer Elektrode das Gefühl erzeugen kann, "in einer Parallelwelt" zu sein. Diese heiße Zone enthält auch Bereiche, die sensorische Informationen integrieren, um ein virtuelles Modell der Welt um uns herum zu erstellen. Diese Art der Simulation bildet die Grundlage für viele unserer imaginären Welten, und diese heiße Zone ist dafür gut geeignet “, sagen die Autoren.
Wenn eine aktive heiße Zone tatsächlich eine „Schlafsignatur“ist, sollte ihre Aktivität erkennen können, ob eine Person zu einem bestimmten Zeitpunkt schläft. Die Autoren erstellten einen Algorithmus basierend auf ihren Ergebnissen und testeten seine Genauigkeit an einer separaten Gruppe von Personen.
"Wir haben sie geweckt, wenn der Algorithmus uns sagte, dass sie insgesamt 84 Mal geschlafen haben", schreiben die Forscher.
Insgesamt zeigte dieser Algorithmus eine 90-prozentige Genauigkeit bei der Analyse des Vorhandenseins von Schlaf - selbst in Fällen, in denen sich die Teilnehmer nicht an den Inhalt ihrer Träume erinnerten, aber sicher waren, dass sie schliefen.
Träume lesen
Da die heiße Zone Bereiche enthält, in denen visuelle Informationen verarbeitet werden, fragten sich die Wissenschaftler, ob es möglich sei, mithilfe von EEG-Messungen auf den Inhalt der Träume der Probanden zuzugreifen.
Träume können extrem greifbar sein, sich entfalten oder völlig abstrakt sein, wie freie Fantasie, sagen Wissenschaftler. Gesichter, Orte, Bewegungen und Sprache sind vertraute Bestandteile von Träumen, die von leicht identifizierbaren Regionen der heißen Zone verarbeitet werden. Daher beschlossen die Forscher, sich auf diese Aspekte zu konzentrieren.
Bemerkenswerterweise zeigten die Freiwilligen, die berichteten, was sie in ihren Träumen sagten, Aktivitäten in den Bereichen des Gehirns, die für das Sprechen verantwortlich sind. und diejenigen, die von Menschen träumten, zeigten Aktivität in Gesichtserkennungszentren.
"Dies deutet darauf hin, dass Träume für bestimmte Inhalte dieselben Gehirnbereiche als bewusste Erlebnisse beim Aufwachen nutzen", sagt Siclari und bemerkt, dass frühere Forschungen dies nur in der "Dämmerungszone", dem Übergang zwischen Schlaf, zeigen konnten und Wachheit.
Schließlich interessieren sich Wissenschaftler dafür, was passiert, wenn wir schlafen, erinnern sich aber nicht an die spezifischen Details. Es stellte sich heraus, dass dieser seltsame Zustand eine separate EEG-Signatur hat: Das Auswendiglernen von Schlafdetails war mit einem Ausbruch hochfrequenter Aktivität in den vorderen Regionen des Gehirns verbunden.
Interessante Fragen stellen sich zum Beispiel die Frontallappen des Gehirns, die für klares Träumen verantwortlich sind, ein besonderer Zustand, in dem Menschen verstehen, dass sie schlafen und den Inhalt des Schlafes verändern können.
Das Leben erwecken
Wissenschaftler können noch nicht erklären, was die heiße Zone während des Schlafes aktiviert, aber die Antworten können uns sagen, ob der Schlaf einen biologischen Zweck hat, zum Beispiel Erinnerungen zu großen Konzepten der Welt zu verarbeiten.
Die Abbildung der Aktivität des schlafenden Gehirns kann auch zu Möglichkeiten führen, unsere Träume mithilfe nicht-invasiver Verfahren wie der transkraniellen elektrischen Stimulation direkt zu manipulieren. Schlafinduktion kann Menschen mit Schlaflosigkeit helfen, und Schlafstörungen können PTBS-Patienten helfen, besser zu schlafen.
Dr. Giulo Tononi, Hauptautor der Studie, glaubt, dass die Auswirkungen dieser Studie weit über den Schlaf hinausgehen.
„Wir konnten vergleichen, wie sich das schlafende Gehirn mit dem wachen verhält. Diese Forschung kann ein wertvolles Modell für das Studium des Bewusstseins sein “, sagt er.
ILYA KHEL
