Schlaf trägt dazu bei, unser Gedächtnis für komplexe Assoziationen zu festigen, und unterstützt so die Fähigkeit, Erinnerungen an ganze Ereignisse zu vervollständigen. Forscher wissen schon seit einiger Zeit, dass Schlaf unsere Erinnerungen an Fakten und episodische Ereignisse festigt. Die bisherige Forschung konzentrierte sich jedoch hauptsächlich auf einfache Assoziationen, d. h. auf Verbindungen zwischen Elementen, wie wir sie beim Lernen neuer Vokabeln herstellen. Im realen Leben bestehen Ereignisse aber in der Regel aus mehreren Komponenten – zum Beispiel einem Ort, Menschen und Gegenständen – die im Gehirn miteinander verknüpft werden.

Diese Assoziationen können unterschiedlich stark ausgeprägt sein, und einige Elemente sind möglicherweise nur indirekt miteinander verbunden. Dank der neuronalen Verbindungen, die diesen Assoziationen zugrunde liegen, genügt oft ein einziges Stichwort, um sich nicht nur an einzelne Aspekte eines Ereignisses zu erinnern, sondern an mehrere Aspekte auf einmal. Dieser Prozess, der als Mustervervollständigung bezeichnet wird, ist ein grundlegendes Merkmal des episodischen Gedächtnisses. Lutz ist Hauptautor einer Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde und in der die Auswirkungen von Schlaf auf die Erinnerung an solch komplexe Ereignisse untersucht wurden.

Wie Schlaf komplexe Inhalte speichert

Nachdem die Studienteilnehmer Ereignisse mit komplexen Assoziationen gelernt hatten, verbrachten sie in einer Bedingung die Nacht in einem Schlaflabor, wo sie wie gewohnt schlafen durften, während sie in einer anderen Bedingung die ganze Nacht aufbleiben mussten. In beiden Fällen durften die Teilnehmer die folgende Nacht zu Hause verbringen, um sich zu erholen. Dann wurden sie getestet, wie gut sie sich an verschiedene Assoziationen zwischen Elementen der gelernten Ereignisse erinnern konnten.

Die Forscher konnten nachweisen, dass Schlaf schwache Assoziationen besonders festigt und neue Assoziationen zwischen Elementen stärkt, die beim Lernen nicht direkt miteinander verbunden waren. Außerdem war die Fähigkeit, sich an mehrere Elemente eines Ereignisses gemeinsam zu erinnern, nachdem ihnen nur ein einziger Hinweis präsentiert worden war, nach dem Schlaf besser als in der Situation, in der die Teilnehmer wach geblieben waren. Dies zeigt, wie wichtig Schlaf für die Vervollständigung von Teilinformationen, und die Verarbeitung komplexer Ereignisse im Gehirn ist.

Durch die Beobachtung der Hirnaktivität der Studienteilnehmer während des Schlafs konnten die Autoren der Studie auch zeigen, dass die Verbesserung der Gedächtnisleistung mit so genannten Schlafspindeln zusammenhängt – Ausbrüche neuronaler oszillatorischer Aktivität während des Schlafs, die mit der aktiven Konsolidierung von Gedächtnisinhalten verbunden sind.Dies geschieht durch Reaktivierung der zugrunde liegenden neuronalen Strukturen während des Schlafs. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass Schlafspindeln eine wichtige Rolle bei der Konsolidierung komplexer Assoziationen spielen, die der Vervollständigung von Erinnerungen an ganze Ereignisse zugrunde liegen.

Laut Lutz und Besedovsky können die festgestellten Auswirkungen des Schlafs auf das Gedächtnis als eine wichtige Anpassung des menschlichen Gehirns angesehen werden, da sie den Menschen dabei helfen, sich ein kohärenteres Bild von ihrer Umgebung zu machen, was sie wiederum in die Lage versetzt, umfassendere Vorhersagen über künftige Ereignisse zu treffen. Diese Ergebnisse enthüllen laut den Forschern eine neue Funktion, durch die Schlaf einen evolutionären Vorteil bieten kann, und eröffnen neue Perspektiven darauf, wie wir Informationen über komplexe, aus mehreren Elementen bestehende Ereignisse speichern und abrufen.

Gesichter und Namen erinnern

Für diejenigen, die nur selten ein Gesicht vergessen, aber Schwierigkeiten mit Namen haben, könnte das Heilmittel zur Verbesserung der Lernfähigkeit erholsamer Schlaf sein. Forschungsergebnisse der Northwestern University belegen, wie sich die Reaktivierung des Gedächtnisses während des Schlafs auf das Lernen von Gesichtern und Namen auswirkt. Die Forscher fanden heraus, dass sich das Abrufen von Namen deutlich verbesserte, wenn die Erinnerung an neu gelernte Gesicht-Namen-Assoziationen während des Schlafs reaktiviert wurde. Der Schlüssel zu dieser Verbesserung war ununterbrochener Tiefschlaf.

Das Forschungsteam fand heraus, dass bei Studienteilnehmern, bei denen EEG-Messungen (eine Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Gehirns, die durch Elektroden auf der Kopfhaut erfasst wird) auf einen gestörten Schlaf hindeuteten, die Gedächtnisreaktivierung nicht half, sondern sogar schädlich sein könnte. Bei denjenigen, die zu den bestimmten Zeiten der Tonvorführungen ununterbrochen schliefen, führte die Reaktivierung jedoch zu einer relativen Verbesserung, da sie sich im Durchschnitt etwas mehr als 1,5 Namen mehr merken konnten. Als jedes Gesicht erneut gezeigt wurde, sollten sie den dazugehörigen Namen nennen. Nach der Lernübung hielten die Teilnehmer ein Nickerchen, während die Forscher die Gehirnaktivität mithilfe von EEG-Messungen sorgfältig überwachten. Wenn die Teilnehmer den N3-Tiefschlaf“ erreichten, wurden einige der Namen leise über einen Lautsprecher mit Musik abgespielt, die mit einer der Klassen verbunden war. Als sie aufwachten, wurden sie erneut getestet, um die Gesichter zu erkennen und sich an den Namen zu erinnern, der zu jedem Gesicht gehörte.