Der Schlaf-Wach-Zyklus, der von zwei verschiedenen biologischen Mechanismen des Körpers geregelt wird, gleicht diese aus und interagiert mit ihnen. Dieses Modell, das in den frühen 80ern von einem Schweizer Schlafwissenschaftler namens Alexander Borbely postuliert wurde, ist normalerweise als zweifaches Schlaf-Wach-Regulationsprozess-Modell bekannt. Seine zwei Hauptprozesse bestehen aus:

1. Schlaf-Wach-Homöostase (Prozess S)
   Hierbei handelt es sich um die Anhäufung der schlafeinleitenden Substanzen im Gehirn, die ein homöostatisches Schlafbedürfnis auslösen.

2. Circadianer Rhythmus (Prozess C)
   Hierbei handelt es sich um die Regulierung in Bezug auf die Aufmerksamkeitsniveaus und der internen Prozesse, die den circadianen Antrieb für die Aufmerksamkeit und Erregung umfassen und die von der circadianen Uhr des Körper reguliert werden.

Jeder dieser Hauptprozesse wird zu einem gewissen Grad von den Genen der jeweiligen Person beeinflusst. Außerdem können externe Faktoren wie Sport, Ernährung, Stress, Mittagsschläfchen, Medikamente, Wecker, Tagesabläufe, Umgebungstemperaturen usw. ebenfalls einen indirekten oder direkten Einfluss auf den Schlaf-Wach-Zyklus einer Person haben. Eine Entdeckung, die vor kurzem von Dr. Ravi Allada der Northwestern University gemacht wurde, zeigte, dass die Wissenschaft, die hinter diesem Zyklus steckt, genauso gut ist wie ihre Auswirkungen.

Experte im Bereich der circadianen Rhythmen entdeckt den Schlaf-Wach-Zyklus

Nach mehr als einem Jahrzehnt hat ein sachkundiger Forscher im Bereich des circadianen Rhythmus an der Northwestern University, Dr. Ravi Allada, zusammen mit seinen Kollegen endlich die Methode dahinter entdeckt, wie die organische Uhr von Tieren diese einschlafen lässt und wieder aufweckt.

Wie sich herausgestellte, funktioniert der Mechanismus der Uhr genauso wie ein einfacher Lichtschalter. Während sie die circadianen Neuronen des Gehirns untersuchten, die die tagtägliche zeitliche Abstimmung des Schlaf-Wach-Zyklus regulieren, entdeckten Dr. Allada und sein Team, dass eine hohe Natriumkanalaktivität (schnelle Kanäle, die es den Natriumionen ermöglichen zu reisen), die diese bestimmten Neuronen betrifft, die Zellen am Tag einschaltet, um das Tier aufzuwecken, wobei eine hohe Kaliumkanalaktivität (langsamere Kanäle, die den Kaliumionen ermöglichen zu reisen) diese hingegen in der Nacht ausschaltet, wodurch sich das Tier erholen kann. Als es noch weitere investigative Untersuchungen anstellte, staunte das Team, als es feststellte, dass der gleiche Schlaf-Wach-Apparat auch bei Mäusen und Fliegen zu finden ist.

Die Fahrradmethode

Forscher bezeichnen diesen Auf- und Ab-Prozess als ‚Fahrradmechanismus’, bzw. -methode. Zwei unterschiedliche Pedale (das Schlafen und Wachsein), die sich innerhalb einer 24-Stunden Periode verändern, funktionieren, indem sie wichtige Informationen über die Zeit an die Neuronen des Gehirns weiterleiten. Das Forscherteam entdeckte die zwei Pedale (ein Kalium- und ein Natriumstrom) recht unerwartet sowohl in einer Maus als auch in einer Fruchtfliege.

Was noch beeindruckender ist, ist die Tatsache, dass sie sowohl bei einem Säugetier als auch bei einem Insekt genau die gleiche Methode für die Schlaf-Wach-Zyklen fanden. Obwohl Fliegen am Tag und Mäuse nachtaktiv sind, funktionieren ihre Schlaf-Wach-Zyklen weitgehend auf die gleiche Art und Weise.

Dr. Allada und sein Team schließen daraus, dass noch sehr viel Arbeit wartet, da noch zahlreiche weitere Fragen zu klären sind, z.B in Bezug darauf, wodurch der Schlaf-Wach-Pfad tatsächlich reguliert wird.

Was dieses neue Forschungsergebnis bedeutet

Im Bereich der Chronobiologie deutet dieses neu entdeckte Forschungsergebnis darauf hin, dass die zugrundeliegende Methode der Regulierung des Schlaf-Wach-Zyklus in der Tat uralt ist. Der Pendelapparat scheint in Bezug auf die Evolution über Millionen von Jahren erhalten geblieben zu sein. Dr. Allada behauptet, dass, wenn dies auf Mäuse zutrifft, es dann auch sicherlich für Menschen gilt.

Ein tiefgründigeres und besseres Verständnis über den Apparat wird höchstwahrscheinlich zu neuen Medikamenten führen, die verschiedene Schlaf-Wach-Probleme angehen, die Menschen betreffen, die in Nachtschichten arbeiten, Jet-Lags und andere Uhr-bedingte Probleme haben. In Zukunft könnte es möglich sein, die innere Uhr einer Person zurückzusetzen, um sie ihrer einzigartigen Situation oder ihren Arbeitszeiten anzupassen.