Wissenschaftler des MIT haben in einer neuen Studie gezeigt, dass sich die natürlichen Reinigungsströme im menschlichen Gehirn während des Schlafs gezielt verstärken lassen. Tagtäglich sammeln sich im Gehirn Stoffwechselprodukte und Abfallstoffe wie Milchsäure sowie abgenutzte Proteine an. Während des Schlafs helfen Wellen aus Cerebrospinalflüssigkeit (CSF), diese Stoffe abzutransportieren. Forscher fanden nun heraus, dass kurze, sanfte Töne aus sogenanntem rosa Rauschen diese Flüssigkeitswellen vergrößern können, indem sie die Amplitude langsamer elektrischer Hirnwellen steigern.
Wellen aus Cerebrospinalflüssigkeit durch Rosa Rauschen im Schlaf verstärkt
Ähnlich wie bei weißem Rauschen enthält rosa Rauschen alle für den Menschen hörbaren Frequenzen, allerdings sind die tiefen Tonfrequenzen lauter und die hohen Frequenzen leiser. Dadurch entsteht ein ausgewogener, gleichmäßiger Klang, der an stetigen Regen oder einen fernen Wasserfall erinnert. Die im Rahmen der Untersuchung eingesetzten Reize waren so leise bemessen, dass sie eine schlafende Person nicht aufwecken.
Herausforderungen bei der präzisen Messung im Schlaflabor
Um die akustischen Reize exakt im optimalen Moment – nämlich auf dem Höhepunkt der langsamen Hirnwellen während des Non-REM-Schlafs – zu verabreichen, mussten die Forscher die EEG-Aktivität der Probanden im Schlaf permanent überwachen. Da gleichzeitig fMRI-Signale zur Beobachtung des CSF-Flusses gemessen werden mussten, stellte die elektromagnetische Interferenz der fMRI-Geräte auf die EEG-Signale eine erhebliche technische Hürde dar. Das MIT News berichtete, dass die beteiligten Wissenschaftler ein Verfahren entwickelten, um diese Störsignale in weniger als 100 Millisekunden zu eliminieren.
An den Tests nahmen 14 gesunde Freiwillige teil. Bei ihnen wurde jeweils ein 50 Millisekunden langer Impuls aus rosa Rauschen an den entsprechenden Wellenhöhepunkten eingespielt. Die Auswertung ergab, dass diese zeitlich präzise gesteuerten Reize nicht nur die elektrischen Langsamwellen verstärkten, sondern über die Verengung und Weitung von Blutgefäßen wie eine Art Pumpe wirken, die den CSF-Abfluss vorantreibt. Die leitende Studienautorin Nypost betonte, dass es nach dem aktuellen Stand der Wissenschaft zuvor keine bekannte Methode gab, um die Größe dieser CSF-Flusswellen während des Schlafs zu steigern.
Ausblick auf klinische Anwendungen und Demenzforschung
Die Ansammlung von schädlichen Proteinen wie Amyloid-beta und Tau gilt als Mitverursacher von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer sowie anderer Formen von Demenz. Durch die verbesserte Entschlackung erhoffen sich die Forscher neue Ansätze für die Medizin. Das News9live Science Desk hob hervor, dass die Wissenschaftler nun untersuchen wollen, ob die Technik den Schlaf, das Gedächtnis oder die Abfallbeseitigung bei Menschen mit Insomnie und neurodegenerativen Leiden verbessern kann.
Zudem gibt es bereits kommerzielle Bestrebungen, die Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen. Der Erstautor der Studie, Joshua Levitt, hat ein Unternehmen gegründet, das die Entwicklung eines tragbaren Geräts anstrebt, welches den CSF-Fluss durch gezielte akustische Reize stimulieren soll. Gleichzeitig weisen Experten darauf hin, dass die Methode nicht mit dauerhaftem, unkontrolliertem Hintergrundlärm zu verwechseln ist, da andere Untersuchungen gezeigt haben, dass permanentes rosa Rauschen unter Umständen den REM-Schlaf beeinträchtigen kann.
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