Oxford/Wien. (apa/gral) Hirnforscher wollen entdeckt haben, welche Rolle der Sandmann in unserem Schlafverhalten spielt. Warum jedes Lebewesen mit einem Gehirn überhaupt schlafen muss, sei aber nach wie vor "eines der größten biologischen Rätsel", wie es der österreichische Neurowissenschafter Gero Miesenböck von der Uni Oxford formuliert. Fest steht, dass das Schlafverhalten unter den Lebewesen variiert. Bei Vögeln schaltet oft nur eine Gehirnhälfte in den Ruhemodus.

Aufwachschalter aktiviert

"Wir wissen immer noch nicht, was die Rolle des Schlafes ist", erklärt Miesenböck. Relativ viel sei aber bereits über einen Kontrollmechanismus von Schlaf und Wachheit bekannt. So wird etwa schon gut verstanden, wie die innere Uhr im Tagesverlauf schlägt. Doch die Kernfrage werde wahrscheinlich erst durch einen weiteren Mechanismus verstanden - die sogenannte Schlafhomöostase. Dabei geht es um jene Prozesse, die Mensch oder Tier in den Schlafzustand versetzen, wenn das Zeitlimit überschritten ist. Es gilt herauszufinden, wie es ein Organismus schafft, zu messen, wie lange er bereits wach ist.

Bei Fruchtfliegen, dem wohl bekanntesten Forschungsobjekt der Genetik, passiert das in nur 24 Zellen in einem bestimmten Gehirnareal. Elektrische Signale dieser Zellen versetzen die Fliege in Schlaf. Eine zentrale Rolle spielt ein winziger Ionen-Kanal, der von den Wissenschaftern "Sandman" (Sandmann) genannt wurde. "Schläft die Fliege, ist dieser Kanal inaktiv, weil er aus der Zellmembran herausgenommen wird", so Miesenböck im Fachblatt "Nature". Wird er wieder in die Membran eingebaut, verursacht er eine Art Kurzschluss, der die Zelle elektrisch aktiv macht und die Fliege aufwachen lässt.

Den Forschern ist es gelungen, bei den Fliegen mit einem Lichtstrahl den Aufwachschalter zu betätigen. Mittels der Optogenetik genannten Technik können sie die Tiere auch in den Schlaf schicken, indem sie die schlafproduzierenden Zellen gezielt einschalten. Noch nicht bekannt ist das natürliche biologische Signal, das die Tiere einschlafen lässt. Die Parallelen zum Menschen seien aufgrund ähnlicher Zelleigenschaften deutlich. Genau diese werden auch durch Anästhetika aktiviert.

Autopilot-Modus

Der Schlafzustand betrifft beim Menschen und vielen anderen Lebewesen das gesamte Gehirn. Nicht allerdings bei Vögeln. Ihnen ist es möglich, eine Gehirnhälfte wachzuhalten. Meist wird dabei auch ein Auge offengehalten, wie Forscher des deutschen Max-Planck-Instituts für Ornithologie anhand von Fregattvögeln, die in der Luft gerade einmal 45 Minuten pro Tag schlummern, studierten. Sie hatten die Hirnströme der Tiere gemessen und auch entdeckt, dass die Vögel sogar teilweise auch beide Gehirnhälften abschalten, ohne abzustürzen. Sie schalten in eine Art Autopilot.