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Gestörter Tiefschlaf ist mit Alzheimer-Proteinablagerungen verbunden
Nächtliche Gedächtnisarbeit im Takt: Bei älteren Menschen geht mehr Tau im Stirnhirn mit weniger weit wandernden Tiefschlaf-Wellen einher. Genau diese gestörte Ausbreitung hängt wiederum mit schlechterer Gedächtnisfestigung über Nacht zusammen, wie eine neue Studie zeigt. Ob Tau die Schlafveränderung verursacht oder umgekehrt, bleibt offen.
Berkeley (U.S.A.). Im tiefen Nicht-REM-Schlaf breiten sich langsame elektrische Wellen über große Teile der Hirnrinde aus, während große Gruppen von Nervenzellen nahezu gemeinsam ihre Aktivität herunter- und wieder hochfahren. Solche koordinierten Wellen gelten als wichtig dafür, neue Erinnerungen über Nacht zu festigen, verlieren mit zunehmendem Alter jedoch an Reichweite und Geschlossenheit.
Eine neue Untersuchung verbindet diesen Wandel nun mit Alzheimer-typischer Tau-Pathologie im Stirnhirn. Je stärker die Tau-Belastung dort war, desto stärker zerfielen die großräumigen Schlafwellen in örtlich begrenzte, von den Forschern als „einsam“ bezeichnete Ereignisse. Diese Veränderung war zugleich mit schlechterer Gedächtnisleistung nach dem Schlaf verbunden.
Forscher der University of California, Berkeley (UC Berkeley) um Omer Sharon haben dafür Schlaf-EEGs von kognitiv gesunden jüngeren und älteren Erwachsenen ausgewertet. Bei einem Teil der älteren Teilnehmer erfasste das Team zudem Tau-Ablagerungen mit Positronen-Emissions-Tomografie und prüfte mit Wortpaaren, wie gut neue Inhalte über Nacht im Gedächtnis blieben.
Bei den jüngeren Teilnehmern liefen die langsamen Wellen während des Nicht-REM-Schlafs ungefähr eine Handspanne weit über die Kopfhaut, während sie bei den älteren Erwachsenen im Mittel kürzer unterwegs und häufiger räumlich isoliert waren. Innerhalb der älteren Gruppe ging eine stärkere Tau-Belastung im Stirnhirn mit einer geringeren Beteiligung weiter Teile der Hirnrinde und einer kürzeren Ausbreitung der Wellen einher.
„Jede langsame Welle spiegelt eine enorme Population von Neuronen wider, die gemeinsam abschalten und wieder aktiv werden“, erklärt Omer Sharon. „Unsere Studie zeigt, dass es für das Gedächtnis entscheidend ist, dass diese Ereignisse nacheinander über große Teile des Gehirns laufen. Dieses koordinierte Abschalten wurde nur während des Tiefschlafs beobachtet und könnte einer der Gründe sein, warum wir schlafen.“
Entscheidend war dabei nicht nur das Schlafmuster selbst: Menschen mit stärker isolierten, weniger weit wandernden Wellen erinnerten sich am nächsten Morgen schlechter an zuvor gelernte Wortverbindungen. Statistische Analysen verknüpften damit drei Ebenen: Tau im Stirnhirn, die räumliche Koordination der Tiefschlaf-Wellen und die Gedächtnisfestigung.
Die untersuchten älteren Teilnehmer waren kognitiv unauffällig und hatten keine Alzheimer-Diagnose, sodass die Studie Veränderungen erfasst, die bereits auftreten können, bevor eine Demenz klinisch erkennbar ist. Das ist wichtig, weil Tau-Ablagerungen und Gedächtnisleistung im Alter stark zwischen einzelnen Menschen variieren.
„Diese Menschen hatten keine Alzheimer-Krankheit“, sagt Omer Sharon. „Sie hatten Tau in ihrem Gehirn, aber mit subklinischen Auswirkungen. Ihr Gedächtnisverlust lag im normalen Bereich für ihr Alter.“
Zusätzliche Hinweise lieferte eine unabhängige klinische Kohorte aus St. Louis, in der die Forscher Alzheimer-typische Marker im Nervenwasser statt per Tau-PET bestimmten. Auch in diesen Daten ging ein höheres Tau-Amyloid-Verhältnis mit stärker isolierten langsamen Schlafwellen und schlechteren kognitiven Werten einher, sodass sich das Grundmuster mit einer anderen Messmethode und in einer anderen Gruppe zeigte.