Schlafphysiologie: Symptome, Diagnose, Therapie

Physiologie des Schlafes

Der Schlaf ist eine reversible Phase, in der die Reaktionsfähigkeit, die motorische Aktivität und der Stoffwechsel vermindert sind. Dieser Prozess ist ein komplexes und dynamisches Phänomen, das in 4–5 Zyklen pro Nacht abläuft und im Allgemeinen in die Phasen des Non-Rapid-Eye-Movement-Schlafes (NREM) und des REM-Schlafes unterteilt wird. Der NREM-Schlaf, bestehend aus 3 Phasen, stellt die Übergangsphase zwischen Wachsein, Schläfrigkeit und anschließendem Tiefschlaf dar. Der REM-Schlaf ist durch schnelle, unregelmäßige Augenbewegungen gekennzeichnet, jedoch mit gleichzeitiger Atonie der willentlich steuerbaren Muskulatur. Die Schlafstadien und damit verbundene Störungen werden durch die Polysomnographie untersucht, einem multimodalen Verfahren, das die Gehirnströme sowie die Augen- und Muskelaktivitäten bewertet. Schlafstörungen können primär sein (d. h. sie sind nicht auf eine andere Erkrankung zurückzuführen) oder sie können durch Grunderkrankungen oder Medikamente verursacht werden.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Überblick

Schlafstadien

Schlafdiagnostik

Schlafstörungen/Nicht erholsamer Schlaf

Klinische Relevanz

Quellen

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Überblick

Schlaf

Der Schlaf ist eine reversible Phase, in der die Reaktionsfähigkeit, die motorische Aktivität und der Stoffwechsel vermindert sind. Der Nutzen des Schlafes ist nur unzureichend bekannt, es gibt diesbezüglich jedoch mehrere Theorien:

Theorie des Überlebens:
- Menschen sind von Natur aus tagaktive Wesen.
- Sie sind tagsüber wach, weil sie bei Helligkeit besser sehen können und es tagsüber weniger Raubtiere gibt.
Theorie der Erholung und Restauration:
- Der Schlaf ermöglicht es dem Körper, Gewebe zu heilen und zu reparieren, einschließlich der Reorganisation des Gehirns, der Konsolidierung und der Speicherung von Erinnerungen.
- Schlaf dient auch dem Stressabbau.
Theorie des Wachstums:
- Während des Schlafs setzt die Hypophyse Hypophyse Hypophyse Wachstumshormone frei.

Physiologie

Zu den Merkmalen des Schlafes gesunder Menschen gehören:
- Geschlossene Augen
- Verminderte Reaktionsfähigkeit des Gehirns auf Reize
- Variable Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie, Blutdruck und Atmung je nach Schlafstadium
Zirkadianer Rhythmus: physiologische Veränderungen (körperlich, geistig und verhaltensbezogen), die einem 24-Stunden-Zyklus folgen und vor allem von Licht und Dunkelheit abhängen
Nucleus suprachiasmaticus (Englisches Akronym: SCN, die “innere Uhr”):
- Befindet sich im Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus
- Verantwortlich für die Steuerung des zirkadianen Rhythmus und des Schlafzyklus
- Wird durch die Umwelt reguliert und erhält Informationen von den Augen (Licht)
- Lichtabnahme → Stimulation des SCN → Freisetzung von Noradrenalin → Stimulation der Zirbeldrüse Zirbeldrüse Endokrines System: Überblick (Glandula pinealis) → Freisetzung von Melatonin → Schlaf
- Einfluss des zirkadianen Rhythmus zeigt sich auch bei Hormonen (mit überwiegend nächtlicher Ausschüttung) wie z. B:
  - Prolaktin
  - Testosteron Testosteron Androgene und Antiandrogene
  - Wachstumshormon

Schlafstadien

Normalerweise 4–5 Zyklen in einem 8-Stunden-Zeitraum (ein Schlafzyklus: 90–120 Minuten)
Unterteilung in die Schlafphasen ohne “rapid-eye-movement” (Englisches Akronym: NREM) und mit “rapid-eye-movement” (Englisches Akronym: REM)
Die Menge des Schlafs und die Dauer der einzelnen Schlafphasen ändern sich mit zunehmendem Alter.

Non-REM-Schlaf

Weiter unterteilt in:
- Stadium N1 (5–10 % des gesamten Schlafzyklus)
- Stadium N2 (45–55 % des gesamten Schlafzyklus)
- Stadium N3 (10–20 % des gesamten Schlafzyklus)
Physiologische Veränderungen:
- ↑ Parasympathikus
- Niedriger Blutdruck, langsame Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie, ↓ Atemfrequenz Atemfrequenz Untersuchung der Lunge
- Weniger lebhafte Träume
- Muskeltonus ähnlich wie im Wachzustand

REM-Schlaf

Stadium R
Beginnt in der Regel 90 Minuten nach Einsetzen des Schlafes und tritt durchschnittlich in 4–5 Episoden/Nacht auf
Die Dauer nimmt im Laufe der Nacht zu, wobei der prozentuale Anteil am Gesamtschlaf in der zweiten Nachthälfte ansteigt.
Macht 20–25 % der gesamten Schlafdauer aus
Spielt vermutlich eine Rolle bei der Gedächtniskonsolidierung
Physiologische Veränderungen:
- Anstieg der Sympathikus- und Parasympathikusaktivität
- Schnelle unregelmäßige Augenbewegungen entstehen durch die Aktivität der pontinen paramedianen Formatio reticularis (Englisches Akronym: PPRF), die das pontine Blickzentrum beinhaltet und horizontale Augenbewegungen generiert.
- Vorübergehender Anstieg von Blutdruck und Atmung
- Unregelmäßige Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie
- Erektion Erektion Penis des Penis Penis Penis/der Klitoris Klitoris Vagina, Vulva und Beckenboden (aufgrund erhöhter Durchblutung)
- Lebhafte Träume
- Kein Muskeltonus

Phasen des gesunden Schlafs — Stadien des gesunden Schlafes:
Der Schlaf wird in jedem Schlafzyklus in die Phasen ohne “rapid-eye-movement” (NREM; blaue Balken) und REM (orangefarbene Balken) unterteilt. Während der Nacht finden etwa 4–5 Schlafzyklen statt, wobei jeder Zyklus durchschnittlich 90–120 Minuten dauert.
Bild von Lecturio.

Schlafdiagnostik

Polysomnographie

Multimodaler Test zur Bewertung physiologischer Funktionen im Schlaf:
- Elektroenzephalographie (EEG): Messung der elektrischen Aktivität des Gehirns
- Elektrookulographie (EOG): Messung der Augenbewegungen
- Elektromyographie (EMG): Messung der Muskelbewegungen
Wichtige Parameter:
- Schlaflatenz: Zeitspanne zwischen dem “Licht aus” oder der Einleitung des Schlafes und dem Einsetzen des Schlafes
- REM-Latenz: Zeitspanne vom Beginn des Schlafes bis zum Erreichen des ersten REM-Stadiums
- Gesamtschlafzeit: Gesamtmenge der Schlafzeit während der Aufzeichnungszeit
- Schlafeffizienz: Prozentualer Anteil der Gesamtschlafzeit an der Gesamtzeit im Bett
- Wachzeit nach dem Einfschlafen: Gesamte Wachzeit ab Schlafbeginn
- Wachzeit nach dem Erwachen: Dauer der Wachheit nach dem Erwachen (z. B. kann eine lange Wachzeit nach einem ungewöhnlich frühen morgendlichen Erwachen ein Zeichen für eine Depression sein)
- Apnoe-Index: durchschnittliche Anzahl von Apnoe-Episoden ≥ 10 Sekunden pro Stunde Schlaf
- Nächtlicher Myoklonus-Index: durchschnittliche Anzahl periodischer Beinbewegungen pro Stunde

Wach- und Schlafphasen

Im Allgemeinen ist ein Erwachsener ⅔ des Tages wach. Der Körper entspannt sich, bevor er verschiedene Schlafstadien durchläuft.

**Tabelle: Schlafstadien**
Stadium		Beschreibung	EEG
Wachzustand	Augen offen	Die Person ist wach und aktiv.	Beta-Wellen
Wachzustand	Augen geschlossen	Verringerung der Wachsamkeit Entspannung	Alpha-Wellen
NREM-Schlaf	Stadium N1	Übergang vom Wachsein Somnolenz/Schläfrigkeit Leichter Schlaf	Theta-Wellen
	Stadium N2	Verminderte Reaktion, tieferer Schlaf Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie und Temperatur sinken Längstes Schlafstadium	Theta-Wellen Schlafspindeln (“bursts” einheitlicher 12- bis 14-Hz-Wellen) K-Komplexe (biphasische Wellen mit steiler negativer Zacke, gefolgt von positiver Komponente)
	Stadium N3 (Tiefschlaf oder Slow-Wave-Schlaf)	Erholsamer Schlaf, tiefstes NREM-Stadium Schwer erweckbar Der Körper wächst und Gewebe wird repariert. Nimmt mit dem Alter ab	Delta-Wellen
REM-Schlaf (Stadium R)	REM-Schlaf (Traumschlaf)	EEG: Gemischtes niedrigamplitudiges Muster Sägezahnwellen EOG: REM Unregelmäßige Augenbewegungen mit hohen Spitzen EMG: Atonie willentlich steuerbarer Muskeln (außer Auge und Zwerchfell Zwerchfell Zwerchfell (Diaphragma)) Inaktivität durch gehemmte Alpha-Motorneuronen	Beta-Wellen (ähnliche Welle wie im Wachzustand, aber mit Atonie im EMG)

Eselsbrücken

Die folgende Eselsbrücke fasst die Frequenzen der Wellentypen im EEG zusammen. Die Frequenz verdoppelt sich jeweils bis zum nächsten Buchstaben:
“Drei-Träume-ABC“

D: Delta (3 Hz)
T: Theta (6 Hz)
A: Alpha (12 Hz)
B: Beta (24 Hz)
C: Gamma (48 Hz)

Schlafstadien und EEG-Wellen:
Das Stadium N1 zeigt Theta-Wellen.
Das Stadium N2 weist ebenfalls eine Theta-Frequenz auf, hat aber zusätzlich andere Merkmale: Schlafspindeln und K-Komplexe.
Das Stadium N3 (Tiefschlaf) ist durch Delta-Wellen gekennzeichnet.
Während des REM-Schlafes sind Sägezahnwellen (Beta-Wellen ähnlich wie im Wachzustand) zu sehen und das Elektromyogramm zeigt eine Atonie.
Bild von Lecturio.

Schlafstörungen/Nicht erholsamer Schlaf

Parasomnien Parasomnien Parasomnien

Parasomnien Parasomnien Parasomnien sind unerwünschte Ereignisse, die während des Schlafens oder beim Übergang in die Wachphase auftreten können (qualitative Schlafstörungen) Eine Einteilung erfolgt in Abhängigkeit des Schlafstadiums

NREM Schlaf:
- Somnambulismus (Schlafwandeln)Pavor nocturnus (Nächtliches Aufschrecken)
- Schlafbezogene Essstörungen
- Schlaftrunkenheit
- Schlafbezogenes abnormales Sexualverhalten
- Enuresis nocturnus (Nächtliches Einnässen)

REM-Schlaf:
- REM-Schlaf-Verhaltensstörung (Englisches Akronym: RBD)
- Albträume
- Enuresis nocturnus (Nächtliches Einnässen)
- Somniloquie (Sprechen im Schlaf)

Assoziierte Störungen:
- Narkolepsie Narkolepsie Narkolepsie
- Albträume

Dyssomnien

Dyssomnien beschreiben quantitative Schlafstörungen.

Insomnie Insomnie Insomnie/Schlaflosigkeit:
- Probleme beim Einschlafen, Durchschlafen und frühmorgendliches Erwachen, ohne in den Schlaf zurückzufinden
- Auswirkungen auf die Bewältigung des Alltags
Störungen des zirkadianen Schlaf-Wach-Rhythmus
- Gruppe von Erkrankungen, die zur wiederholten Störung des Schlafes führen
- Extrinsisch: z. B. Schichtarbeit oder Jetlag
- Intrinsisch: Pathologien des eigenen zirkadianen Systems
Depressionen:
- Erhöhter Anteil von REM-Schlaf
- Verkürzte REM-Schlaf-Latenz
- Verringerter Anteil an N3
- Wiederholtes nächtliches Erwachen
- Frühmorgendliches Aufwachen (terminale Insomnie Insomnie Insomnie/Schlaflosigkeit)
Lungenerkrankung und obstruktive Schlafapnoe Obstruktive Schlafapnoe Obstruktive Schlafapnoe (OSA):
- Verminderter Anteil an N3 bei OSA
- REM (mit Atonie) hat Auswirkungen auf Personen, die zur Atmung auf die Interkostal- und Atemhilfsmuskulatur angewiesen sind → Hypoventilation und O²-Entsättigung
Narkolepsie Narkolepsie Narkolepsie
- neurologische Erkrankung, die sich durch Tagesschläfrigkeit Tagesschläfrigkeit Narkolepsie auszeichnet
- Weitere Symptome: hypnagogischen Halluzinationen, Schlafparalyse und Kataplexie Kataplexie Narkolepsie

Medikamente/Substanzen und damit verbundene Schlafveränderungen

**Tabelle: Medikamente/Substanzen und damit verbundene Schlafveränderungen**
Substanzen	Veränderungen
Selektive Serotonin-Reuptake-Inhibitoren	Verlängertes N1-Stadium Verkürzte Gesamtschlafdauer
Benzodiazepine Benzodiazepine Benzodiazepine	Verlängertes N2-Stadium Reduzierter REM-Schlaf
Carbamazepin Carbamazepin Antikonvulsiva der ersten Generation	Verlängertes N3-Stadium Reduzierter REM-Schlaf
Barbiturate	Verkürztes N3-Stadium Reduzierter REM-Schlaf
Monoaminoxidase-Inhibitoren	Verkürztes N3-Stadium Reduzierter REM-Schlaf
Trizyklische Antidepressiva Trizyklische Antidepressiva Trizyklische Antidepressiva (TCA)	Verkürztes N3-Stadium Reduzierter REM-Schlaf
Alkohol	Verkürztes N3-Stadium Reduzierter REM-Schlaf

Klinische Relevanz

Schlaf-Wach-Störung mit zirkadianem Rhythmus: wiederkehrende Schlafstörungen aufgrund von Anomalien des zirkadianen Systems oder wenn der Schlaf-Wach-Zyklus nicht mit der Umwelt abgestimmt ist. Zu den Subtypen gehören das verzögerte Schlafphasensyndrom, das vorverlagerte Schlafphasensyndrom, das Schichtarbeitssyndrom und die Jetlag-Störung Jetlag-Störung Störungen des zirkadianen Schlaf-Wach-Rhythmus.
Parasomnien Parasomnien Parasomnien: Reihe von Schlafstörungen, die durch ungewöhnliche Verhaltensweisen, Bewegungen oder Erlebnisse gekennzeichnet sind, die während des Schlafs oder der Schlaf-Wach-Übergänge auftreten. Zu den Symptomen können abnorme Bewegungen, Emotionen, Träume und autonome Aktivitäten gehören.
Restless-Legs-Syndrom Restless-Legs-Syndrom Restless-Legs-Syndrom (Willis-Ekbom-Krankheit): schlafbezogene Bewegungsstörung, die durch einen übermäßigen Bewegungsdrang in den Beinen gekennzeichnet ist, begleitet von einem unangenehmen Gefühl, das durch Bewegung gelindert wird. Die Symptome treten in den Abendstunden auf und sind mit Schlafstörungen verbunden.
Narkolepsie Narkolepsie Narkolepsie: Schlafstörung, die durch übermäßige Tagesmüdigkeit und Einschlafen zu unpassenden Zeiten gekennzeichnet ist. Narkolepsie Narkolepsie Narkolepsie geht mit hypnagogischen Halluzinationen (taktile, akustische oder visuelle Halluzinationen), Kataplexie Kataplexie Narkolepsie (akuter, reversibler Verlust des Muskeltonus in Folge eines emotionalen Reizes, z. B. beim Lachen) und Schlafparalyse (Unfähigkeit, sich nach dem Aufwachen zu bewegen) einher.
Insomnie Insomnie Insomnie/Schlaflosigkeit: Schlafstörungen (Probleme bei der Einleitung und/oder Aufrechterhaltung des Schlafs), die durch Symptome gekennzeichnet sind, die die Dauer und/oder Qualität des Schlafs trotz ausreichender Schlafgelegenheiten beeinträchtigen.
Obstruktive Schlafapnoe Obstruktive Schlafapnoe Obstruktive Schlafapnoe: episodische Apnoe, d. h. Atemstillstand während des Schlafes, der ≥ 10 Sekunden andauert. Obstruktive Schlafapnoe Obstruktive Schlafapnoe Obstruktive Schlafapnoe ist in der Regel auf einen teilweisen oder vollständigen Kollaps der oberen Atemwege zurückzuführen und geht mit Schnarchen, Unruhe, Kopfschmerzen am Tag und Schläfrigkeit einher.

Quellen

Ganti, L, Kaufman, M., Blitzstein, S. (2016). Sleep-wake disorders. Chapter 15 of First Aid for the Psychiatry Clerkship, 4th ed.
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Kotagal, S. (2021). Parasomnias of children, including sleepwalking. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/parasomnias-of-childhood-including-sleepwalking (Zugriff am 16.05.2021)
Patel A.K., Reddy, V., Araujo, J.F. (2020). Physiology, Sleep Stages. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK526132/
Roehrs, T., Roth, T. (2021). The effects of medications on sleep quality and sleep architecture. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/the-effects-of-medications-on-sleep-quality-and-sleep-architecture (Zugriff am 16.05.2021)
Sadock, B. J., Sadock, V. A., Ruiz, P. (2014). Chapter 16 of Kaplan and Sadock’s Synopsis of Psychiatry: Behavioral Sciences/Clinical Psychiatry, 11th ed., pp. 533–563).
Shrivastava, D., Jung, S., Saadat, M., Sirohi, R., Crewson, K. (2014). How to interpret the results of a sleep study. Journal of Community Hospital Internal Medicine Perspectives 4:24983. https://doi.org/10.3402/jchimp.v4.24983