Der Schlaf- und Bewusstseinsforscher, Associate Professor Bruno van Swinderen, untersucht Fruchtfliegen, um mehr über den Schlaf zu erfahren, da sie viel einfachere Gehirne haben als der Mensch. Die Evolution des Schlafs und des tierischen Schlafs kann uns viel darüber sagen, warum wir Schlaf brauchen, warum wir träumen und was genau Bewusstsein ist.

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Fragen zum Schlaf von Tieren beantwortet

Frage: Warum schlafen manche Tiere viel länger als andere? Zum Beispiel schläft ein Löwe etwa 20 Stunden am Tag, ein Gepard aber nur 12 Stunden.

A: Das ist ein großes Rätsel. Noch schlimmer ist, dass Huftiere (Kühe, Antilopen und so weiter) nur ein paar (vielleicht 3-4) Stunden schlafen. Am anderen Ende der Skala schlafen einige Fledermäuse etwa 18 Stunden. Fliegen schlafen etwa 8-10 Stunden. Das hat natürlich nichts mit Intelligenz oder Gehirngröße zu tun. Alles hängt mit den vielfältigen Funktionen des Schlafs zusammen und damit, wie diese in der spezifischen Nische eines Tieres untergebracht werden können.

Q: Schlafen Fische?

A: Ja. Alle Tiere, die ein Gehirn haben, schlafen, soweit man das genau untersucht hat. Ich glaube, es gibt vielleicht einen männlichen Ochsenfrosch, der nicht schläft, aber der ist wahrscheinlich in einem ziemlich zerlumpten Zustand. Wenn sie nicht schlafen, müssen sie irgendwann einen Preis dafür zahlen. Manche Tiere schaffen ihre gesamte Paarungszeit, ohne viel zu schlafen. Der Preis, den sie dafür zahlen müssen, ist ein früher Tod. Das war im Allgemeinen keine gute evolutionäre Strategie.

Q: Zeigen Drosophila (Fruchtfliegenarten) ähnliche spontane Schlafmuster wie Menschen?

A: Es ist nicht bekannt, ob larvale Fliegen schlafen, obwohl schlafähnliche Schlüsselfunktionen wahrscheinlich während der Metamorphose ablaufen, wie bei dem Fadenwurm C. elegans gezeigt wurde. Diese Funktionen hängen eher mit der Entwicklung zusammen, und der Tiefschlaf ist in gewisser Weise wie eine Mini-Entwicklung, bei der physikalische Veränderungen an den Synapsen stattfinden. Ich persönlich glaube nicht, dass Fliegenlarven spontane Schlafmuster zeigen; ich denke, dass ihre schlafähnlichen Funktionen wie bei den Fadenwürmern alle mit programmierten Entwicklungsveränderungen zusammenhängen.

Q: Würden Sie sagen, dass mit zunehmender Entwicklungskomplexität eines Organismus auch der Bedarf an Schlaf steigt? Nimmt die Bedeutung des Schlafs bei Organismen niedrigerer Ordnung, wie wirbellosen Tieren mit kürzeren Lebenszyklen, ab? Ich würde denken, dass ihre Biologie eher auf „Kernfunktionen“ wie die Fortpflanzung ausgerichtet ist?

A: Ich denke, dass der entscheidende „komplexe“ Punkt in der Evolution, der mit dem Schlafbedarf zusammenhängt, darin besteht, dass das Gehirn selektiv auf die Welt achten kann. Davor waren die „Funktionen“ des Schlafs nur molekulare Prozesse, die mit Entwicklungsübergängen verbunden waren und oft mit Ruhephasen einhergingen. Danach war der Schlaf auch ein Bedürfnis, die Welt für eine Weile akut zu ignorieren, um ihr im Wachzustand die nötige Aufmerksamkeit schenken zu können. Es handelt sich also weniger um eine lineare Zunahme der Komplexität als um eine Stufenfunktion. Das ist aber nur eine Hypothese.

Q: Viele Tiere schlafen wie wir. Warum müssen Würmer schlafen? Schlafen Fliegen wie Würmer?

A: Mit Würmern meinen Sie wahrscheinlich Fadenwürmer (C. elegans), an denen die Schlafforschung durchgeführt wurde. Ich glaube nicht, dass Würmer auf dieselbe Weise schlafen wie Fliegen und Menschen. Ich denke, dass einige Aspekte ihrer Entwicklung Ähnlichkeiten mit einigen (Tief-)Schlaffunktionen aufweisen, aber ich glaube nicht, dass sie einen „Schlafschalter“ haben, d. h. die Fähigkeit, die Reaktionsfähigkeit auf die äußere Umgebung schnell und reversibel abzuschalten. Genauso wenig glaube ich, dass Würmer eine selektive Aufmerksamkeit haben. Ich denke, dass sich das Bewusstsein aus Tieren entwickelt hat, die über Aufmerksamkeit verfügen. Dies hat sich zusammen mit dem Bedürfnis zu schlafen entwickelt, um diese Aufmerksamkeitsmechanismen zu pflegen. Das ist zwar nur eine Hypothese, aber ich denke, es lohnt sich, darüber zu diskutieren. Im Grunde genommen haben Fadenwürmer kein Bewusstsein. Fliegen schon.

Q: Ist es relativ einfach, die meisten Tiere aus dem Schlaf zu wecken wie Menschen?

A: Es ist fast unmöglich, eine Fliege mit starkem Schlafentzug zu wecken. Als mein Freund Paul Shaw anfing, den Schlaf von Fliegen zu erforschen, verbrachten wir die ganze Nacht damit, sie wach zu halten, indem wir auf die Röhren klopften, in denen sie untergebracht waren. Ich kann Ihnen sagen, dass sich diese Fliegen nach ein paar Tagen Schlafentzug nicht mehr rührten. Aber sie waren nicht tot – sie brauchten nur Schlaf. Dies ist ein grundlegendes Kriterium für die Messung des Schlafs bei Tieren, die so genannte „erhöhte Erregungsschwelle“.

Q: Welches Tier träumt am meisten?

A: Die Naturgeschichte des Träumens ist eine faszinierende Frage. Neuere Arbeiten zeigen, dass sogar Reptilien träumen. Ich bin mir nicht sicher, welches Tier am meisten träumt, aber ich habe gehört, dass Schnabeligel und Beuteltiere im Allgemeinen sehr viel REM-Schlaf haben. Beim Menschen ist bekannt, dass Säuglinge (sogar schon im Mutterleib) viel mehr träumen als Erwachsene. Das alles wirft die Frage auf, wozu das Träumen gut ist, wenn es bei den meisten Tieren vorkommt und schon existiert, bevor der Mensch erzählerische Erfahrungen hat, über die er sprechen kann.

Q: Wie sehen Träume bei anderen Tieren aus? Träumt mein Hund davon, Bälle zu jagen?

A: Schlaf hat mehrere Funktionen, das ist eines der verwirrenden Dinge am Schlaf: ein Wort für mehrere verschiedene Funktionen, die alle in eine Zeit verpackt wurden, in der das Gehirn „offline“ ist. Zu diesen Funktionen gehören wahrscheinlich: synaptische Homöostase (Aufrechterhaltung der synaptischen Stärke in einem optimalen Bereich – das ist wichtig, es gibt eine Billion davon im Gehirn), Abfallbeseitigung, Gedächtniskonsolidierung, Stressregulation, emotionales und motorisches Lernen.