Schlaf.
Damit verbringen wir etwa ein Drittel unseres Lebens.
Doch wissen wir auch, was dabei passiert?
Vor 2000 Jahren behauptete Galen,
einer der bedeutendsten medizinischen Forscher der Antike,
dass, während wir wach sind,
die Triebkraft des Gehirns -- sein Saft,
durch den gesamten Körper fließt und ihn belebt,
aber das Gehirn selbst "ausgetrocknet" zurückbleibt.
Er dachte, dass wenn wir schlafen
all diese Flüssigkeit aus dem Körper
zurückströmen würde,
um das Gehirn zu rehydrieren
und den Geist zu beleben.
Das klingt für uns heute absolut lächerlich.
Doch Galen versuchte nur etwas am Schlaf zu erklären,
mit dem wir täglich tun haben.
Wir alle wissen aus Erfahrung,
dass Schlaf den Geist belebt,
und wenn wir nicht schlafen wird der Geist eingetrübt.
Obwohl wir heute viel mehr über den Schlaf wissen
als zu Galens Zeiten,
haben wir immer noch nicht verstanden,
warum gerade der Schlaf,
die unglaubliche Funktion hat,
den Geist zu regenerieren.
Heute möchte ich über eine aktuelle Untersuchung sprechen,
die ein neues Licht auf diese Frage wirft.
Wir fanden heraus, dass Schlaf eine Art raffinierte Lösung ist,
um die Grundbedürfnisse des Gehirns zu erfüllen.
Das Gehirn erfüllt die hohen Ansprüche
auf eine einfache und einzigartige Weise,
die es von allen anderen Organen des Körpers unterscheidet.
Fast die gesamte Biologie
kann als eine Reihe von Problemen
und den zugehörigen Lösungen gesehen werden.
Ein Problem, das jedes Organ lösen muss,
ist seine Zellen, rund um die Uhr,
mit Nährstoffen zu versorgen.
Im Gehirn ist das besonders entscheidend.
Seine hohe elektrische Aktivität
benötigt ein Viertel der gesamten Körperenergie,
obwohl es nur zwei Prozent der Körpermasse ausmacht.
Das Kreislaufsystem löst das Problem der Nährstoffversorgung,
indem Blutgefäße unseren Körper
mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgen.
Sie sehen es in diesem Video.
Hier sind die Blutgefäße des Gehirns
einer lebenden Maus abgebildet.
Die Blutgefäße bilden ein komplexes Netzwerk,
das das gesamte Gehirn ausfüllt.
Sie beginnen an der Oberfläche
und tauchen in das Gewebe hinab.
So wird jede einzelne Hirnzelle
mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt.
Genau wie jede Zelle Nährstoffe benötigt,
produziert sie auch Abfall als Nebenprodukt.
Die Ausscheidung dieses Abfalls ist das zweite Grundproblem,
das jedes Organ lösen muss.
Dieses Diagramm zeigt das Lymphsystem des Körpers,
das dafür zuständig ist, diesen Bedarf zu erfüllen.
Es ist ein zweites Gefäßsystem,
das durch den gesamten Körper verläuft.
Es nimmt Proteine und anderen Abfall
aus den Zellzwischenräumen auf,
sammelt und verfrachtet sie ins Blut,
damit sie zersetzt werden.
Wenn Sie sich dieses Diagramm genauer ansehen,
werden Sie etwas bemerken,
das nicht sehr viel Sinn macht.
Wenn Sie in diesen Kopf zoomen würden,
würden Sie feststellen,
dass es keine Lymphgefäße im Gehirn gibt.
Ist das nicht merkwürdig?
Das Gehirn ist ein sehr aktives Organ,
das dementsprechend viel Abfall produziert,
der wirksam beseitigt werden muss.
Ohne Lymphgefäße kann das Gehirn
den Abfall nicht beseitigen.
Also funktioniert die Art wie der restliche Körper gereinigt wird,
nicht im Gehirn.
Wie regelt das Gehirn nun die Abfallentsorgung?
Mit dieser banalen Frage ist unsere Gruppe in die Geschichte eingestiegen.
Als wir die Tiefen unseres Gehirns erforschten,
die Neuronen und Blutgefäße,
fanden wir die unerwartete Lösung des Gehirns
für die Abfallentsorgung.
Sie war raffiniert und gleichzeitig wunderschön.
Ich sage Ihnen, was wir herausfanden.
Das Gehirn wird von sauberer, klarer Flüssigkeit umschlossen,
der sogenannten Zerebrospinalflüssigkeit.
Wir nennen sie CSF.
Die CSF füllt den Raum um das Gehirn aus.
Abfall aus dem Inneren des Gehirns gelangt nach draußen in die CSF,
die mit dem Abfall ins Blut abtransportiert wird.
Das erinnert an das Lymphsystem, nicht wahr?
Die Flüssigkeit und der Abfall aus dem Inneren des Hirns,
sickert nicht zufällig nach draußen.
Stattdessen gibt es ein spezialisiertes Leitungssystem,
das diesen Prozess organisiert und ermöglicht.
Sie sehen es in diesen Videos.
Wir stellen hier wieder das Gehirn lebendiger Mäuse dar.
Rechts sehen Sie, was an der Hirnoberfläche passiert,
und links, was unter der Oberfläche im Gewebe geschieht.
Wir haben die Blutgefäße rot markiert
und die CSF, die das Gehirn einschließt, ist grün.
Überraschend ist,
dass die Flüssigkeit außerhalb des Gehirns
nicht nur außerhalb bleibt.
Stattdessen wird die CSF entlang der Außenseiten der Blutgefäße
in und durch das Gehirn gepumpt.
Wenn sie dort entlangfließt, spült sie den Abfall
aus den Zwischenräumen der Gehirnzellen.
Die Außenseiten der Blutgefäße auf diese Art zu nutzen,
ist eine raffinierte Lösung.
Da das Gehirn von einem massiven Schädel eingeschlossen ist,
und aus sehr vielen Zellen besteht,
gibt es keinen Platz mehr für ein zweites Gefäßsystem,
wie das Lymphsystem.
Die Blutgefäße sind von der Hirnoberfläche
mit jeder Zelle vernetzt.
Die Flüssigkeit erreicht außerhalb dieser Gefäße
ebenfalls jeden Hirnbereich.
Die Blutgefäße umzufunktionieren, ist ein sehr schlauer Weg,
um die Funktion eines zweiten Gefäßsystems zu ersetzen.
Deshalb braucht es kein Lymphsystem.
Interessanterweise verwendet kein anderes Organ diesen Ansatz
zur Beseitigung des Abfalls aus den Zellzwischenräumen.
Diese Lösung ist einzigartig für das Gehirn.
Unsere überraschendste Entdeckung ist,
das alles, was ich Ihnen gerade darüber erzählt habe,
wie diese Flüssigkeit durch unser Gehirn fließt,
nur geschieht, während wir schlafen.
Das Video auf der linken Seite
zeigt die Bewegung der CSF
im Gehirn einer lebendigen, wachen Maus.
Da ist fast gar nichts.
Bei demselben Tier sieht man,
kurz nachdem es eingeschlafen ist,
dass die CSF durch das Gehirn schießt.
Wir haben entdeckt,
dass zum Zeitpunkt, wenn das Gehirn zu schlafen anfängt,
die Hirnzellen scheinbar schrumpfen
und Platz zwischen ihnen entsteht.
So kann Flüssigkeit hindurchfließen
und Abfall entfernt werden.
Es scheint, dass Galen auf dem richtigen Weg war,
als er schrieb,
dass im Schlaf Flüssigkeit durch das Gehirn fließt.
2000 Jahre später zeigen unsere Untersuchungen,
wenn das Gehirn wach und hochaktiv ist,
verschiebt es die Reinigung der Zellzwischenräume auf später.
Wenn es schläft
und nicht mehr so beschäftigt ist,
wechselt es in eine Art Reinigungsmodus,
um die Zellzwischenräume von Abfallstoffen zu reinigen.
Jenen Abfall, der sich tagsüber angesammelt hat.
Es ist eigentlich so wie Sie und ich.
Wir verschieben unsere Hausarbeit,
die wir unter der Woche nicht schaffen,
auf das Wochenende, wenn wir mehr Zeit haben.
Ich habe sehr viel über Abfallbeseitigung erzählt,
ohne darauf einzugehen,
welche Art von Abfall das Gehirn
im Schlaf abtransportieren muss,
um gesund zu bleiben.
Das Abfallprodukt, das aktuelle Studien hauptsächlich betrachten,
ist Amyloid-Beta.
Ein Protein, das permanent im Gehirn produziert wird.
Mein Gehirn produziert es gerade.
Genau wie Ihres.
Bei Patienten mit Alzheimer
wird Amyloid-Beta in den Zwischenräumen der Hirnzellen produziert
und sammelt sich dort an,
anstatt abtransportiert zu werden,
wie es sein sollte.
Diese Ansammlung von Amyloid-Beta ist ausschlaggebend
für die Entstehung dieser schrecklichen Erkrankung.
Wir haben gemessen,
wie schnell Amyloid-Beta
in einem wachen Gehirn beseitigt wird,
im Vergleich zu einem schlafenden.
Wir fanden heraus,
dass Amyloid-Beta tatsächlich schneller
im schlafenden Gehirn beseitigt wird.
Wenn der Schlaf teilweise das Problem der Abfallentsorgung löst,
dann könnte dies enorme Auswirkungen auf unser bisheriges Wissen
über die Verbindung zwischen Schlaf, Amyloid-Beta
und Alzheimer haben.
Eine Reihe kürzlicher klinischer Studien
bei Patienten ohne Alzheimer zeigt,
dass die Verschlechterung der Schlafqualität und -dauer
mit größerem Aufkommen von Amyloid-Beta
im Gehirn zusammenhängt.
Ich muss betonen, dass diese Studien nicht beweisen,
dass Schlafmangel oder schlechter Schlaf Alzheimer verursachen.
Dennoch zeigen sie,
wenn das Gehirn sich nicht reinigt
und Abfall wie Amyloid-Beta beseitigt,
kann dies zur Entwicklung von Erkrankungen
wie Alzheimer beitragen.
Neue Forschungen zeigen uns etwas,
was Sie alle bereits über Schlaf wussten,
und auch Galen schon wusste.
Und zwar, dass Schlaf den Geist erfrischt und belebt.
Genau darum geht es, wenn wir schlafen.
Sie und ich schlafen jede Nacht.
Doch unser Gehirn ruht sich niemals aus.
Während sich unser Körper ausruht
und unser Geist irgendwo in Träumen wandelt,
ist der raffinierte Mechanismus des Gehirns
mit harter Arbeit beschäftigt.
Es reinigt und hält diese unvorstellbar komplexe Maschine funktionstüchtig.
Es ist wie die Hausarbeit,
eine schmutzige und undankbare,
aber dennoch sehr wichtige Aufgabe.
Wenn Sie einen Monat lang
Ihre Küche nicht sauber machen,
werden Sie sehr bald nicht mehr
in Ihrem Haus wohnen können.
Im Gehirn sind die Konsequenzen wahrscheinlich verheerender,
als die Peinlichkeit einer schmutzigen Arbeitsfläche.
Denn von der Reinigung des Gehirns
hängen Gesundheit und Funktion des Geistes
und des Körpers ab.
Deshalb müssen wir verstehen,
dass diese grundlegende Funktion des Gehirns
entscheidend sein kann,
für die Vorbeugung und Behandlung bestimmter Erkrankungen.
Vielen Dank.
(Applaus)