Seit mindestens 300 Millionen Jahren wechseln sich zwei unterschiedliche Phasen des Schlafes ab. Das haben Forscher bei Untersuchungen an Reptilien herausgefunden.
Stuttgart - Das typische Muster unseres Schlafs mit einem Wechsel aus geringer und stärkerer Hirnaktivität ist mindestens 300 Millionen Jahre alt. So lange gehen nämlich die großen Tiergruppen der Echsen und Säugetiere schon getrennte Wege. Beim Menschen und vielen anderen Säugetieren, aber auch bei Vögeln kennen Hirnforscher schon lange zwei unterschiedliche Schlafphasen, die sich beim erwachsenen Menschen vier oder fünf Mal pro Nacht abwechseln. Ganz ähnliche Phasen haben aber auch die zu den Echsen gehörenden Bartagamen Pogona vitticeps, berichten Gilles Laurent und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt in der Fachzeitschrift „Science“.
Forscher füllen eine wichtige Lücke
Damit füllen die Forscher eine wichtige Lücke: Die heutigen Vögel entstanden vor weit mehr als 150 Millionen Jahren aus einer Linie der inzwischen ausgestorbenen Dinosaurier. Aus der Sicht eines Evolutionsbiologen gehören die Piepmätze vom winzigen Kolibri bis zum riesigen Strauß daher wie ihre Dino-Ahnen zu den Echsen. Während diese Vögel aber genau wie Säugetiere ihren Zwei-Phasen-Schlaf pflegen, hatten Forscher diese Zyklen bei heute lebenden Echsen bisher noch nie beobachtet. Die Vermutung lag daher nahe, dass es diesen Zwei-Phasen-Schlaf noch gar nicht gab, als sich vor mehr als 300 Millionen Jahren die Geschichte von Säugetieren und Echsen voneinander trennte. Dieser sollte sich daher später bei Vögeln und Säugetieren unabhängig voneinander entwickelt haben, vermuteten Evolutionsforscher bisher.
Zu dieser Theorie aber passen die Gehirnströme der Bartagamen Pogona vitticeps keineswegs. Diese bis zu 60 Zentimeter langen Echsen leben in den trockenen Regionen Australiens und pflegen dort einen gesunden Schlaf. Als die Max-Planck-Forscher bei fünf dieser Echsen die Gehirnströme maßen, fanden sie einen ähnlichen Wechsel zwischen zwei Phasen wie bei Säugetieren und Vögeln. In einer davon ist die Aktivität des Gehirns deutlich geringer als bei einem wachen Tier. Das passt gut zur Vorstellung, dass der Körper und der Geist sich im Schlaf ausruhen.
Ratten spielen im Traum Szenen nach
In der anderen Phase sehen die Forscher in den Gehirnströmen allerdings wenig von dieser Ruhe. Auch die Augen bewegen sich unter den geschlossenen Lidern oft schnell hin und her. Diese Phase wird mit dem Kürzel „REM“ für das englische „Rapid Eye Movement“ bezeichnet. Die Phase mit ruhigen Gehirnströmen heißt „Nicht-REM“ oder kurz NREM. Anscheinend spielt der REM-Schlaf beim Lernen eine wichtige Rolle. „Ratten spielen in dieser Phase zum Beispiel Szenen nach, die sie in der Vergangenheit erlebt haben“, erklärt Gilles Laurent. Die Tiere laufen dann zum Beispiel den gleichen Weg, den sie am Tag vorher zu einer Futterstelle zurückgelegt haben. Allerdings nur im Gehirn, ihre Beine bleiben dabei ruhig.
Bei diesen Wiederholen prägen sich die Bewegungsmuster offensichtlich ins Gedächtnis ein. Und das anscheinend nicht nur bei Säugetieren und Vögeln, sondern auch bei Echsen, die ebenfalls REM-Phasen haben, in denen ihre Augen hin und her zucken. In die REM-Phasen fallen auch die meisten Träume der Menschen. Darüber hinaus gibt es Hinweise, dass auch Tiere träumen. So ähneln die Gehirnmuster von Katzen im REM-Schlaf manchmal frappierend den Aktivitäten, die Forscher beobachten, wenn der Stubentiger Mäuse jagt. Es ist also durchaus möglich, dass auch Echsen träumen und vielleicht sogar Dinosaurier von Albträumen geplagt wurden.
Lernen im Schlaf
Viel Zeit zum Träumen haben die Bartagamen aber nicht. Während beim Menschen ein Zyklus aus REM- und NREM-Phase rund eineinhalb Stunden dauert, braucht das Echsen-Gehirn für den gleichen Zyklus gerade einmal 80 Sekunden. Statt der vier oder fünf Zyklen im Schlaf eines Menschen, schaffen die Bartagamen so bis zu 350 Zyklen. Warum wissen die Forscher bislang nicht. Bei den Schlafzyklen gibt es also noch Einiges zu erforschen.
„Vielleicht gibt es den REM- und NREM-Schlaf ja bereits bei Amphibien oder sogar schon bei Fischen“, überlegt Gilles Laurent. Beide Tiergruppen gehören genau wie Echsen, Vögel und Säugetiere zu den Wirbeltieren, deren erste Vertreter bereits vor 525 Millionen Jahren auftauchten. Vielleicht lernen die Gehirne dieser Wirbeltiere also bereits seit einer halben Milliarde Jahre ihre Lektionen im Schlaf.