Unser Gehirn besitzt eine eingebaute Müllabfuhr: Das sogenannte glymphatische System lässt während des Schlafs Flüssigkeit im Gehirn und im Rückenmark zirkulieren, um Nährstoffe zuzuführen und Abfallstoffe zu beseitigen. Dabei werden unter anderem überschüssige Proteine und andere abgelagerte Reste im Hirn entfernt, die sonst verklumpen und Plaques bilden, wie sie mit neurologischen Störungen wie Alzheimer in Verbindung gebracht werden. „Es ist, als würde man vor dem Schlafengehen die Spülmaschine einschalten und mit einem sauberen Gehirn aufwachen“, sagt Seniorautorin Maiken Nedergaard von der Universität Kopenhagen. Doch wie funktioniert dieses Entsorgungssystem?
Noradrenalin treibt Müllabfuhr des Gehirns an
Dieser Frage ist ein Team um Nedergaard und ihre Kollegin Natalie Hauglund nun nachgegangen. Dafür untersuchten die Neurobiologen mit einer Reihe von implantierten Sensoren und Elektroden, was im Gehirn von wachen und schlafenden Mäusen passiert. Dabei entdeckten sie, dass der Locus caeruleus im Hirnstamm während des Tiefschlafs alle 50 Sekunden kleine Mengen Noradrenalin freisetzt. Dieses Hormon sorgt dafür, dass sich die Blutgefäße im Gehirn zeitweise zusammenziehen. Durch die wellenförmige Freisetzung des Botenstoffs ziehen sich die Hirnadern – unabhängig vom Herzschlag – abwechselnd zusammen und weiten sich wieder, so dass ein rhythmischer Puls entsteht. Dieser Puls treibt aber nicht nur das Blut in den Gefäßen an, sondern auch die umgebende Flüssigkeit des Gehirns, wie das Team feststellte.
„Es gibt eine Harmonie in der Verengung und Erweiterung der Arterien, die dann die Zerebrospinalflüssigkeit durch das Gehirn treibt, um die Abfallprodukte zu entfernen“, erklärt Hauglund. Noradrenalin spielt demnach eine Schlüsselrolle in diesem Pumpsystem, das Abfallstoffe abtransportiert. Wird das Noradrenalin-Signal unterdrückt, fällt auch die Pumpe aus, wie die Tests ergaben. Wird das Signal hingegen verstärkt, wird die Hirnflüssigkeit schneller durchs Gehirn gepumpt.
Hauglund und ihre Kollegen untersuchten auch, wie sich Schlafmittel auf dieses Müllabfuhr-System des Gehirns auswirken. Dafür verabreichten sie Mäusen den gängigen Wirkstoff Zolpidem und verglichen das Geschehen in ihrem Gehirn mit dem von unbehandelten schlafenden Mäusen. Dabei stellte sich heraus, dass die mit Zolpidem behandelten Mäuse zwar schneller einschliefen, in ihrem Gehirn während des Tiefschlafs jedoch um 50 Prozent weniger Noradrenalin ausgeschüttet wurde als bei natürlich schlafenden Mäusen. Infolgedessen war auch der Puls der Blutgefäße vermindert und der Flüssigkeitstransport im Gehirn sank um mehr als 30 Prozent. Das deutet darauf hin, dass das Schlafmittel die Noradrenalin-gesteuerte Abfallausscheidung während des Schlafs stört.
