Auch im Schlaf bleiben Fruchtfliegen wachsam für starke Reize und können darauf reagieren. Das zeigt eine neue Studie von Forschern der Charité, die in der Fachzeitschrift «Nature» veröffentlicht wurde.
Die Erkenntnisse an Taufliegen könnten auch erklären, wie Menschen im Schlaf auf Gefahren reagieren. Für alle Lebewesen ist dies eine heikle Balance: Einerseits brauchen sie Schlaf zur Regeneration und Gedächtnisbildung, andererseits müssen sie aufkommende Gefahren wahrnehmen können.
Das Gehirn auf Bremse und Gas
Das Team um Neurophysiologe David Owald untersuchte, was im Fliegengehirn während dieser Prozesse abläuft. Zwei Hirnnetzwerke verarbeiten dabei visuelle Reize: eines aktiviert die Reaktion, das andere hemmt sie.
«Wenn beide Netzwerke gleichzeitig aktiv sind, gewinnt das hemmende Netzwerk und die Verarbeitung der Reize wird blockiert», erklärt Co-Autor Davide Raccuglia. Die Fliege blende ihre Umgebung sanft aus und könne einschlafen.
Das aktivierende Netzwerk wird jedoch nicht komplett unterdrückt. «Wir haben herausgefunden, dass das Gehirn der Fliegen im Schlaf aktivierende und hemmende Netzwerke fein aufeinander abstimmt», betont Owald.
Fenster für starke Reize
Besonders starke Reize würden durchgelassen. «Der Zustand ist vergleichbar mit einem angelehnten Fenster: Der Luftzug, also die Reizweiterleitung, ist unterbrochen, aber ein starker Windstoß kann das Fenster aufstoßen, ein kräftiger Reiz also das Tier aufwecken», so Owald.
Konkret geschieht dies in Zeitfenstern zwischen langsamen, synchronen elektrischen Wellen im Gehirn. Diese entstehen, weil die elektrische Spannung der Nervenzellen einmal pro Sekunde auf- und abschwingt.
«Möglicherweise entsteht, wenn die Spannung hoch ist, ein kurzer Zeitraum, währenddessen Informationen durch den Schlaffilter durchgelassen werden können», erklärt Co-Autorin Raquel Suaréz-Grimalt.
Parallelen zum Menschen möglich
Beim Menschen filtert der Thalamus Reizinformationen und fungiert als rhythmischer Taktgeber. «Hier könnte es also Parallelen zu den Vorgängen im Fliegengehirn geben, vielleicht spiegeln diese also tatsächlich ein universelles Prinzip des Schlafs wider», so Owald.
Taufliegen eignen sich gut für solche Grundlagenforschung: Mit etwa 200.000 Nervenzellen besitzen sie ein übersichtliches Gehirn. Einige ihrer Verhaltensweisen und Gehirnprozesse lassen sich in veränderter Form auf den Menschen übertragen.
(dpa) Hinweis: Dieser Artikel wurde mithilfe von Künstlicher Intelligenz überarbeitet.
