Schlafentzug und Leistungsfähigkeit

Schlaf ist eine periodisch auftretende Erscheinung. Wenn eine Person von äußeren Einflüssen wie Licht, Geräusch und Tempera­tur komplett isoliert ist und in einem total verdunkelten Raum keine Zeitangaben hält, verschiebt sich der Schlaf-Wach-Rhythmus von einem 24-Stunden-Zyklus in einen annähernden 25-Stunden-Zyklus.

Bei einigen Personen kann die Zyklusspanne noch größer sein. Darum spricht man vom „circa“-dianen Rhythmus. Schlaf ist kein passiver, sondern ein aktiver Prozess, der sich aus verschiede­nen wiederholbaren Stadien zusammensetzt. Der Durchschnittsschläfer wechselt ca. alle 20 Minuten seine Schlafposition, was bei einigen Personen sogar in 5minütigen Abständen geschieht. Parasympathische Aktivitäten dominieren. Dementsprechend nehmen Herzschlagzahl und Blutdruck ab, während die Magen-Darm-Tätigkeit ansteigt.

Etwa 90 Minuten nach Schlafbeginn beginnt eine Phase, in der die Gehirnströme schnelle Aktivitätsmuster zeigen, die aber nicht dem Wachzustand ähneln. Danach kommt es zu einem tiefgehenden Tonusverlust der Körpermuskulatur. Davon sind u. a. die Augen- und Atmungsmuskeln nicht betroffen. Die Körpertemperatur beginnt sich jetzt der umgebenden Temperatur anzupassen. Es treten die sogenannten „rapid eye movements“ (REM) auf. Weite Bereiche des Gehirns sind für die Aktivität der Augen­muskeln verantwortlich. Das REM-Stadium ist aus der Sicht exter­ner Beeinflussung das tiefste Schlafstadium, gleichzeitig aber auch das mit der größten Wahrscheinlichkeit zu einem spontanen Er­wachen.

Während eines üblichen Nachtschlafs schwankt der Erwachsene zwischen REM-Perioden und den Nicht-REM-Stadien - ca. 75% des Nachtschlafes - mit 4 bis 6mal pro Nacht sich wiederholenden Intervallen. Moderne physiologische Studien ließen reguläre Traumzyklen mehrere Male pro Nacht erkennen. An die meisten kann man sich nach dem Erwachen nicht mehr erinnern. Das gilt vor allem dann, wenn das Aufwachen länger als 8 Minuten nach Traumende erfolgt. Die zeitliche Länge von Traumerlebnissen ist nicht auf kürzeste Zeitspannen komprimiert, wie früher geglaubt wurde.

Sinn des Schlafens

In den letzten 2 Jahrzehnten sind zahlreiche biochemische Substanzen entdeckt worden, die möglicherweise für das Schlaf­bedürfnis verantwortlich sind. Auffallend ist dabei die enge Beziehung zum Immunsystem. Eine der heutigen Schlaftheorien besteht deshalb darin, dass durch den Schlaf eine Erholung des Immunsystems erreicht werden soll. Tatsächlich ist gesichert, dass körperlicher und geistiger Disstress akut das Immun­system und damit die Bekämpfung von Infektionen schwächt. Die Effekte einiger der schlaffördernden Peptide beziehen das serotoninerge System ein, indem der Serotoninumsatz anwächst. Substanzen, welche die Synthese von Serotonin blockieren, be­hindern auch den Schlaf.

Eine andere Erklärung sieht den Schlaf aus der Sicht der Evolution als ein Mittel der Überlebensstrategie durch Feindvermeidung, z. B. gegenüber überlegen ausgestatteten Nachttieren, oder aber Energiesparen durch zeitliche Steuerung der Thermoregulation.

Schlafdauer

Die notwendige oder die optimale Schlafdauer unterliegt starken individuellen Differenzen. Minimalwerten von 4 Stunden stehen Maximalwerte von 9-10 Stunden gegenüber. Auch Gewöhnungseffekte spielen dabei eine Rolle. Beim gesunden erwachsenen Menschen mittleren Lebensalters kann von einer ca. 5stündigen Schlafdauer als „normal“ ausgegangen werden. Die für körperliches Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit maßgebliche Tiefschlafgesamtdauer reduziert sich von 25% in der Jugend auf nur noch 5% der gesamten Schlafzeit im höheren Alter. Weitere alterstypische Veränderungen sind erschwertes Einschlafen, Zunahme der nächtlichen Schlafunterbrechungen, frühzeitigeres Erwachen und generelle Schlafabflachung. Diese Vorgänge gehen mit einer bis zu 50% reduzierten Melatoninsekretion einher. Dieses in der Zirbeldrüse (Epiphyse) produzierte Hormon stellt einen antioxidativen Schutzfaktor dar mit Effekten wie Vitamin E und besonderer Wirksamkeit im Gehirn.

Manche Befunde über den Schlaf sind aber auch widersprüchlich, so dass eine überzeugende wissenschaftliche Erklärung seiner Aufgaben und funktionellen Details noch aussteht.

Schlafentzug

Oftmals treten Sportler nach ungenügendem Schlaf zum Wettkampf an. Daher ist die Beantwortung der Frage naheliegend, welchen Einfluss Schlafentzug auf das körperliche Leistungsvermögen ausübt.

An 4 gesunden Sportstudenten im Alter zwischen 20 und 22 Jahren wurde der Einfluss eines 48stündigen Wachseins auf verschiedene Parameter des Leistungsvermögens untersucht. Die Probanden gingen tagsüber unter Aufsicht ihrer üblichen Lebensweise nach, um sich nachts mit Spielen, Unterhaltung und Spaziergängen wachzuhalten. Vor Beginn des Tests sowie zwischen 48 und 50 Stunden danach erfolgten Kontrolluntersuchungen. Sie betrafen die Koordination, statische Kraft, akustische und visuelle Reaktionszeit, das Verhalten des kardiopulmonalen Systems auf gegebenen submaximalen Belastungsstufen und die maximale Sauerstoffaufnahme.

Es fanden sich signifikante Beeinträchtigungen der Koordination und der Reaktionszeit. Eine Herabsetzung der Kraft der Unterarmbeugemuskulatur war statistisch nicht signifikant. Gleichfalls konnten keine signifikanten Unterschiede im Verhalten des kardiopulmonalen Systems im submaximalen Belastungsbereich sowie hinsichtlich der maximalen Sauerstoffaufnahme festgestellt werden.

Gut fundierte und differenzierte Untersuchungen einschlägiger Art führten 1972 zwei amerikanische Forscher durch. Zwölf gesunden Studenten - acht Männern und vier Frauen - wurde für eine Dauer von 50 Stunden der Schlaf entzogen. Vor und nach dem Schlafentzug wurden mehrfach acht unterschiedliche motorische Leistungen getestet: Zielwurf (Treffsicherheit), Hindernisrennen (Beweglichkeit), Seitwärtssprung (Balance), Harvard-Steptest (Ausdauer). Weitsprung aus dem Stand (Schnellkraft), Reaktionszeit, 50-m-Spurt (Schnelligkeit), Klimmzugdauer mit gebeugten Armen (Kraftausdauer). Lediglich die Zielgenauigkeit und die Kraftausdauer zeigten keine signifikanten Veränderungen. Alle übrigen Beanspruchungen waren durch den Schlafentzug negativ beeinflusst. Am stärksten betroffen war die Reaktionsgeschwindigkeit, die sich um 20% verschlechtert hatte. Es folgten die Koordination in Bezug auf Balance und Behendigkeit, die Schnellkraft, Schnelligkeit und Ausdauer. Die Befunde lassen die Bedeutung eines genügenden Schlafs zur Erzielung der individuellen Höchstleistung vor allem für Beanspruchungen in Koordination, Schnellkraft. Reaktionsgeschwindigkeit und Schnelligkeit erkennen.

Offensichtlich wird von einem Schlafentzug also in erster Linie das Zentralnervensystem und damit die Koordination betroffen. Das dürfte die Feinmotorik stärker negativ beeinflussen als die Grobmotorik.

Es ist möglich, dass neben verständlichen individuellen Differenzen auch die Dauer des Schlafentzugs keine Progredienz in eine bestimmte Richtung zeigt, sondern eine an- und abschwellende Verlaufskurve. Tschechische Wissenschaftler untersuchten an 26 Personen des 20.-25. Lebensjahres den Einfluss eines 60- bis 126stündigen Wachseins. Auch sie beobachteten bei schwerer körperlicher Beanspruchung auf allgemeine aerobe Ausdauer keine signifikanten Einflüsse. Im Anschluss an den erste normalen Nachtschlaf nach dem Schlafentzug registrierten die Autoren einen Leistungsabfall von über 15%, der über den 2. im Lauf des 3. Erholungstages behoben war. Im Gegensatz zu den recht guten körperlichen Befunden nach Schlaflosigkeit fand die Untersuchergruppe am 5. Tag nach Schlafentzug eine hochintensive Herabsetzung der mentalen Leistungsfähigkeit. Auch nach einem 17stündigen Erholungsschlaf waren die Normalwerte im Vergleich zu einer Kontrollgruppe noch nicht wieder erreicht. Dieser Gesichtspunkt dürfte ebenfalls für sportliche Wettbewerbe von Interesse sein.

Zusammenfassung

Der Schlaf gliedert sich in eine wiederkehrende Rhythmik von Flach- und Tiefschlafphasen. Er dient vermutlich in erster Linie der Erholung des Immunsystems. Die Schlafdauer unterscheidet sich zwischen den einzelnen Individuen stark (5-10 Stunden pro Tag). Schlafentzug wirkt sich nicht auf die Ausdauerfähigkeit aus, wohl aber auf die Koordination und Reaktionsgeschwindigkeit. Nach langem Schlafentzug (120 Stunden) ist die Ausdauerleistung nach den ersten Erholungsschlafphasen erniedrigt.

Quellen:

Hollmann, Wildor: Sportmedizin: Grundlagen für Arbeit, Training und Präventivmedizin; 4. Auflage; Schattauer 2000.

Brodan et al.. Changes of Mental and Physical Performance in Sleep Deprivated Healthy Volonteers. Acta Nerv. Sup. (Prag) 11: 175 (1969).

Copes u. Rosentswieg. The Effects of Sleep Deprivation Upon Motor Performance of Ninth-Grade Students. J. Sports Med. 12: 47 (1972)