Die Gehirnaktivität im Schlaf bietet Hinweise auf die neurologische Entwicklung des Säuglings

Laut einer neuen Studie könnten elektrische Signale aus dem Gehirn dabei helfen, potenzielle Probleme in der Entwicklung des Organs zu erkennen. Die Forscher hoffen, dass ihre Studie eine bessere Verfolgung der neurologischen Entwicklung von Säuglingen in den ersten Lebensmonaten ermöglichen und frühzeitig individuelle Karten der Gehirnreifung aufdecken wird.

Wissenschaftler der Universität Freiburg in der Schweiz und der Universität Surrey untersuchten die elektrische Aktivität im Gehirn schlafender Säuglinge im Längsschnitt im Alter von drei und sechs Monaten. Sie untersuchten drei elektrische Signale mit unterschiedlichen Frequenzen: langsame Wellenaktivität (0,75–4,25 Hz), Theta-Leistung (4,5–7,5 Hz) und Sigma-Leistung (9,75–14,75 Hz), die Schlüsselindikatoren für die Schlaftiefe und die Gehirnentwicklung sind.

Bei der Geburt hat das menschliche Gehirn nur 27 Prozent der Erwachsenengröße erreicht. Die Entwicklung erfolgt in den ersten Lebensmonaten schnell und ist daher eine kritische Phase für die Reifung des Gehirns. Schlaf spielt eine zentrale Rolle in der neuronalen Entwicklung, allerdings ist nur sehr wenig über die elektrischen Signale bekannt, die das Gehirn erzeugt, während ein Säugling ruht, und über die Auswirkung, die sie auf seinen neurologischen Reifungsprozess haben.

Die Verwendung von EEG (Elektroenzephalographie) ist nicht-invasiv und kann uns die Möglichkeit bieten, die Gehirnaktivität zu kartieren, zu verfolgen, wie sie reift, und ihren Einfluss auf spätere Verhaltensergebnisse zu beurteilen.“

Dr. Salome Kurth, Forschungsgruppenleiterin an der Universität Freiburg

Um mehr zu erfahren, wurden EEG-Aufzeichnungen mit hoher Dichte (bei denen ein Netz mit 124 Sensoren auf der Kopfhaut platziert wurde) von 11 gesunden Säuglingen während ihrer regulären Schlafzeit angefertigt. Die Verhaltensentwicklung der Säuglinge wurde ebenfalls beurteilt, wobei der Schwerpunkt auf grobmotorischen Fähigkeiten und persönlichen/sozialen Fähigkeiten lag.

Das Forschungsteam stellte fest, dass sich die Intensität des elektrischen Signals zwischen drei und sechs Monaten über alle Frequenzen hinweg veränderte. Dies spiegelt wahrscheinlich eine Zunahme der Anzahl synaptischer Verbindungen zwischen Neuronen und eine Zunahme der Verkabelungsisolierung durch Myelin wider, eine fetthaltige Substanz, die sich um Nervenfasern wickelt und dazu dient, die Geschwindigkeit der elektrischen Kommunikation zwischen Neuronen zu erhöhen. Diese Veränderungen machen sichtbar, wie schnell und wo genau sich das Gehirn des Säuglings neu organisiert, wobei veränderte Muster der schlafbezogenen Gehirnaktivität die zugrunde liegende Reifung neuronaler Netzwerke widerspiegeln.

Wissenschaftler stellen fest, dass eine kontinuierliche Überwachung der Gehirnaktivität im Schlaf Probleme mit dem Wachstum neuronaler Netzwerke frühzeitig aufzeigen könnte, was das Potenzial für eine frühzeitige Diagnose und Intervention bei einer Reihe neuropsychiatrischer Erkrankungen wie ADHS bietet.

Das Forschungsteam fand außerdem einen Zusammenhang zwischen der individuellen Veränderung der elektrischen Signale in diesem Zeitraum und der Verhaltensentwicklung. Es wurde festgestellt, dass eine stärkere Leistungssteigerung in den frontalen Regionen des Gehirns mit fortgeschritteneren Fähigkeiten nach sechs Monaten in allen Verhaltensbereichen korreliert. Insbesondere war eine höhere frontale Theta-Kraft mit besseren grobmotorischen Fähigkeiten verbunden, wohingegen eine höhere frontale Sigma-Kraft mit besseren persönlichen sozialen Fähigkeiten verbunden war.

Dr. Valeria Jaramillo, Wellcome Early Career Fellow an der University of Surrey, sagte:

„Viele neurologische Entwicklungsstörungen werden erst im Schulalter diagnostiziert, was die Notwendigkeit verdeutlicht, einen neuen Weg zu finden, um solche Erkrankungen frühzeitig zu erkennen, bevor Symptome auftreten. Die Verfolgung der Gehirnaktivität im Schlaf mittels EEG ist eine vielversprechende Technik, um zu erkennen, wenn das Gehirn nicht wie erwartet ausgereift ist, und um Frühindikatoren für Entwicklungsverzögerungen zu identifizieren.“

Diese Studie wurde in der Zeitschrift „NPJ Biological Timing and Sleep“ veröffentlicht.

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