Wie viel Schlaf wir bekommen, gilt seit Langem als wichtiger Faktor für unsere Gesundheit. Doch eine Nacht besteht nicht einfach aus einer bestimmten Anzahl von Stunden Schlaf. Während wir schlafen, durchläuft unser Gehirn verschiedene Schlafstadien, die sich im Laufe der Nacht mehrfach abwechseln. Eine große neue Untersuchung zeigt nun, dass offenbar auch diese Schlafarchitektur mit der späteren Gesundheit zusammenhängt.

Forschende der Capital Medical University in China analysierten die Schlafdaten von 95.559 Menschen aus der UK Biobank. Die Teilnehmer trugen sieben Tage und Nächte lang einen Bewegungssensor am Handgelenk. Anschließend wurden die Daten mithilfe eines Deep-Learning-Verfahrens ausgewertet, um verschiedene Schlafstadien und weitere Schlafmerkmale abzuschätzen.

Die Ergebnisse sind bemerkenswert: Mehr REM-Schlaf war statistisch mit einem geringeren Risiko für 83 verschiedene Erkrankungen verbunden. Auch mehr Tiefschlaf stand mit einem niedrigeren Risiko für mehrere Erkrankungen in Zusammenhang. Gleichzeitig waren sehr kurze Schlafzeiten, unregelmäßige Schlafmuster und längere Wachphasen während der Nacht mit ungünstigeren Gesundheitswerten verbunden.  Doch was steckt hinter diesen Zusammenhängen?

Schlaf ist mehr als eine Uhr, die einfach nur abläuft

Wer morgens auf die Frage „Wie lange hast du geschlafen?“ mit sieben Stunden antwortet, beschreibt damit nur einen Teil dessen, was während der Nacht passiert ist. Denn Schlaf besteht aus unterschiedlichen Phasen. Vereinfacht werden drei große Bereiche unterschieden: Leichtschlaf, Tiefschlaf und REM-Schlaf. Diese Phasen wechseln sich während der Nacht in wiederkehrenden Zyklen ab. Der REM-Schlaf ist die Phase, in der besonders häufig lebhafte Träume auftreten. REM steht für „Rapid Eye Movement“, also schnelle Augenbewegungen. Gleichzeitig ist das Gehirn in dieser Phase ungewöhnlich aktiv.

Der Tiefschlaf wiederum gehört zum sogenannten Non-REM-Schlaf und wird häufig als besonders erholsame Schlafphase bezeichnet. In dieser Zeit verändert sich die Aktivität des Gehirns deutlich, während verschiedene körperliche Regenerationsprozesse ablaufen. Das bedeutet: Zwei Menschen können beide sieben Stunden im Bett verbringen und dennoch eine etwas unterschiedliche Schlafarchitektur aufweisen. Genau diese Unterschiede wollten die Forschenden genauer untersuchen.

Fast 100.000 Menschen über Jahre beobachtet

Für die Untersuchung griff das Forschungsteam auf Daten der UK Biobank zurück, einer großen britischen Langzeitstudie. Die endgültige Analyse umfasste 95.559 Personen. Das Durchschnittsalter lag bei etwa 56 Jahren. Die Teilnehmer wurden anschließend über einen Median von 8,9 Jahren weiterbeobachtet. In diesem Zeitraum konnten die Forschenden anhand von Gesundheitsdaten feststellen, welche Erkrankungen neu diagnostiziert wurden.

Besonders umfangreich war die Zahl der untersuchten Gesundheitsmerkmale. Die Wissenschaftler betrachteten 1.049 verschiedene Krankheitsphänotypen und untersuchten, ob bestimmte Schlafmerkmale statistisch mit ihrem späteren Auftreten zusammenhingen. Damit ging die Untersuchung deutlich weiter als viele klassische Schlafstudien, die sich beispielsweise nur mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes oder Depressionen beschäftigen.

Wie wurde der Schlaf gemessen?

Ein wichtiger Unterschied zu vielen früheren Untersuchungen liegt in der Art der Datenerhebung. Die Teilnehmer mussten nicht jeden Morgen selbst angeben, wie lange sie geschlafen hatten. Stattdessen trugen sie einen Beschleunigungssensor am Handgelenk. Diese Geräte registrieren Bewegungen. Mithilfe eines speziell entwickelten Deep-Learning-Algorithmus namens SleepNet wurden aus den Bewegungsdaten anschließend verschiedene Schlafparameter abgeleitet. Dazu gehörten REM-Schlaf, Tiefschlaf, leichterer Schlaf, Gesamtschlafdauer, nächtliche Wachphasen und die Regelmäßigkeit des Schlafs.  Das hat einen Vorteil: Die Forschenden waren nicht ausschließlich auf die Erinnerung der Teilnehmer angewiesen.

Allerdings gibt es auch eine wichtige Einschränkung. Ein Bewegungssensor am Handgelenk ist nicht dasselbe wie eine Schlafmessung im Schlaflabor. Bei einer klassischen Polysomnografie werden unter anderem Hirnströme, Augenbewegungen und Muskelaktivität direkt aufgezeichnet. Die Schlafstadien der vorliegenden Studie wurden dagegen aus den Beschleunigungsdaten algorithmisch geschätzt. Die Ergebnisse sind deshalb interessant, sollten aber entsprechend eingeordnet werden.

Mehr REM-Schlaf war mit niedrigerem Krankheitsrisiko verbunden

Besonders deutlich war der Zusammenhang beim REM-Schlaf. Die Forschenden stellten fest, dass eine um einen Interquartilsabstand höhere REM-Schlafdauer – das entsprach 47,6 Minuten – mit einem geringeren Risiko für 83 Erkrankungen verbunden war. Dazu gehörten Erkrankungen aus unterschiedlichen Bereichen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, neurologische Erkrankungen und weitere gesundheitliche Störungen. Bei einigen Erkrankungen waren die statistischen Zusammenhänge besonders ausgeprägt.

So lag die Hazard Ratio für Herzinsuffizienz bei 0,74. Für Demenzerkrankungen betrug sie 0,54. Für Parkinsonismus wurde eine Hazard Ratio von 0,20 beobachtet.  Diese Zahlen dürfen allerdings nicht so verstanden werden, dass beispielsweise 47 Minuten zusätzlicher REM-Schlaf automatisch das Demenzrisiko halbiert. Die Hazard Ratios beschreiben den statistischen Zusammenhang innerhalb dieser Studienpopulation. Sie beweisen nicht, dass mehr REM-Schlaf die jeweilige Erkrankung verhindert.

REM-Schlaf ist wissenschaftlich besonders interessant, weil das Gehirn während dieser Phase sehr aktiv ist .Die neuronale Aktivität ähnelt in bestimmten Aspekten stärker dem Wachzustand als während anderer Schlafphasen. REM-Schlaf wird unter anderem mit Gedächtnisverarbeitung, emotionaler Verarbeitung und bestimmten Lernprozessen in Verbindung gebracht. Das bedeutet nicht, dass REM-Schlaf allein für diese Funktionen verantwortlich ist. Schlaf ist ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Phasen. Die neue Untersuchung liefert daher eher einen weiteren Hinweis darauf, dass eine ausgewogene Schlafarchitektur für die Gesundheit relevant sein könnte.

Auch Tiefschlaf zeigte interessante Zusammenhänge

Nicht nur der REM-Schlaf fiel auf. Eine längere Dauer des Tiefschlafs war mit einem geringeren Risiko für sieben Erkrankungen verbunden. Dazu gehörten unter anderem Typ-2-Diabetes und schwere depressive Störungen. Auch beim Parkinsonismus zeigte sich ein Zusammenhang.  Bei einem Interquartilsanstieg von 47,5 Minuten Tiefschlaf lag die Hazard Ratio beispielsweise für Typ-2-Diabetes bei 0,89 und für eine schwere depressive Störung bei 0,86.

Auch hier gilt: Die Studie zeigt Zusammenhänge und keine nachgewiesene Schutzwirkung. Trotzdem unterstreichen die Ergebnisse, dass es bei der Frage „Schlafe ich genug?“ möglicherweise nicht nur auf die Gesamtzahl der Stunden ankommt.

Zu wenig Schlaf fiel besonders auf

Besonders auffällig waren die Ergebnisse für Menschen mit sehr kurzer Schlafdauer. Die Forschenden untersuchten die Beziehung zwischen Schlafdauer und 86 verschiedenen Krankheitsphänotypen. Bei 69 davon lag der Bereich mit dem niedrigsten beobachteten Risiko überwiegend zwischen sechs und acht Stunden Schlaf. Menschen, die weniger als fünf Stunden schliefen, zeigten dagegen besonders viele ungünstige Zusammenhänge.

In dieser Gruppe wurden im Vergleich zur Referenzgruppe von sechs bis acht Stunden bei 37 Erkrankungen signifikante ungünstige Assoziationen festgestellt.  Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder Mensch exakt sieben Stunden Schlaf benötigt. Der individuelle Schlafbedarf unterscheidet sich. Alter, genetische Faktoren, Lebensstil, gesundheitlicher Zustand und viele weitere Faktoren spielen eine Rolle. Die Studie zeigt vielmehr, dass sehr kurze Schlafzeiten in dieser Population mit einem breiten Spektrum gesundheitlicher Risiken verbunden waren.

Der Schlafrhythmus scheint ebenfalls eine Rolle zu spielen

Ein weiterer interessanter Aspekt der Untersuchung war die Frage, wie regelmäßig Menschen schlafen. Dabei zeigte sich, dass größere Schwankungen von Nacht zu Nacht mit einem höheren Risiko für mehrere Erkrankungen verbunden waren. Eine stärkere Schlafunregelmäßigkeit war unter anderem mit einem höheren Risiko für Angststörungen und schwere depressive Störungen verbunden.  Auch die Zeit, die Menschen nach dem Einschlafen wieder wach waren, spielte eine Rolle.

Diese sogenannte Wachzeit nach dem Einschlafen – im Fachjargon WASO, „wake after sleep onset“ – war mit einem erhöhten Risiko für sechs Erkrankungen verbunden. Dazu gehörten unter anderem Alkoholmissbrauch, psychoaktive Substanzabhängigkeit und Arthrose. Das macht deutlich, dass Schlafqualität nicht nur bedeutet, schnell einzuschlafen. Auch die Frage, wie stabil und zusammenhängend der Schlaf über die Nacht hinweg ist, könnte für die langfristige Gesundheit relevant sein.

Ein regelmäßiger Rhythmus könnte wichtiger sein als gedacht

Für die Chronobiologie ist dieser Aspekt besonders interessant. Unser Körper arbeitet nicht unabhängig von einer inneren Uhr. Der sogenannte zirkadiane Rhythmus steuert unter anderem Schlaf und Wachheit, Körpertemperatur, Hormonausschüttung und zahlreiche Stoffwechselprozesse. Dieser Rhythmus wird täglich durch äußere Signale synchronisiert. Licht ist dabei der wichtigste Zeitgeber.

Wenn Schlafenszeiten stark schwanken, kann das dazu führen, dass Schlaf und innere Uhr weniger gut aufeinander abgestimmt sind. Die neue Studie beweist zwar nicht, dass ein unregelmäßiger Schlafrhythmus Krankheiten verursacht. Sie liefert aber weitere Hinweise darauf, dass Regelmäßigkeit selbst ein wichtiger Bestandteil gesunden Schlafs sein könnte. Eine der interessanteren Erkenntnisse betrifft die Beziehung zwischen Schlafdauer und Gesundheit. Das Krankheitsrisiko nahm nicht einfach nach dem Prinzip „je mehr Schlaf, desto besser“ oder „je weniger Schlaf, desto schlechter“ zu. Stattdessen fanden die Forschenden bei vielen Krankheitsphänotypen einen nichtlinearen Zusammenhang.

Das bedeutet: Es gab einen Bereich, in dem das beobachtete Risiko am niedrigsten lag, während sowohl sehr kurze als auch längere Schlafzeiten ungünstiger mit bestimmten Erkrankungen verbunden sein konnten. Bei der Mehrzahl der untersuchten Erkrankungen mit einem solchen Zusammenhang lag der Bereich mit dem niedrigsten Risiko zwischen sechs und acht Stunden.   Das passt zu der Vorstellung, dass Schlaf weder beliebig verkürzt noch unbegrenzt verlängert werden kann, ohne dass sich die gesundheitlichen Zusammenhänge verändern.

Die Forscher fanden insgesamt 156 signifikante Zusammenhänge

Wenn alle untersuchten Schlafmerkmale zusammen betrachtet wurden, identifizierte die sogenannte phänotypweite Assoziationsanalyse nach strenger Korrektur für multiple Tests insgesamt 156 statistisch signifikante Zusammenhänge zwischen Schlafmerkmalen und neu auftretenden Erkrankungen.

Dabei entfielen unter anderem:

• 83 Zusammenhänge auf die REM-Schlafdauer,
• 7 auf den Tiefschlaf,
• 7 auf den Leichtschlaf,
• 50 auf die Gesamtschlafdauer,
• 6 auf die Wachzeit nach dem Einschlafen,
• 3 auf die Schlafunregelmäßigkeit.

Diese breite Verteilung zeigt, wie komplex die Beziehung zwischen Schlaf und Gesundheit ist. Es gibt offenbar nicht den einen Schlafparameter, der sämtliche gesundheitlichen Folgen erklärt.

Was passiert eigentlich während einer Nacht?

Um die Ergebnisse besser einzuordnen, lohnt sich ein Blick auf den normalen Ablauf des Schlafs. Nach dem Einschlafen beginnt zunächst der Non-REM-Schlaf. Darauf folgen tiefere Schlafphasen. Später in der Nacht nimmt der Anteil des REM-Schlafs normalerweise zu. Diese Abfolge wiederholt sich mehrmals.

Die einzelnen Schlafzyklen sind jedoch nicht identisch. Der Tiefschlaf ist typischerweise in der ersten Nachthälfte stärker vertreten, während REM-Phasen gegen Morgen länger werden können. Wer regelmäßig sehr früh aufsteht und dadurch einen Teil der späteren Nacht abschneidet, könnte deshalb auch einen anderen Anteil bestimmter Schlafphasen erhalten. Das ist einer der Gründe, warum die reine Schlafdauer nicht die gesamte Geschichte erzählt.

Was die Studie nicht beweisen kann

So interessant die Ergebnisse sind: Die Untersuchung hat eine entscheidende Einschränkung. Sie ist eine Beobachtungsstudie. Die Forschenden haben also beobachtet, welche Schlafmuster Menschen hatten und welche Erkrankungen später auftraten. Sie haben den Schlaf der Teilnehmer nicht experimentell verändert. Deshalb lässt sich nicht sagen: „Mehr REM-Schlaf verhindert Demenz.“ Ebenso wenig lässt sich aus den Daten schließen: „Wer weniger als fünf Stunden schläft, wird krank.“

Es könnte beispielsweise sein, dass bestimmte gesundheitliche oder soziale Faktoren sowohl den Schlaf als auch das spätere Erkrankungsrisiko beeinflussen. Die Forschenden führten zwar zahlreiche statistische Anpassungen und Sensitivitätsanalysen durch. Auch nach einem zweijährigen Zeitraum ohne Berücksichtigung neu auftretender Erkrankungen blieben viele Zusammenhänge bestehen. Dennoch bleibt die Möglichkeit sogenannter Restkonfundierung bestehen.

Ein weiterer Punkt sollte berücksichtigt werden. Die Untersuchung basiert auf der UK Biobank. Die Teilnehmer waren im Durchschnitt 56 Jahre alt und stammten überwiegend aus der britischen Bevölkerung. In der analysierten Gruppe identifizierten sich 96,9 Prozent als weiß. Die Ergebnisse lassen sich deshalb nicht automatisch auf jede Altersgruppe und jede Bevölkerung weltweit übertragen. Das ist insbesondere deshalb relevant, weil Schlafgewohnheiten, Arbeitszeiten, Lichtverhältnisse, Kultur und Lebensstil zwischen verschiedenen Bevölkerungsgruppen erheblich variieren können.

Was wir aus der Studie mitnehmen können

Die Untersuchung erweitert den Blick auf gesunden Schlaf. Es geht offenbar nicht ausschließlich darum, eine bestimmte Zahl auf der Uhr zu erreichen. Wichtige Aspekte sind möglicherweise das Zusammenspiel verschiedener Schlafphasen, die Regelmäßigkeit des Schlafs, längere Wachphasen während der Nacht und die Gesamtdauer.

Besonders auffällig war, dass ein Schlafumfang von sechs bis acht Stunden bei zahlreichen untersuchten Erkrankungen mit dem niedrigsten Risiko verbunden war, während sehr kurze Schlafzeiten von weniger als fünf Stunden mit besonders vielen ungünstigen Zusammenhängen einhergingen.  Für die Chronobiologie ist aber vor allem die Kombination aus Schlafmenge und Schlafrhythmus interessant.

Ein Mensch kann ausreichend lange im Bett liegen und dennoch einen stark unregelmäßigen Rhythmus haben. Umgekehrt kann ein regelmäßiger Rhythmus nicht vollständig ausgleichen, wenn dauerhaft viel zu wenig geschlafen wird.

Schlafqualität beginnt nicht erst beim Einschlafen

Die neue Studie zeigt eindrucksvoll, dass Schlaf ein komplexes biologisches Muster ist. REM-Schlaf, Tiefschlaf, Leichtschlaf, Schlafdauer, nächtliche Wachphasen und die Regelmäßigkeit von Nacht zu Nacht stehen jeweils mit unterschiedlichen gesundheitlichen Ergebnissen in Zusammenhang.

Besonders der REM-Schlaf stach in dieser Untersuchung hervor: Eine längere REM-Schlafdauer war mit einem geringeren Risiko für 83 Erkrankungen verbunden. Mehr Tiefschlaf war mit einem geringeren Risiko für sieben Erkrankungen assoziiert. Gleichzeitig waren sehr kurze Schlafzeiten, unregelmäßiger Schlaf und häufigeres Wachsein während der Nacht mit verschiedenen ungünstigen Gesundheitsmerkmalen verbunden. Die Ergebnisse sind jedoch kein Beweis dafür, dass man durch eine gezielte Verlängerung einzelner Schlafphasen Krankheiten verhindern kann.

Sie zeigen vielmehr, dass die Qualität und Struktur unseres Schlafs möglicherweise genauso wichtig für die langfristige Gesundheit sind wie die Anzahl der Stunden, die wir schlafen. Für die Forschung eröffnet das eine interessante Perspektive: Zukünftig könnte nicht mehr nur gefragt werden, wie lange wir schlafen, sondern auch, wie unser Schlaf über die Nacht hinweg organisiert ist – und wie gut er zu unserer inneren biologischen Uhr passt.