Schlafstörungen gehören zur Symptomatik einer Vielzahl psychischer Störungsbilder. Auch ist bekannt, dass sich akuter Schlafentzug auf die Stressregulation des Gehirns auswirkt, z.B. in Form einer gesteigerten Amygdala-Aktivität und einer reduzierten funktionellen Konnektivität zwischen der Amygdala und dem medialen präfrontalen Cortex. Allerdings gibt es bislang nur wenige Erkenntnisse über die Folgen von alltäglicheren Formen von Schlafmangel für die Stressverarbeitung des Gehirns. In der dieser medizinischen Dissertation zugrunde liegenden Studie wurden gesunde Versuchsteilnehmer mit einer Neigung zur Akkumulation von Schlaf-mangel über die Arbeitswoche rekrutiert. Ziel war es, die Auswirkungen von kumulativem Schlafmangel in Verbindung mit psychosozialem Stress auf die funktionelle Konnektivität der Amygdala in der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) zu untersuchen.
Methoden: 45 gesunde männliche Versuchsteilnehmer mit spätem Chronotyp und einer Tendenz zur Ak-kumulation von Schlafmangel über die Arbeitswoche wurden einer 3T-fMRT-Messung des Ge-hirns unterzogen. Zur Quantifizierung von Schlafmangel wurde der Munich ChronoType Questi-onnaire (MCTQ) verwendet, zusätzlich füllten die Teilnehmer ein Schlaftagebuch in der Woche vor dem Scan-Termin aus. Innerhalb des Scanners erfolgte die Induktion von psychosozialem Stress mithilfe des ScanSTRESS-Paradigmas. Vor und nach der Stressinduktion wurde jeweils eine Resting-State-Messung zur Bestimmung der saatbasierten funktionellen Konnektivität der Amygdala durchgeführt. Des Weiteren wurden während des Experiments zu verschiedenen Messzeitpunkten Speichelproben zur Bestimmung der Cortisol-Konzentration entnommen, die subjektive Stressbewertung der Teilnehmer erfasst sowie periphere Pulsdaten zur Ermittlung der Herzfrequenz(-variabilität) aufgezeichnet.
Ergebnisse: Es zeigte sich eine negative Assoziation zwischen dem aus dem Schlaftagebuch ermittelten Schlafmangel und der zeitlichen Veränderung der funktionellen Konnektivität der linken Amygdala (post-Stress > prä-Stress) zu Teilen des Default Mode Networks (posteriorer Gyrus cinguli, medialer präfrontaler Cortex), des Salience Networks (anteriorer Gyrus cinguli, anteriore Insel-rinde) und des lateralen präfrontalen Cortex. Das heißt, mit zunehmendem Schlafmangel be-stand eine stärkere stressabhängige Konnektivitätsreduktion der linken Amygdala zu den ge-nannten kortikalen Regionen.
Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse stehen im Gegensatz zu Befunden aus früheren Studien, in denen bei Ver-suchspersonen ohne Schlafentzug eine Erhöhung der Amygdala-Konnektivität zu Regionen des Default Mode Networks und Salience Networks infolge Stressinduktion gezeigt wurde. Dies könnte möglicherweise auf eine Störung der Stressregulation des Gehirns durch alltägliche For-men von Schlafmangel hindeuten.
Sleep disturbances are part of the symptoms of a large number of mental disorders. It is also known that acute sleep deprivation affects brain stress regulation, for instance, in the form of increased amygdala activity and reduced functional connectivity between the amygdala and the medial prefrontal cortex. So far, however, there is little knowledge about the consequences of more everyday forms of sleep loss for the stress processing of the brain. In the study on which this medical dissertation is based, healthy subjects with a tendency to accumulate sleep loss over the working week were recruited. The aim was to investigate the effects of cumulative sleep loss in connection with psychosocial stress on the functional connectivity of the amygdala during functional magnetic resonance imaging (fMRI).
Methods: 45 healthy male subjects with late chronotype and a tendency to accumulate sleep loss over the working week underwent a 3T fMRI scan of the brain. The Munich ChronoType Questionnaire (MCTQ) was used to quantify sleep loss, additionally participants filled out a sleep diary the week before scanning. Within the scanner, psychosocial stress was induced using the ScanSTRESS paradigm. Before and after stress induction, a resting-state scan was carried out to determine the functional connectivity of the amygdala in a seed-based correlation approach. Furthermore, saliva samples were collected at various times during the experiment to determine cortisol concentrations. Also, subjective stress ratings of the participants were assessed, and peripheral pulse data were recorded to determine heart rate (variability).
Results: A negative association between sleep loss determined from the sleep diary and the temporal change in functional connectivity of the left amygdala (post-stress > pre-stress) to parts of the default mode network (posterior cingulate cortex, medial prefrontal cortex), the salience network (anterior cingulate cortex, anterior insular cortex) and the lateral prefrontal cortex was found. That is, with increasing sleep loss, there was a greater stress-dependent reduction in connec-tivity of the left amygdala to the described cortical regions.
Conclusions: The results are in contrast to findings from previous studies, in which an increase in amygdala connectivity to regions of the default mode network and salience network as a result of stress induction was seen in subjects without sleep deprivation. This could possibly indicate a distur-bance in the brain's stress regulation in conjunction with everyday forms of sleep loss.
