Schlafspindeln und kognitive Funktionen bei älteren Menschen

Abstract

In zahlreichen Studien konnte nachgewiesen werden, dass Schlaf die Konsolidierung zuvor gelernter Gedächtnisinhalte fördert, wobei verschiedenen Schlafphasen, je nach Lernaufgabe bzw. Gedächtnissystem, jeweils unterschiedliche Funktionen zugeschrieben werden. Eine besondere Bedeutung kommt den Schlafspindeln zu, die in Verbindung mit der Festigung von prozeduralen und deklarativen Inhalten gebracht werden. Im Hinblick auf die Gedächtnisfunktionen des Schlafes bei älteren Menschen hatte die vorliegende Studie das Ziel, zu untersuchen, inwiefern die Schlafspindeln mit dem deklarativen und prozeduralen Lernen assoziiert sind (Fragestellung 1), ob eine pharmakologische Augmentation der Schlafspindeln zu einer Verbesserung der Gedächtnisleistung führt (Fragestellung 2) und ob es einen Zusammenhang zwischen der Intelligenz und den Schlafspindeln gibt (Fragestellung 3). Diese Fragestellungen sind in bisherigen Forschungsarbeiten bislang nur wenig oder noch gar nicht an älteren gesunden Probanden, die sowohl eine altersbedingte Abnahme der Spindelaktivität als auch der kognitiven Fähigkeiten aufweisen, untersucht worden. In einer doppelblinden Studie wurden 41 Probanden mit einem Altersdurchschnitt von 65,34 Jahren (SD = 5,12) untersucht. Die Probanden verbrachten drei aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor. Nach der ersten Nacht, die den Versuchspersonen zur Adaptation an die Bedingungen im Schlaflabor diente, folgten eine Baseline- und eine Experimentalnacht. Vor der dritten Nacht wurde vor dem Schlafengehen mit den Probanden ein deklarativer Lerntest (ein Wortpaarassoziationstest) sowie ein prozeduraler Lerntest (ein Spiegelzeichentest) durchgeführt. Den Probanden wurde anschließend ein Placebo oder ein Medikament (Triazolam), das die Dichte der Schlafspindeln erhöht, verabreicht. Am Morgen fand eine Wiederholung der Testung statt, um die Verbesserung der Lernleistung zu kontrollieren und um anschließend zu prüfen, ob die Lerndaten mit den Spindeldaten assoziiert sind. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen eindeutig, dass die Beobachtungen, die bei jungen Menschen gemacht wurden und auf Zusammenhänge zwischen Schlafspindeln und Lernen bzw. kognitiven Fähigkeiten hinweisen, bei älteren nicht reproduziert werden können. Es konnte kein Anstieg der langsamen oder schnellen Schlafspindeln nach der Präsentation einer deklarativen und prozeduralen Lernaufgabe nachgewiesen werden (Fragestellung 1). Auch blieb eine durch die pharmakologische Augmentation der Schlafspindeln bedingte Verbesserung der Gedächtnisleistung aus (Fragestellung 2); und drittens konnte auch keine positive Korrelation zwischen der Intelligenz und den Schlafspindeln ermittelt werden. Die Ergebnisse weisen daraufhin, dass das Ausmaß der Konsolidierung von deklarativen und prozeduralen Gedächtnisinhalten im Schlaf nicht mit den Schlafspindeln bei älteren Probanden verknüpft ist. Darüber hinaus ist – entgegen der Annahme – zu vermuten, dass auch die Intelligenz nicht mit den Schlafspindeln assoziiert ist. Da in der vorliegenden Studie die Konsolidierungswirkung nur an einem einzigen nächtlichen Charakteristikum einer Schlafphase, nämlich der Dichte der Spindeln des Schlafstadiums 2, untersucht wurde, sind weitere Analysen notwendig, um die nächtliche Gedächtniskonsolidierung bei älteren Menschen besser zu verstehen.

There is more and more evidence that sleep is related to the consolidation of memories. One of the most interesting findings is that sleep spindles might be linked to learning processes. It has been demonstrated that spindle activity increases following successful learning in young subjects and studies have given evidence for a correlation between overnight memory improvement and sleep spindle activity. Results indicate that spindle activity during non-REM sleep is related to declarative and procedural memory in young subjects. The present study examines the question whether a declarative and a procedural learning task increase the density of sleep spindles during non-REM sleep in elderly subjects. Furthermore, the study examines wheather a pharmacological augmentation of sleep spindle is related to an overnight improvement of memory performance. 41 healthy participants aged between 60 and 85 years were examined in a double-blind, placebo-controlled design. Subjects stayed three consecutive nights in the sleep laboratory. The first night served only as adaptation night and was also used to control sleep disturbances. The second night was used as baseline night. On the third night, test night, the subjects performed two cognitive tasks, a word-pair association list and a mirror tracing test. The next morning, a test of the two memory tasks was given again to measure performance. Spindle detection was based on an automatic algorithm. A significant improvement of learning results could be found but no increase in spindle activity the night after the learning tasks as compared with the baseline night. Furthermore, there was no correlation between spindle activity and learning results. Also the harmacological augmentation of sleep spindle was not related to an overnight improvement of memory performance. These findings suggest that sleep spindles might not be linked to memory performance in elderly subjects. Further studies have to be done.