Chronobiologische Schlafforschung: der Beginn im Andechser Bunker

The Andechs sleep studies in review

Zusammenfassung

Lange Zeit verliefen die Forschungslinien zu Chronobiologie und Schlaf getrennt voneinander und das trotz Nathaniel Kleitmans Pionierarbeit, dem 1939 erschienenen Buch „Sleep and Wakefulness“. Zusammengeführt wurden die Linien erst in den 1970er-Jahren, als man begann, bei chronobiologischen Isolationsstudien auch den physiologischen Schlaf zu registrieren. In Deutschland geschah das unter der Leitung von Jürgen Zulley, in USA unter der von Charles Czeisler. In der vorliegenden Arbeit werden die Studien zusammengefasst, die Zulley zwischen 1976 und 1993 publizierte. Zuvor werden die Versuchsbedingungen im Andechser „Bunker“ beschrieben und kurz die wichtigsten klassischen Ergebnisse vorgestellt. In zwei Typen von Arbeiten wurde überprüft, wie Schlaf und Chronobiologie zusammenhängen. Die einen reanalysierten frühere Circadian-Studien. Die anderen überprüften die Fragestellung direkt empirisch mit Polysomnografiedaten unter Freilaufbedingungen. Diese Studien belegen, dass Einschlafzeitpunkt und Dauer des Schlafs sowie die Schlafstadienstruktur sowohl von circadianen als auch von homöostatischen Regulationsmechanismen beeinflusst werden. Sie zeigen außerdem, dass einige der bis dahin als depressionsspezifisch betrachteten Schlafcharakteristika möglicherweise durch reduzierte motorische Aktivität bedingt sind. Insgesamt erbrachten die Studien im Andechser Bunker die ersten fundierten Belege dafür, dass innere Uhren den Schlaf-Wach-Rhythmus steuern, diese autonomen Rhythmen aber gleichzeitig durch externe Faktoren beeinflusst werden. Die Andechser Schlafstudien zeigten damit, dass Schlafen und Wachen interagieren und der Schlafprozess rhythmisch gesteuert wird. Das erweiterte die Perspektive der Schlafforschung insgesamt; schließlich hatte sich diese zuvor ausschließlich mit dem Schlaf in der Nacht befasst.

Abstract

Despite the pioneering work of Nathaniel Kleitman with his book “Sleep and wakefulness”, published in 1939, the fields of chronobiology and sleep research remained largely separate until the 1970s. The first in-depth examinations of sleep in temporal isolation studies, which were conducted in the mid-1970s by Zulley in Germany and by Czeisler in the USA, combined these two research fields. To document the beginning of this integration, those studies by Zulley, published between 1976 and 1993, are summarized here. The work includes the reanalysis of earlier circadian studies, with a special focus on sleep–wake regulation within the circadian cycle, in addition to polysomnographic (EEG) studies conducted under free-running conditions. After a description of the experimental conditions in the bunker experiments in Andechs, and a brief overview of the main results derived from those studies, the findings from our own experiments are discussed. This includes the placement and duration of sleep within the circadian cycle, in addition to circadian and homeostatic influences on the structure of sleep recorded in temporal isolation. Also discussed are experiments with depressed patients that suggest that some of the characteristic sleep abnormalities observed in this population might be the result of reduced motor activity rather than true markers of the disorder. The research conducted in Andechs provided the first objective evidence that human sleep and waking are governed by internal clocks and demonstrated the influence of external factors on these autonomous rhythms. Moreover, the sleep studies conducted in Andechs documented, for the first time, the interaction of rhythmic and homeostatic influences that determine the structure and timing of human sleep.

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Notes

  1. 1.

    Der Begriff „Ruhe-Aktivität“ wurde so lange verwendet, wie der Schlaf noch nicht polygrafisch registriert wurde. Im Folgenden werden Ruhe-Aktivität und Schlaf-Wach synonym verwendet.

Literatur

  1. 1.

    Aschoff J (1960) Exogenous and endogenous components in circadian rhythms. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 25:11–28

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  2. 2.

    Aschoff J, Wever R (1962) Spontanperiodik des Menschen bei Ausschluss aller Zeitgeber. Naturwissenschaften 49:337–342

    Article  Google Scholar 

  3. 3.

    Aschoff J (1965) Circadian rhythms in man. Science 148:1427–1432

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  4. 4.

    Borbely AA (1982) A two process model of sleep regulation. Human Neurobiol 1:194–204

    Google Scholar 

  5. 5.

    Campbell S, Zulley J (1985) Ultradian components of human sleep/wake patterns during disentrainment. In: Schulz H, Lavie P (Hrsg) Ultradian rhythms in physiology and behavior. Springer, Berlin, Heidelberg, S 234–254

    Google Scholar 

  6. 6.

    Campbell S, Zulley J (1987) Induction of depressive-like sleep pattern in normal subjects. In: Halaris A (Hrsg) Chronobiology and psychiatric disorders. Elsevier, New York, S 117–132

    Google Scholar 

  7. 7.

    Campbell SS, Zulley J (1989) Napping in time-free environments. In: Dinges DF, Broughton RJ (Hrsg) Sleep and alertness: chronobiological, behavioral, and medical aspects of napping. Raven Press, New York, S 121–138

    Google Scholar 

  8. 8.

    Campbell SS, Dawson D, Zulley J (1993) When the human circadian system is caught napping: evidence for endogenous rhythms close to 24 hours. Sleep 16:638–640

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  9. 9.

    Czeisler CA, Weitzman ED, Moore-Ede MC, Zimmermann JC, Knauer RS (1980) Human sleep: its duration and organization depend on its circadian phase. Science 210:1264–1267

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  10. 10.

    Daan S, Beersma DG, Borbely AA (1984) Timing of human sleep: recovery process gated by a circadian pacemaker. Am J Physiol 246:R161–R184

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  11. 11.

    Daan S (2015) Jürgen Aschoff 1913–1998. Entdecker der inneren Uhr des Menschen. Manuskript in Vorbereitung (zitiert mit Erlaubnis des Verfassers)

  12. 12.

    Kleitman N (1963) Sleep and wakefulness. University of Chicago Press, Chicago

    Google Scholar 

  13. 13.

    Lavie P (1986) Ultrashort sleep-waking schedule. 3. „gates“ and „forbidden zones“ for sleep. Electroenceph Clin Neurophysiol 63:414–425

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  14. 14.

    Wever R (1975) The circadian multi-oscillator system of man. Int J Chronobiol 3:19–55

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  15. 15.

    Wever R (1979) The circadian system of man. Springer, Berlin

    Google Scholar 

  16. 16.

    Wever RA, Polasek J, Wildgruber CM (1983) Bright light affects human circadian rhythms. Pflügers Arch 391:85–87

    Article  Google Scholar 

  17. 17.

    Zulley J (1976) Schlaf und Temperatur unter freilaufenden Bedingungen. In: Tack W (Hrsg) Bericht über den 30. Kongress der dtsch. Ges für Psychol. Hogrefe, Göttingen, S 398–399

    Google Scholar 

  18. 18.

    Zulley J (1979) Der Einfluss von Zeitgebern auf den Schlaf des Menschen. Rita G. Fischer Verlag, Frankfurt

    Google Scholar 

  19. 19.

    Zulley J (1980) Distribution of REM sleep in entrained 24 hour and freerunning sleep-wake cycles. Sleep 2:377–389

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  20. 20.

    Zulley J, Wiegand M (1989) Prolonged bedrest in depressives and controls. Sleep Res 18:190

    Google Scholar 

  21. 21.

    Zulley J (1990) Day and night sleep: the bedrest condition. In: Horne JA (Hrsg) SLEEP ’90. Pontenagel Press, Bochum, S 319–323

    Google Scholar 

  22. 22.

    Zulley J (1993) Schlafen und Wachen als biologischer Rhythmus. Roderer, Regensburg (http://www.zulley.de/dokumente/SchlafenundWachen.pdf Zugegriffen: 17. April 2015)

    Google Scholar 

  23. 23.

    Zulley J, Campbell S (1985) Napping behavior during „spontaneous internal desynchronization“: sleep remains in synchrony with body temperature. Human Neurobiol 4:123–126

    CAS  Google Scholar 

  24. 24.

    Zulley J, Wever R, Aschoff J (1981) The dependence of onset and duration of sleep on the circadian rhythm of rectal temperature. Pflügers Arch 391:314–318

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  25. 25.

    Zulley J, Wever RA (1982) Interaction between the sleep-wake cycle and the rhythm of rectal temperature. In: Aschoff J, Daan S, Groos G (Hrsg) Vertebrate circadian systems. Springer, Berlin Heidelberg New York, S 253–261

    Google Scholar 

  26. 26.

    Zulley J (1988) The Four-Hour Sleep Wake Cycle. Sleep Res 17:403

    Google Scholar 

  27. 27.

    Zulley J (1993) Der chronobiologische Ansatz in der Depressionsforschung. In: Berger M, Möller HJ, Wittchen H-U (Hrsg) Psychiatrie als empirische Wissenschaft. Zuckschwerdt, München, S 119–127

    Google Scholar 

  28. 28.

    Zulley J, Knab B (2014) Unsere Innere Uhr. Mabuse, Frankfurt

    Google Scholar 

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J. Zulley und B. Knab geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet Daten aus Studien an Menschen, deren Daten bereits publiziert wurden.

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Zulley, J., Knab, B. Chronobiologische Schlafforschung: der Beginn im Andechser Bunker. Somnologie 19, 158–170 (2015). https://doi.org/10.1007/s11818-015-0019-3

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Schlüsselwörter

  • Schlaf
  • Chronobiologie
  • Circadian
  • REM-Schlaf
  • Ultradian

Keywords

  • Sleep
  • Chronobiology
  • Circadian
  • REM-sleep
  • Ultradian