Enzyklopädie der Schlafmedizin
Autoren
Werner Cassel und Sebastian Canisius

Einschlafen, charakteristische Veränderungen in der Kardiorespiratorischen Polysomnographie

Im physiologischen Schlaf werden vier Schlafstadien durchlaufen, die zyklisch wiederkehrend in einer bestimmten Abfolge auftreten. Aufgrund charakteristischer Veränderungen der Signale von Elektroenzephalogramm, Elektrookulogramm und Elektromyogramm lassen sich zwei Leichtschlafstadien, ein Tiefschlafstadium und REM-Schlaf differenzieren. In der Kardiorespiratorischen Polysomnographie werden zusätzlich Parameter der Herz-Kreislauf-Funktion registriert, sodass auch charakteristische Veränderungen der autonomen Funktionen erfasst werden. Einschlafen bezeichnet den Übergang zwischen Wachheit und Schlaf. Beim Prozess des Einschlafens geht der Organismus in den meisten Fällen zuerst ins Stadium N1 über, bevor die tieferen Schlafstadien erreicht werden, ein direkter Übergang ins Stadium N2 kommt aber vor. Im Erleben entspricht das Einschlafen dem Verlust des Wachbewusstseins. Der fließende Charakter dieser Veränderung erschwert deren Definition, sowohl subjektiv als auch gemäß den Klassifikationskriterien der einschlägigen Regelwerke.

Englischer Begriff

characteristic changes in cardiorespiratory polysomnography while falling asleep

Definition

Im physiologischen Schlaf werden vier Schlafstadien durchlaufen, die zyklisch wiederkehrend in einer bestimmten Abfolge auftreten. Aufgrund charakteristischer Veränderungen der Signale von „Elektroenzephalogramm“ (EEG), „Elektrookulogramm“ (EOG) und „Elektromyogramm“ (EMG) lassen sich zwei Leichtschlafstadien, ein Tiefschlafstadium und REM-Schlaf differenzieren („Polysomnographie und Hypnogramm“). In der „Kardiorespiratorische Polysomnographie“ werden zusätzlich Parameter der Herz-Kreislauf-Funktion registriert, sodass auch charakteristische Veränderungen der autonomen Funktionen erfasst werden.
Einschlafen bezeichnet den Übergang zwischen Wachheit und Schlaf. Beim Prozess des Einschlafens geht der Organismus in den meisten Fällen zuerst ins Stadium N1 über, bevor die tieferen Schlafstadien erreicht werden, ein direkter Übergang ins Stadium N2 kommt aber vor. Im Erleben entspricht das Einschlafen dem Verlust des Wachbewusstseins. Der fließende Charakter dieser Veränderung erschwert deren Definition, sowohl subjektiv als auch gemäß den Klassifikationskriterien der einschlägigen Regelwerke.

Grundlagen

Charakteristika von Hirnstromkurve, Augenbewegungen und Muskelaktivität

Die Bestimmung der Schlafstadien erfolgt standardisiert nach den Kriterien der American Academy of Sleep Medicine (AASM, Berry et al. 2015). Bewertet wird in Epochen von 30 s Dauer.
EEG
Das Elektroenzephalogramm zeigt bei entspannter Wachheit mit geschlossenen Augen besonders im okzipitalen Bereich überwiegend Alphaaktivität eine Frequenz von 8 bis unter 13 Hz. Mit zunehmender Ruhe und gleichzeitig zunehmender „Nähe“ zum Leichtschlaf zerfällt dieser bei den meisten Menschen klar erkennbare Alpharhythmus, und es treten im durchaus noch gemischten Frequenzspektrum zunehmend langsamere Wellen auf. Im Leichtschlaf zeigt sich Alphaaktivität dann nur noch in weniger als 50 % einer Epoche. In der Regel zeigen sich im Anschluss daran Thetawellen mit einer Frequenz von 4–7 Hz. Abb. 1 zeigt eine Registriersequenz über eine Auswerteepoche von 30 s vor dem Einschlafen, Abb. 2 entsprechend beim Einschlafen.
EOG
Bei Wachheit treten auch bei geschlossenen Augen noch einzelne, schnellere Augenbewegungen auf. Charakteristisch für den Wach-Schlaf-Übergang sind langsame, rollende Augenbewegungen, die beim Eintritt in den Schlaf verschwinden. Nach dem Einschlafen sollten außer bei direktem Übergang in den REM-Schlaf zunächst keine Augenbewegungen auftreten.
EMG
Die Amplitude des Elektromyogramms nimmt entsprechend einer Abnahme der Grundaktivität der quergestreiften Muskulatur ab. Daher findet sich eine Amplitude, die niedriger als bei aktiver Wachheit, jedoch immer noch höher als in anderen Schlafstadien ist.

Charakteristika von Atmung und Herz-Kreislauf-Funktion

EKG
Die Herzfrequenz nimmt ab, da der Organismus in Ruhe ist und sich der Einfluss des Sympathikus abschwächt und der des Parasympathikus verstärkt. Demnach findet sich eine Frequenz, die im Durchschnitt unterhalb derjenigen während entspannter Wachheit liegt, aber immer noch höher ist als im stabilen Non-REM-Schlaf.
Atmung
Mit zunehmender Schläfrigkeit nimmt sowohl die Atemfrequenz als auch das Atemzugvolumen gegenüber dem Wachzustand ab. Auch dies ist durch einen erhöhten Parasympathikotonus bedingt und an Veränderungen der thorakalen und abdominalen Atmungsanstrengungen sowie Verringerungen des Atemflusses erkennbar. In den Wach-Schlaf-Übergängen kommt es zudem vermehrt zu zentralen Atmungsstörungen („Atmung“; „Atmungsmessung“).
Transkutane Sauerstoffsättigung
Die transkutan bestimmte Sauerstoffsättigung sollte sich bei Gesunden während des Einschlafens nicht ändern. Allerdings können in großer Höhe und mit dementsprechend niedrigerem atmosphärischen Sauerstoffgehalt in der Atemluft beim Einschlafvorgang Absenkungen in der Sauerstoffsättigung beobachtet werden. Sie führen zu erhöhtem Atemminutenvolumen und können die Schläfrigkeit steigern. Patienten mit einer Einschränkung der Ventilation aufgrund einer Lungenerkrankung, wie „Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung“ (COPD), können ebenfalls während des Einschlafens eine gegenüber Gesunden signifikant erniedrigte Sauerstoffsättigung und einen erkennbaren Abfall der Sauerstoffsättigung beim Einschlafen aufweisen.

Körperlage

Körperlagesignal
Einschlafen erfolgt auch im Schlaflabor üblicherweise im Liegen. Zur Erreichung einer bequemen Einschlafposition erfolgt vor Beginn der für den Einschlafvorgang charakteristischen Ruhe oft häufiger Lagewechsel. Patienten mit Tagesschläfrigkeit schlafen auch unter den Untersuchungsbedingungen im Schlaflabor in der Regel rasch ein, ansonsten ist auf eine reizarme Umgebung und eine bequeme Körperlage zu achten, zu deren Aufrechterhaltung möglichst keine Muskelaktivität nötig ist.

Besonderheiten beim Einschlafen

Einschlafen ist kein definiertes Stadium, sondern ein Prozess mit starken interindividuellen und intraindividuellen Schwankungen, sowohl im subjektiven Erleben als auch bei den objektiven Messparametern. Im interindividuellen Vergleich zeigt sich, dass für einige Menschen bereits das beginnende Zerfallen des logisch-kohärenten Denkens, das auf Erlebensebene mit dem Einschlafvorgang assoziiert ist, als Schlaf erlebt beziehungsweise retrospektiv als Schlaf beurteilt wird, während sich andere Menschen in diesem Zustand subjektiv noch wach fühlen (McCall et al. 1995). Die charakteristischen Veränderungen der Kardiorespiratorischen Polysomnographie (KRPSG) während des Einschlafens dürfen daher nicht 1:1 mit erlebtem Verlust des Wachbewusstseins, also mit erlebtem Schlaf, gleichgesetzt werden. Beim „Einschlafen am Arbeitsplatz“ erleben beispielsweise Fahrzeugführer typischerweise nicht den Übergang zum Schlafstadium1 als Einschlafen. Erst das Erreichen eines stabilen Stadiums 2 oder sogar des Tiefschlafs mit Verlust der motorischen Kontrollfunktionen, wird nachträglich als Eingeschlafensein berichtet (Peter et al. 1983).
Wenn direkt beim Einschlafen oder in den ersten 20 Schlafminuten REM-Schlaf auftritt, so kann dies ein Hinweis auf „Narkolepsie“ sein. Damit assoziiert sind oft hypnagoge Halluzinationen, bei denen zwischen Traum und Wirklichkeit nur schwer unterschieden werden kann.

Bewertung

Die ungewohnte Umgebung und die am Körper angebrachten Elektroden, Sensoren und Verbindungskabel führen bei vielen Patienten in der ersten Nacht im Schlaflabor zu einem subjektiv und oftmals auch objektiv schlechten Schlaf, dem sogenannten First-Night-Effekt. Aufgrund dieser Einschränkungen sollten diagnostische Untersuchungen möglichst über zwei Nächte durchgeführt werden, da innerhalb der ersten Messnacht eine ausreichende Gewöhnung an die Untersuchungsbedingungen im Schlaflabor eintreten kann und somit die Ergebnisse der zweiten Messnacht im Schlaflabor aussagefähiger sind.
Die Bewertung der Schlafstadien nach AASM-Kriterien erfordert ein hohes Maß an Übung und ein ausreichendes Verständnis der pathophysiologischen Zusammenhänge des Schlafs. Schlecht trainierte Scorer und automatische Auswertesysteme verwechseln häufig die polysomnographischen Charakteristika von Wachzustand, Stadium N1 und REM-Schlaf. Die Bestimmung des Einschlafens kann Schwierigkeiten bereiten, da das Einschlafen kein dichotomes Geschehen ist, sondern ein dynamischer Prozess mit fließenden und oszillierenden Übergängen.
Nach AASM-Kriterien ist Schlafbeginn sowohl in der nächtlichen Polysomnographie als auch im „Multipler Schlaflatenztest und Multipler Wachbleibetest“ als erstes Auftreten eines beliebigen Schlafstadiums (meist N1) definiert, selbst wenn in der nächsten Epoche wieder Wachheit folgt. Daher weicht dieses Kriterium für Schlafbeginn oft vom subjektiven Erleben etwas ab (s. o.).
Da beim Bestimmen der Schlafstadien mit 30-Sekunden-Epochen gearbeitet wird und eine Epoche nur dann als Schlaf klassifiziert wird, wenn sie zu ≥50 % nicht mit „Wach“ in Einklang zu bringen ist, kann es bei Störungen, die während des Einschlafvorgangs bzw. bei Schlafbeginn auftreten (z. B. Apnoen oder „periodische Beinbewegungen“) vorkommen, dass die Epoche, in der sie aufgetreten sind, nicht als Schlaf klassifiziert werden kann. Dadurch entstehen streng genommen paradoxe Phänomene wie „Wachapnoen“.
Die typischerweise dem Einschlafvorgang vorausgehenden Vigilanzveränderungen im Wachzustand werden in den AASM-Richtlinien, deren Fokus der Schlaf ist, natürlich nicht erfasst. Um Wachheit abzustufen bzw. die Nähe zum Einschlafen zu quantifizieren wäre zum Beispiel das ältere System der Schlaf- und Wachheitsklassifikation nach Loomis et al. (1937) besser geeignet. Für neu zu entwickelnde Klassifikationssysteme, die sich nicht nur auf den Schlaf konzentrieren, wäre es daher wünschenswert, wenn sie eine bessere Einordnung der Übergänge zwischen vollständiger Wachheit und Schlaf ermöglichten.
Literatur
Berry RB, Brooks R, Gamaldo CE, Harding SM, Lloyd RM, Marcus CL, Vaughn BV, for the American Academy of Sleep Medicine (2015) The AASM manual for the scoring of sleep and associated events: rules, terminology and technical specifications, version 2.2. American Academy of Sleep Medicine, Darien. www.​aasmnet.​org
Loomis AL, Harvey EN, Hobart GA (1937) Cerebral states during sleep as studied by human brain potentials. J Exp Psychol 21:127–144CrossRef
McCall WV, Turpin E, Reboussin D et al (1995) Subjective estimates of sleep differ from polysomnographic measurements in obstructive sleep apnea patients. Sleep 18:646–650CrossRef
Peter JH, Fuchs E, Langanke P (1983) The SIFA train function circuit. I. Vigilance and operational practice in psycho-physiological analysis. Int Arch Occup Environ Health 52:329–339CrossRef