Enzyklopädie der Schlafmedizin
Autoren
Ulrich Michael Hemmeter und Bernd Kundermann

Leistung

Der ungestörte Schlaf ist eine wesentliche Voraussetzung für eine individuell optimale Alltagsfunktionalität. Es ist ein allgemein anerkanntes Phänomen, dass gestörter Schlaf negative Auswirkungen auf die Stimmung und die Leistungsfähigkeit am Tage ausübt. Die Beeinträchtigungen der Leistungsfähigkeit betreffen sowohl den emotionalen Bereich als auch die kognitive Leistungsfähigkeit. Untersuchungen zur Beziehung von (gestörtem) Schlaf und kognitiver Leistungsfähigkeit sollten psychometrische Tests zur Erfassung von Aufmerksamkeits-, Gedächtnis- und Exekutivfunktionen integrieren. Darüber hinaus sind emotional-motivationale Faktoren als potenziell leistungsmodifizierende Variablen zu berücksichtigen.

Englischer Begriff

performance

Definition

Der ungestörte Schlaf ist eine wesentliche Voraussetzung für eine individuell optimale Alltagsfunktionalität. Es ist ein allgemein anerkanntes Phänomen, dass gestörter Schlaf negative Auswirkungen auf die Stimmung und die Leistungsfähigkeit am Tage ausübt. Die Beeinträchtigungen der Leistungsfähigkeit betreffen sowohl den emotionalen Bereich als auch die kognitive Leistungsfähigkeit. Siehe auch „Leistungs-, Schläfrigkeits- und Vigilanzmessung“.

Grundlagen

Das Phänomen des gestörten Schlafs oder der Schlaflosigkeit ist unspezifisch auf der Verhaltensebene als Störung der Schlafkontinuität sichtbar. Mittlerweile liegen jedoch aus experimentellen Forschungsansätzen eindeutige Hinweise vor, dass spezifische Störungen der Schlafarchitektur, insbesondere isolierte Störungen des REM- und NREM-Schlafs, mit definierten Funktionseinschränkungen auf der Leistungsebene assoziiert sind. Diese Zusammenhänge sind für den Bereich der kognitiven Funktionen bereits gut untersucht, während für den Zusammenhang zwischen emotionalen Störungen und spezifischen Störungen der Schlafarchitektur noch wenig klare Beziehungen gefunden wurden.
Die weitaus meisten Befunde zur schlafbedingten Leistungseinschränkung liegen für den Bereich der kognitiven Leistungsfähigkeit vor. Es kann hierbei zwischen einer unspezifischen quantitativen Reduktion der Leistungsfähigkeit, die eng mit den Phänomenen Vigilanz, Daueraufmerksamkeit und Schläfrigkeit verbunden ist, und spezifischen Leistungseinschränkungen unterschieden werden, die mit der Störung spezifischer Parameter des Schlaf-EEGs wie beispielsweise REM-Schlaf, NREM-Schlaf und Schlafspindeln in Beziehung stehen.
Eine erhöhte Schläfrigkeit, die mit einer reduzierten Vigilanz verbunden ist, kann bei den meisten Manifestationen des nicht erholsamen Schlafs auftreten. Sie kann sich aber auch bei subklinischen Schlafstörungen einstellen, die nicht die Kriterien einer definierten Schlafstörung nach der Internationalen Klassifikation der Schlafstörungen („ICSD-3“) erreichen und die mit einer Reduktion der Tiefschlafanteile sowie vermehrten nächtlichen Arousals einhergehen.

Aufmerksamkeit und Vigilanz

Die kognitive Leistungsfähigkeit umfasst Prozesse und Fähigkeiten der Aufmerksamkeit, der Gedächtnisbildung und der sogenannten Exekutivfunktionen. Für Gedächtnisprozesse und höhere kognitive Funktionen ist eine möglichst optimale Aufmerksamkeit und Vigilanz notwendig. Ein wesentlicher Aspekt der Aufmerksamkeit ist die Selektionsfunktion.
Eine grundlegende Unterscheidung betrifft einfache vs. geteilte Aufmerksamkeit, wobei die Aufmerksamkeit sowohl auf auditive als auch visuelle oder taktile Stimuli gelenkt werden kann. Dementsprechend finden sich zur Aufmerksamkeitsmessung unterschiedliche Tests wie beispielsweise die Messung der einfachen Reaktionszeit auf einen auditiven oder visuellen Target-Reiz oder die Messung der Reaktionszeit auf komplexe Reize. Die psychometrische Erfassung von Aufmerksamkeitsleistungen im Kontext schlafmedizinischer Fragestellungen sollte demnach entlang einer Differenzierung von Aufmerksamkeitssubfunktionen erfolgen. Eine bewährte Einteilung von unterschiedlichen Aufmerksamkeitsaspekten und deren Erfassung findet sich bei Schellig et al. (2009). Demnach wird zwischen den Bereichen der kognitiven Verarbeitungsgeschwindigkeit, der selektiven und geteilten Aufmerksamkeit und der Daueraufmerksamkeit bzw. Vigilanz unterschieden. Deren psychometrische Erfassung erfolgt mittels verschiedener Testverfahren und -batterien, von denen eine Auswahl gut etablierter Verfahren der Tab. 1 zu entnehmen ist.
Tab. 1
Testverfahren zur Erfassung von Aufmerksamkeitsleistungen
Bereich
Verfahren
Autor
Kognitive Verarbeitungsgeschwindigkeit
Zahlen-Verbindungstest (ZVT)
Trail-Making-Test (TMT) Teil A
Oswald u. Roth
Reitan
Selektive Aufmerksamkeit
Aufmerksamkeits-Belastungstest (d2)
Brickenkamp
Geteilte Aufmerksamkeit
Subtest „Geteilte Aufmerksamkeit“ der Testbatterie zur Aufmerksamkeitsprüfung (TAP)
Zimmermann u. Fimm
Daueraufmerksamkeit bzw. Vigilanz
Subtest „Vigilanztest“ der TAP
Zimmermann u. Fimm

Gedächtnisfunktionen

Gedächtnisfunktionen lassen sich nach zeitlichen Gesichtspunkten in Kurzzeitgedächtnisleistungen und Langzeitgedächtnisleistungen differenzieren. Eine weitere Unterteilung von Gedächtnisfunktionen erfolgt nach inhaltlichen Aspekten, wobei zwischen expliziten oder deklarativen und impliziten oder nicht deklarativen Gedächtnisleistungen unterschieden wird. Während explizite Gedächtnisprozesse durch bewusstes Wiedererinnern von Ereignissen oder Tatsachen gekennzeichnet sind, vollziehen sich implizite Gedächtnisleistungen auch ohne Bewusstmachung. Hierzu zählt das Erlernen von perzeptuell-motorischen Fertigkeiten, assoziatives Lernen durch Konditionierungen und nicht assoziatives Lernen durch Habituation und Sensitivierung. Explizite und implizite Gedächtnisleistungen scheinen in unterschiedlicher Weise mit dem Schlaf verknüpft zu sein.
Bei der Erforschung des Zusammenhangs von Schlaf und Gedächtnis sind zwei Aspekte zu unterscheiden: Zum einen zeigen Untersuchungen, dass gestörter Schlaf, beispielsweise bei krankheits- oder altersbedingten Veränderungen der Schlafkontinuität und Schlafarchitektur, oder auch experimenteller „Schlafentzug“ bei gesunden Probanden die Enkodierung neuer Gedächtnisinhalte tags darauf behindert. Darüber hinaus scheint auch gestörter bzw. experimentell-deprivierter Schlaf dazu zu führen, dass am Tag zuvor enkodierte Gedächtnisinhalte weniger gut konsolidiert werden können. Hierzu liegen experimentelle Befunde vor, wonach sich die Behaltensleistung gegenüber unterschiedlichen Aufgabentypen dadurch verbessert, dass der Lernphase eine Schlafperiode nachgelagert ist. Diese Ergebnisse weisen auf Prozesse der Gedächtniskonsolidierung während des Schlafs hin.
Born und Mitarbeiter (Born und Plihal 2000) demonstrierten, dass partieller Schlafentzug der tiefschlafreichen ersten Nachthälfte gegenüber einer schlafenden Vergleichsgruppe zu einem deutlich weniger ausgeprägten Lernzuwachs bei expliziten Gedächtnisleistungen führte. Im Gegensatz dazu konnte der partielle Schlafentzug während der zweiten, vom REM-Schlaf dominierten Nachthälfte keinen negativen Einfluss auf diese Gedächtnisleistung entfalten. Als modifizierende Variable hat sich jedoch die emotionale Valenz des zu lernenden Materials herausgestellt, wonach das explizite Lernen von Inhalten mit emotionaler Tönung insbesondere von der REM-Schlaf-dominierten zweiten Nachthälfte profitierte. Der partielle Schlafentzug während des späten Behaltensintervalls produzierte signifikante Gedächtniseinbußen für emotionales Textmaterial, jedoch nicht für neutrale Texte. Es wird diskutiert, dass die spezifischen neuroendokrinen und neurophysiologischen Besonderheiten der ersten Nachthälfte günstige Bedingungen zur Konsolidierung explizit-memorierter Gedächtnisinhalte bereitstellen (Westermann et al. 2015). Dabei scheint u. a. der herabgesetzte Kortisolspiegel während des tiefschlafreichen frühen Nachtschlafs einen positiven Effekt auf die Konsolidierung auszuüben und ist mit Studienergebnissen vereinbar, die negative Effekte von Kortisol auf explizite Gedächtnisleistungen berichten. Es wird angenommen, dass die negative Wirkung von Kortisol auf das explizite Gedächtnis über die Aktivierung von Glukokortikoidrezeptoren im Hippokampus vermittelt wird. Dieser Formation des Zentralnervensystems (ZNS) kommt eine wesentliche Bedeutung in der expliziten Gedächtnisbildung zu. Eine grundsätzliche Kritik gegen Schlafentzugsstudien, die Gedächtnisdefizite bevorzugt als Ausdruck einer Konsolidierungsstörung interpretieren, besteht in deren mangelnder Berücksichtigung und Kontrolle von Kovariaten. Demnach könnten verminderte Abrufleistungen nach Schlafentzug indirekt über Aufmerksamkeitseinbußen oder auch emotionale Veränderungen wie „Stress“ zustande kommen. Gegen diese Interpretation spricht, dass bereits ein kurzer partieller Schlafentzug eine verminderte explizite Erinnerungsleistung induzieren kann. Darüber hinaus zeichnet sich die erste Nachthälfte durch einen geringen Anteil des REM-Stadiums aus, wobei speziell die selektive Deprivation dieses Schlafstadiums mit einer veränderten Emotionalität in Verbindung gebracht wird.
Demgegenüber scheinen Beeinträchtigungen in impliziten Gedächtnisleistungen – im Gegensatz zu schlafentzugsinduzierten Defiziten in der expliziten Gedächtnisbildung – vor allem durch die Deprivation der zweiten Nachthälfte mit ihren ausgeprägten REM-Schlafanteilen zustande zu kommen. Ein wesentliches Argument gegen eine indirekte Vermittlung der Effekte besteht darin, dass implizites Lernen weniger sensitiv gegenüber Variationen des Aufmerksamkeitsniveaus ist. Hinzu kommt, dass beeinträchtigte implizite Gedächtnisleistungen noch längere Zeit nach Schlafentzug persistierten, obwohl – als potenzielle Kovariaten – erhobene Maße der Befindlichkeit keine Unterschiede zur Kontrollgruppe mit ungestörtem Schlaf aufzeigten (Stickgold et al. 2000).
Ein anderer methodischer Ansatz besteht darin, dass Lern- und Gedächtnisvorgänge als unabhängige Variable induziert werden, wobei die Wirkung auf den Schlaf als abhängige Variable erfasst wird. Hier zeigen human- als auch tierexperimentelle Studien, dass die Induktion von Lern- und Gedächtnisvorgängen mit einer veränderten Architektur des nachfolgenden Schlafs assoziiert ist. Eine in Richtung eines vergrößerten Anteils veränderte Schlafarchitektur nach Lernen ist insbesondere für den REM-Schlaf beschrieben, wobei einige neuere Untersuchungen auch Hinweise auf einen veränderten NREM-Schlaf nachweisen konnten, speziell NREM-Stadium 3 und 4 sowie Spindelaktivität in NREM-Stadium 2. Die durch Lernen hervorgerufenen veränderten Schlafparameter werden von einigen Autoren als zentralnervöse Korrelate der Gedächtniskonsolidierung im Schlaf interpretiert, wenngleich nicht auszuschließen ist, dass experimentelle Lernprozeduren wie Konditionierungsparadigmen unter Applikation aversiver Stimuli ihren Effekt auf den Schlaf über konfundierende Wirkungen wie Schmerz oder Stress ausüben.
Zusammenfassend zeigt sich eine enge Beziehung zwischen Schlaf und Gedächtnis. Im Hinblick auf klinische Fragestellungen ist neben einer exakten Erfassung der Schlafstörung v. a. die Prüfung der kognitiven Leistungsfähigkeit im Bereich der Gedächtnisfunktionen plausibel. Eine umfassendere Vorstellung von Gedächtnistests findet sich bei Schellig et al. (2009). Eine Auswahl von Verfahren ist Tab. 2 zu entnehmen.
Tab. 2
Testverfahren bzw. Testbatterien zur Erfassung von Gedächtnisleistungen
Bereich
Verfahren
Autoren
Explizites Gedächtnis
Petermann u. Lepach
 
Lerngedächtnistest (LGT-3)
Bäumler
 
Verbaler Lern- und Merkfähigkeitstest (VLMT)
Hemstaedter
Implizites Gedächtnis
Spiegelzeichnen
Hömberg
 
Wort-Komplettierungstest
Ems u. Schuri

Exekutive Funktionen

Exekutive Funktionen werden charakterisiert als „highest of cognitive abilities“ und umfassen unterschiedliche kognitive Fähigkeiten wie kognitive Flexibilität, Unterdrückung impulsiver Reaktionen, logisch-schlussfolgerndes Denken, Strategienentwicklung und Konzeptbildung, die am ehesten mit dem Oberbegriff der Handlungsplanung bzw. Handlungsüberwachung beschrieben werden können. Auf neuroanatomischer Ebene werden exekutive Funktionen besonders mit dem präfrontalen Kortex in Verbindung gebracht. Neue Studien berichten von deutlichen exekutiven Funktionsdefiziten bei gestörtem Schlaf, so etwa bei Patienten mit „Insomnie“, „Obstruktive Schlafapnoe“ oder dem „Restless-Legs-Syndrom“. Darüber hinaus zeigen Studien an gesunden Probanden, dass sich diese frontal-vermittelten Funktionen als besonders vulnerabel gegenüber Schlafentzug erweisen. Eine Auswahl von Testverfahren zur Prüfung von Exekutivfunktionen findet sich in der Tab. 3 (siehe hierzu auch Schellig et al. 2009).
Tab. 3
Testverfahren zur Erfassung von Exekutivfunktionen
Bereich
Verfahren
Autor
Handlungen initiieren und inhibieren
Subtests der TAP: Go/No-Go, Reaktionswechsel
Zimmermann u. Fimm
Kognitive Flexibilität
Trail Making Test (TMT) Teil B
Reitan
Konzeptbildung
Computergestütztes Kartensortierverfahren (CKV)
Drühe-Wienholt u. Winholt
Planen und Problemlösen
Turm von London
Tucha u. Lange

Befindlichkeit und Stimmung

Aus den diskutierten Überlegungen zum Einfluss von emotionalen und motivationalen Faktoren auf die kognitive Leistungsfähigkeit, die selbst durch einen gestörten Schlaf beeinflusst sein können, ergibt sich die Notwendigkeit zur Erfassung dieser Faktoren in Abhängigkeit von gestörtem Schlaf. Eine Auswahl von Befindlichkeitsinventaren findet sich in Tab. 4. Als besonders geeignet gelten Inventare, die aktuelle Befindlichkeitsaspekte auf verschiedenen Dimensionen abzubilden vermögen, wie beispielsweise gute vs. schlechte Stimmung, Wachheit vs. Müdigkeit und Extra- vs. Introversion. Eine Übersicht von bewährten Selbstbeurteilungsverfahren zu Aspekten der Befindlichkeit und Stimmung, einschließlich deren pathologischen Varianten, findet sich bei Stieglitz und Freyberger (2002).
Tab. 4
Selbstbeurteilungsverfahren zur Erfassung von Befindlichkeit und Stimmung
Verfahren
Kurzbeschreibung
Autor
„Befindlichkeitsskala“ (Bf-S)
Unidimensionale Abbildung der augenblicklichen Befindlichkeit, Bearbeitungsdauer von fünf Minuten
v. Zerssen
Mehrdimensionaler Befindlichkeitsfragebogen (MDBF)
Multidimensionale Abbildung der augenblicklichen Befindlichkeit, Bearbeitungsdauer von fünf bis zehn Minuten
Steyer et al.
„Eigenschaftswörterliste“ (EWL)
Multidimensionale Abbildung der augenblicklichen Befindlichkeit, Bearbeitungsdauer von 20 Minuten bzw. zehn Minuten (Kurzform)
Janke u. Debus
Zusammenfassend zeigt die empirische Befundlage, dass gestörter Schlaf als Folge von Krankheit mit Beeinträchtigungen der kognitiven Leistungsfähigkeit einhergeht. Ebenso induziert Schlafentzug bei gesunden Probanden bedeutsame Einschränkungen der kognitiven Leistungsfähigkeit, deren zugrunde liegende Mechanismen Gegenstand aktueller Forschung sind. Untersuchungen zur Beziehung von (gestörtem) Schlaf und kognitiver Leistungsfähigkeit sollten psychometrische Tests zur Erfassung von Aufmerksamkeits-, Gedächtnis- und Exekutivfunktionen integrieren. Darüber hinaus sind emotional-motivationale Faktoren als potenziell leistungsmodifizierende Variablen zu berücksichtigen.
Literatur
Born J, Plihal W (2000) Gedächtnisbildung im Schlaf: Die Bedeutung von Schlafstadien und Stresshormonfreisetzung. Psychol Rundsch 51:198–208CrossRef
Schellig D, Drechsler R, Heinemann D, Sturm W (2009) Handbuch neuropsychologischer Testverfahren – Band 1: Aufmerksamkeit, Gedächtnis und exekutive Funktionen. Hogrefe, Göttingen
Stickgold R, James L, Hobson JA (2000) Visual discrimination learning requires sleep after training. Nat Neurosci 3:1237–1238CrossRef
Stieglitz RD, Freyberger HJ (2002) Selbstbeurteilungsverfahren. In: Stieglitz RD, Baumann U, Freyberger HJ (Hrsg) Psychodiagnostik in Klinischer Psychologie, Psychiatrie und Psychotherapie. Thieme, Stuttgart, S S83–S94
Westermann J, Lange T, Textor J, Born J (2015) System consolidation during sleep – a common principle underlying psychological and immunological memory formation. Trends Neurosci 38:585–597CrossRef