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Langzeitschlafmittel für Astronauten?

Daher sucht die Wissenschaft nach anderen Möglichkeiten. Säugetiere halten ihre Körpertemperatur meist deutlich über der Umgebungstemperatur. Wenn dies also ein aktiver Vorgang ist, dann sollte es möglich sein, ihn zu unterbinden und den Körper ganz von selbst in einen Ruhezustand sinken zu lassen, in dem sich die Körpertemperatur der Umgebung annähert. Tatsächlich kennt man mittlerweile mehrere Methoden, die Wärmeproduktion zu hemmen.

Labormäuse halten normalerweise keinen Winterschlaf, was sie zu guten Modellen für den Menschen macht. Schon vor fünfzehn Jahren gelang es, Mäuse in eine Art Scheintod zu versetzen, indem man ihrer Atemluft Schwefelwasserstoff beisetzte.

Das nach faulen Eiern stinkende und giftige Gas blockiert die Atmungskette in den Mitochondrien und dämpft so den Stoffwechsel. Bis auf zehn Prozent sanken Stoffwechselrate, Herzschlag und Atemfrequenz der Mäuse, und die Körpertemperatur bis knapp über der Umgebungstemperatur.

Nachdem die Mäuse sechs Stunden später in saubere Luft zurückgesetzt worden waren, erholten sie sich ohne erkennbare Schäden. Leider funktionierte die Methode in späteren Tests nicht bei größeren Tieren wie Ratten, Schweinen und Schafen, sodass man davon abgesehen hat, sie am Menschen auszuprobieren.

Dabei halten Berichte über Leute, die Unfälle mit Schwefelwasserstoff überleben, die Hoffnung aufrecht, dass es vielleicht doch funktionieren würde.

Einfacher und sicherer könnte es aber sein, auf andere Moleküle zurückzugreifen. Die geruchslose Allerweltsverbindung Adenosinmonophosphat (AMP) etwa versetzt Ratten – auch sie sonst keine Winterschläfer – in einen torporähnlichen Zustand, wenn man sie den Tieren injiziert. Dasselbe gilt für eine andere Adenosinverbindung, N(6)-Cyclohexyladenosin. An Menschen erprobt hat man allerdings auch diese Stoffe noch nicht.

Womöglich geht es sogar ohne Chemie. Im vergangenen Jahr fanden zwei Arbeitsgruppen gleichzeitig im Hypothalamus - das ist derjenige Teil des Zwischenhirns, der die körperliche Homöostase regelt - Nervenzellen, welche die Mäuse in Torpor versetzten, wenn man sie aktivierte.

Einige Wochen später entdeckten andere Wissenschaftler, dass Nervenzellen in derselben Region einen Fotorezeptor enthalten, der für violettes Licht empfindlich ist. Wenn sie diese Zellen entsprechend beleuchteten, senkten sie damit die Körpertemperatur der Mäuse.

Obgleich Licht das Gewebe umso schlechter durchdringt, je kurzwelliger es ist, ergaben Messungen, dass Sonnenlicht zumindest bei Mäusen in hinreichender Stärke bis zum Hypothalamus durchscheinen kann. Womit der biologische Sinn des Arrangements allerdings um nichts klarer wird. Doch da solche lichtempfindlichen Zellen auch im Hypothalamus von Primaten gefunden worden sind, eröffnet sich damit möglicherweise ein Weg, auch Menschen per Lichtschalter in eine Art Winterschlaf zu versetzen.

Kühler Kopf, dummer Tropf?

Bei allen Vorzügen wäre ein synthetischer Torpor, wie er auch genannt wird, für Astronauten allerdings nicht ohne Risiko - und das ganz ohne kontrollversessenen Bordcomputer. Mit allen anderen Körperfunktionen wird in diesem Zustand auch die Gehirntätigkeit heruntergefahren. Torpor ist nämlich kein Schlaf.

Die Hirnwellen, die man im Elektroenzephalogramm sieht, verlangsamen sich nur, werden aber nicht tiefschlafähnlich. Im Gegenteil: Torpor wird vom Gehirn anscheinend als eine Periode von Schlafentzug wahrgenommen, denn nach dem "Aufwachen" schlafen sich winterschlafende Tiere erst einmal gründlich aus.

Solche erzwungene Untätigkeit aber könnte bedenklich sein, arbeitet das Gehirn doch in all seinen Verbindungen nach dem Prinzip use it or lose it. Tatsächlich schrumpfen in verschiedenen Teilen des Gehirns sowohl die Nervenzellkörper als auch die Dendriten, also die buschig verzweigten Eingangsstrukturen der Nervenzellen, während eines Torpors.

Da in den synaptischen Verknüpfungen, die an den Dendriten ansetzen, die gelernten Informationen gespeichert sind, muss man annehmen, dass Tiere während des Torpors allerhand vergessen.

Ziesel zumindest erinnern sich nach dem Winterschlaf schlechter an Dinge, die sie im Herbst gelernt haben, als wenn sie wach gehalten wurden. Soziales Wissen geht zwar nicht verloren, und doch: Was hilft es dem Kosmonauten, sich zu erinnern, dass er zwischen Matthias und Alex liegt und mit beiden gut kann, wenn er leider nicht mehr imstande ist, den Landeanflug zu steuern?

Es könnte jedoch erstaunlicherweise sein, dass das Wissen von selbst wiederkommt. Denn mit rekordverdächtiger Geschwindigkeit wachsen die Nervenzellen nach dem Aufwachen innerhalb von Stunden wieder zur alten Komplexität und Größe heran. Sie bilden auch wieder so viele Verbindungen aus wie zuvor.

Eigentlich gibt es keinen bekannten Mechanismus, der ermöglichen könnte, dass dabei wirklich dieselben Verbindungen wie zuvor wiederhergestellt würden: Die Information ist in den Synapsen, und wenn sie weg sind, dann auch die Information darüber, wo sie waren. Doch an einem solchen synapsenbasierten Modell des neuronalen Lernens gibt es auch von anderer Seite Zweifel.

Und bei winterschlafenden Goldhamstern bleiben räumliche Gedächtnisinhalte erhalten, obgleich die zuständigen Nervenzellen ihre Dendriten merklich zurückgezogen haben. Man braucht sich nicht gleich in quantenphysikalische Spekulationen zu versteigen, um wissen zu wollen, wie das funktioniert.

Und schließlich bleibt die Frage, in was für einem Bewusstseinszustand winterschlafende Taikonauten sich befinden würden. Wenn sie weder wachen noch schlafen - was dann? Wie mag sich dieses Dahindämmern anfühlen? Vielleicht wäre es angenehmer, dem Vorschlag des "Astromykologen" Paul Stamets zu folgen und die Reise zum Mars oder zum Jupiter unter dem Einfluss halluzinogener Pilze zu verbringen. Sicherheitshalber könnte man auch dem Bordcomputer welche verabreichen. (Konrad Lehmann)