Die Forscher der Universität Zürich und der ETH Zürich konnten zeigen, dass besonders das Herz-Kreislaufsystem von einem verstärkten Tiefschlaf profitiert: Gezielte Stimulation mit kurzen Tönen während der Tiefschlafphase bringt das Herz – insbesondere den linken Ventrikel – dazu, sich stärker zu kontrahieren und zu relaxieren, was sich positiv auf das gesamte kardiovaskuläre System auswirkt. Die Studie belegt nun erstmals, dass eine Erhöhung der Gehirnwellenaktivität während des Tiefschlafs (Tiefschlafwellen) die Herzfunktion verbessern kann.

„Dass die Stimulation mit Tönen während des Tiefschlafs einen Effekt auf das kardiovaskuläre System hat, haben wir erwartet. Aber dass dieser Effekt nach nur einer Nacht mit Stimulation so deutlich messbar war, hat uns überrascht“, erklärt die Projektleiterin und Schlafexpertin Dr. Caroline Lustenberger, SNF Ambizione Fellow am Neural Control of Movement Lab der ETH Zürich.

„Wir haben deutlich gesehen, dass sowohl die Pumpkraft als auch die Relaxationsfähigkeit des Herzens größer ist nach Nächten mit Stimulation verglichen mit Nächten ohne Stimulation“, bekräftigt der Kardiologe Prof. Dr. med. Christian Schmied. Beide Faktoren seien ein sehr gutes Mass für die Funktion des Herz-Kreislaufsystems.

An der jetzt publizierten Studie nahmen 18 gesunde Männer im Alter von 30-57 Jahren teil. Sie verbrachten drei nicht aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor. In zwei Nächten stimulierten die Forscher die Probanden mit Geräuschen, in einer Nacht nicht. Während des Schlafs maßen die Wissenschaftler kontinuierlich die Gehirnaktivität, den Blutdruck und die Herztätigkeit der Probanden. Die Messungen koppelten sie mit einem Computersystem, das die einlaufenden Daten auswertete.

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Signifikante Ergebnisse trotz kleiner Gruppengröße

Sobald die Messwerte anzeigten, dass der Proband in den Tiefschlaf fiel, spielte der Computer Intervalle von sehr kurzen Tönen bestimmter Frequenzen, sogenannten Pink Noise, ein. Diese Töne hören sich wie ein Rauschen an. Auf zehn dieser Töne folgte eine 10-sekündige Ruhepause, dann konnten erneut welche eingespielt werden. Ein Rückkopplungsmechanismus sorgte dafür, dass das Rauschen zur richtigen Zeit eingespielt wurde und – je nach Gehirnwellenmuster – wieder stoppte.

Durch diesen Versuchsaufbau konnten die Forschender während der Ton-Stimulation direkt verfolgen, ob sich der Tiefschlaf weiter verstärkte und ob sich Herzschlagrate und Blutdruck veränderten. „Während der Stimulation sehen wir klar eine Erhöhung der Tiefschlafwellen, sowie eine Antwort des Herzkreislaufsystems, welche an eine kardiovaskuläre Pulsation erinnert“, beschreibt die Erstautorin Stephanie Huwiler diese direkten Effekte während des Schlafes. Am Morgen danach untersuchten die Kardiologen mittels Echo-Kardiographie die Funktion des Herzens.

„Trotz der relativ kleinen Probandengruppe sind die Resultate signifikant. Zudem haben wir die Ergebnisse in zwei unabhängigen Nächten reproduziert, das ist statistisch gesehen sehr stark“, sagt Lustenberger in einer Pressemitteilung der Universität Zürich.

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Interesse bei Sportlern

Solche kleineren Gruppengröße sind laut der Forscherin typisch für Labor-Schlafstudien, da diese viel Ressourcen brauchten. Zudem habe man bewusst nur Männer ausgewählt. Denn diese seien als Untersuchungsgruppe homogener als Frauen in einer vergleichbaren Altersgruppe. So wirken sich Zyklus oder Menopause stark auf den Schlaf aus. „Hat man nur drei Nächte im Abstand von jeweils einer Woche zur Verfügung, spielen bei Frauen Zykluseffekte eine Rolle. Diese hätten in einer solchen Erststudie möglicherweise den Stimulationseffekt überlagert“, erklärt Lustenberger. Sie betont jedoch, dass künftige Studien unbedingt auch Frauen berücksichtigen sollten. Denn geschlechterspezifische Unterschiede im Schlaf und bei der Herzkreislauf-Gesundheit werden immer deutlicher und sind für die medizinische Grundversorgung entscheidend.

Auf großes Interesse stößt diese Studie nicht nur bei Herzmedizinern, sondern auch bei Sportlern. „Insbesondere in der Prävention, aber auch im Leistungssport könnte ein solches Tiefschlafstimulationssystem in Zukunft verbesserte Herzfunktionen ermöglichen – und möglicherweise für eine schnellere und bessere Regeneration nach harten Trainings sorgen“, sagt Huwiler, die erste Ergebnisse der Studie bereits im März 2023 am Zürcher Sportkardiologie-Symposium präsentiert hatte. Lustenberger ergänzt: „Aber auch die Behandlung von Herz-Kreislauferkrankungen könnte mit diesem oder ähnlichen Stimulationsverfahren verbessert werden. Es ist jedoch zunächst wichtig zu untersuchen, ob auch Patient:innen von einer solchen Tiefschlafstimulationsmethode profitieren können.“