Arbeitsgruppe Schlafforschung & Klinische Chronobiologie

Schlafforschung
Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Diagnostik und Therapie neuropsychiatrischer Schlafstörungen sowie der schlafmedizinischen und chronobiologischen Versorgungs- und Grundlagenforschung. Ein Hauptziel ist die Prävention psychiatrischer Erkrankungen durch die Behandlung von Vorlaufsymptomen und Befindlichkeitsstörungen ("Subthreshold Disorders") im Rahmen von Spezialambulanzen (Unerholsamer Schlaf, Chronische Erschöpfung & Parasomnien; Schlafstörungen im Alter und bei Demenz) und einem Schlaflabor mit Polysomnographie.

Schlaf beeinflußt die Maturation des Gehirns, kortikale Plastizität, Gedächtniskonsolidierung, Lernprozesse, und entgegen früherer Paradigmen auch die Koordination metabolischer Prozesse sowie die Integrität der Immunfunktionen. Epidemiologische Zahlen zeigen 10-20 Prozent einer Normalbevölkerung als behandlungsbedürftige Patienten mit schlafbezogenen Störungen an. Davon sind circa drei Viertel neuropsychiatrisch bedingt. Jede Störung eines ausreichend langen, gut koordinierten oder qualitativ gut ausgeprägten Schlaf muß als potentiell negative Beeinflussung der genannten Prozesse angesehen werden.
Die sozialen und gesundheitlichen Folgen sind enorm. Die sozioökonomischen Folgen werden für z.B. die USA auf circa 100 Mrd. US$ jährlich geschätzt. Die Schlafmedizin hält für über 80 unterscheidbare schlafbezogene Erkrankungen exakte Diagnosemethoden und differenzierte Therapiemöglichkeiten vor. Sie kann damit Folgeerkrankungen, insbesondere aus dem psychiatrischen Bereich, verhindern oder lindern.
Die im Schlaflabor durchgeführte Polysomnographie mißt Biosignale der hirnelektrischen, muskulären, Atmungs- und Herz-Aktivität gleichzeitig, über einen längeren Zeitraum unter Ausschluß von Störfaktoren wie Aufmerksamkeit, Konzentration, Motivation, Vigilanz und sensorischem Input. Sie scheint damit in besonderer Weise geeignet, psychiatrische Erkrankungen spezifisch zu charakterisieren. Daher wird ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe die Erforschung von Wirksamkeitsprädiktoren psychopharmakalogischer Behandlung sein.

Klinische Chronobiologie
Ziel der Arbeitsgruppe ist es, circadiane (ungefähr ein Tag) und circannulare (ungefähr ein Jahr) Rhythmusstörungen als eigenständige Krankheitsbilder, bzw. als Vorläufer und Symptom von psychiatrischen Erkrankungen zu diagnostizieren und zu therapieren (Spezialambulanzen: Saisonale Störungen; Circadiane Rhythmusstörungen). Das "constant routine" Protokoll ist dies ein spezielles Untersuchungsprotokoll, mit dem circadiane Rhythmen und deren experimentelle Beeinflussung ohne den Einfluß von z.B. Schlaf, Körperlage, Bewegung und Nahrungsaufnahme dargestellt werden können.

Die Erdrotation bedingt die verläßlichste, immer wiederkehrende Veränderung, die Einfluß auf die Natur nimmt: den täglichen Wechsel von Hell-Dunkel und den jährlichen Wechsel der Jahreszeiten. Das evolutionäre Ergebnis sind innere Uhren, die den vorhersehbaren Teil der täglichen Variation in der Physiologie treiben. Clock-Gene werden in fast jedem bisher untersuchten Gewebe exprimiert. Sie bestimmen Zeiten hoher und niedriger Rezeptorsensitivität, Genexpression, Hormonausschüttung oder Organaktivität unabhängig von Einflüssen wie beispielsweise Schlaf. Zur Aufrechterhaltung ihres synchronisiert wiederkehrenden Rhythmus erhalten sie einen zyklischen Input durch einen Schrittmacher, der in den Nuclei suprachiasmatici des Hypothalamus lokalisiert ist. Dessen rhythmischer Output wird wiederum täglich über nonvisuelle Photorezeptoren der Augen mit dem äußeren Hell-Dunkel Rhythmus synchronisiert.

Der optimale Zeitpunkt eines qualitativ gut ausgeprägten und ausreichend langen Schlafes ist durch das circadiane System im Sinne eines circadianen Schlafdruckes vorbestimmt. Ist der circadiane Schlafdruck abgeschwächt (bei alten Menschen und besonders bei der Demenz) kommt es zu einem polyzyklischen Schlafmuster mit mehreren Schlaf- bzw Wachphasen pro 24 Stunden. Ist der Rhythmus verschoben, resultiert ein Abend- oder Morgentyp (Morgentief respektive Früherwachen). Kurzfristige Verschiebungen der Phase der inneren Uhr wie beim Jet-Lag führen zu Kopfschmerz, gastrointestinalen Beschwerden, kognitiven Einbussen, Befindlichkeitsstörungen und Schlafstörungen. Leben in einer "modernen Gesellschaft" bedingt häufig ein ständiges Verschieben des Rhythmus, woraus ein Dauer-Jet-Lag resultiert. Nachgewiesene Konsequenzen sind z.B. Schlafstörungen und eine erhöhte Mortalität und Morbidität für kardiale Erkrankungen.

Schwerpunkte der Arbeitsgruppe in Bezug auf circadiane Rhythmusstörungen werden sein: Die Entwicklung neuer diagnostischer Methoden; die therapeutische Beeinflussung durch den gezielten Einsatz von z.B. Licht und Melatonin; die Erforschung gesundheitlicher Folgen von Schichtarbeit sowie Erarbeitung von Richtlinien zu deren Prävention.

Bestehende Verbund-Projekte
Die an der SIESTA Group Schlafanalyse GmbH (www.thesiestagroup.com) beteiligten klinischen und technischen Wissenschaftler haben in dem von der EU geförderten Biomed II Projekt SIESTA (BMH4-CT97-2040) die weltweit größte Datenbank zu Polysomnographie, Aktometrie und Psychometrie gesunder Probanden im Alter zwischen 20 und 90 Jahren erhoben. Wesentlicher Bestandteil der Arbeit der Gruppe ist es, einen neuen Standard zur computergestützten Analyse von Biosignalen des Schlafes zu erarbeiten. Die Methode soll eine objektive und reliable Darstellung von in Polysomnographien gemessenen Biosignale ermöglichen.

Unter der Leitung von Herrn Dr. Kunz plant die Arbeitsgruppe Chronobiologie der DGSM (Deutsche Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin) ein Verbundprojekt zur Entwicklung und Validierung eines Circadian Sleep Propensity Index. Beteiligt sind bisher neun universitäre und außeruniversitäre Einrichtungen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz. Ein solcher Index soll es ermöglichen, die Funktionalität des circadianen Systems aus der Routine-Polysomnographie abzuschätzen und circadiane Rhythmusstörungen zu objektivieren. Übergeordnetes Ziel des Projektes ist es, durch die Einführung dieses in der Praxis anwendbaren diagnostischen Mittels dem Gebiet der Klinischen Chronobiologie neue Impulse zu geben.

Ausgewählte Literatur der Arbeitsgruppe

Kunz D, Mahlberg R, Müller C, Tilmann A, Bes F. (2004)
Melatonin in patients with reduced REM sleep duration:
A randomized controlled trial. J Clin Endocrinol Metab 89(1):128-34.

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Chronobiotic protocol and circadian sleep propensity index: New tools for clinical routine and research on melatonin and sleep.
Pharmacopsychiatry 37(4):139-45.

Mahlberg R, Kunz D, Sutej I, Kühl KP, Hellweg R. (2004)
Melatonin treatment of day-night rhythm disturbances and sundowning in Alzheimer`s disease: An open-label pilot study using actigraphy.
J Clin Psychopharmacol 24(4):456-9.

Danker-Hopfe H, Kunz D, Gruber G, Klösch G, Lorenzo JL, Himanen SL, Kemp B, Penzel T, Röschke J, Dorn H, A Schlögl A, Trenker A, Dorffner G. (2004)
Interrater reliability (IRR) between scorers from eight european sleep labs in subjects with different sleep disorders. J Sleep Res. 13(1):63-69

Kunz D, Mahlberg R (2004)
Melatonin: A Chronobiotic that not only Shifts Rhythms.
In: Melatonin: Biological Basis of its Function in Health and Disease. Pandi SR, Cardinali D eds. Eurekah.com

Schmitz S, Heidenreich JO, Platzek I, Kunz D, Mahlberg R, Wolf KJ.
Computed tomography of the human pineal gland for study of the sleep-wake rhythm: Reproducibility of a semi-quantitative approach – submitted

Mahlberg R, Tilmann A, Salewski L, Kunz D.
Melatonin and age: A normative data set - submitted

Kunz D, Bes F (2001)
Exogenous melatonin in periodic limb movement disorder:
An open clinical trial and a hypothesis. Sleep 24:183-187.

Klösch G, Kemp B, Penzel T, Schlögl A, Rappelsberger P, Trenker E, Gruber G, Zeitlhofer J, Saletu B, Herrmann WM, Himanen SL, Kunz D, Barbanoj M, Röschke J, Värri A, Dorffner G (2001)
The SIESTA project polygraphic and clinical database.
IEEE Eng Med Biol Mag 20:51-7.

Kunz D, Herrmann WM (2000)
Sleep-wake cycle, sleep related disturbances and sleep disorders:
A chronobiological approach.
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Kunz D, Bes F (1999)
Melatonin as a therapy in RBD patients: An open-labelled pilot-study on the possible influence of melatonin on REM-sleep regulation.
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Kunz D, Schmitz S, Mahlberg R, Mohr A, Stöter C, Wolf KJ, Herrmann WM (1999)
A new concept for melatonin deficit: On pineal calcification and melatonin excretion. Neuropsychopharmacol 21:765-772.

Schlögl A, Kemp B, Penzel T, Kunz D, Himanen SL, Värri A, Dorffner G, Pfurtscheller G (1999)
Quality control of polysomnographic sleep data by histogram and entropy analysis. Clin Neurophysiol 110:2165-2170.

Kunz D, Bes F, Schlattmann P, Herrmann WM (1998)
On pineal calcification and its relation to subjective sleep perception: A hypothesis driven pilot-study. Psychiatry Res Neuroimaging 82:187-191.

Kunz D, Bes F (1997)
Melatonin effects in a patient with severe REM-sleep behavior disorder: Case report and theoretical considerations.
Neuropsychobiology 36:211-214.

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