Forschende der Charité–Universitätsmedizin Berlin haben entschlüsselt, wie das Gehirn von Taufliegen im Schlaf visuelle Reize filtert, um Ruhephasen zu ermöglichen, aber dennoch auf Gefahren reagieren zu können. Demnach kann das Fliegengehirn aktivierende und hemmende Netzwerke rhythmisch koordinieren, so dass starke Seh-Reize das Tier wecken können.
Schlaf ist für nahezu alle Tiere essenziell, dient der Regeneration und bei vielen Arten auch der Gedächtnisbildung. Unklar war bisher, wie Organismen Reize im Schlaf herunterregeln, um sich zu erholen, aber wachsam genug bleiben, um auf Bedrohungen zu reagieren. Die Forschenden untersuchten dies an Taufliegen, deren kleines Gehirn sich ideal für neurologische Studien eignet. Sie entdeckten, dass das Fliegengehirn im Schlaf einen Filtermechanismus nutzt, der visuelle Reize unterdrückt, aber starke Stimuli durchlässt – vergleichbar mit einem angelehnten Fenster, das bei starkem Windstoß aufspringt.
Abends, gesteuert durch die innere Uhr, werden die Fliegen müde, und es entstehen langsame, synchrone elektrische Wellen, sogenannte Slow Waves, in zwei Hirnnetzwerken, die Seh-Reize mit Bewegungen verknüpfen. Ein Netzwerk aktiviert, das andere hemmt die Reizverarbeitung. Bei gleichzeitiger Aktivität dominiert das hemmende Netzwerk, wodurch die Fliege ihre Umgebung ausblendet und einschläft. Die rhythmischen Schwankungen der Slow Waves, bei denen die elektrische Spannung der Nervenzellen pro Sekunde auf- und abschwingt, schaffen jedoch kurze Zeitfenster, in denen starke Reize die Hemmung überwinden können. So bleibt die Fliege in der Lage, auf intensive visuelle Stimuli zu reagieren und aufzuwachen.
Die Forschenden vermuten, dass dieser Mechanismus Parallelen zum menschlichen Schlaf aufweisen könnte, da auch dieser von Slow Waves geprägt ist. Beim Menschen filtert der Thalamus Reize und fungiert als rhythmischer Taktgeber, was auf ein möglicherweise universelles Prinzip des Schlafs hindeutet. Weitere Studien sollen klären, ob diese Erkenntnisse auf komplexere Organismen übertragbar sind.
Originalpublikation
Raccuglia D, Suárez-Grimalt R et al. Network synchrony creates neural filters promoting quiescence in Drosophila. Nature 2025 Aug 20. doi: 10.1038/s41586-025-09376-2
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