02.08.2018

Long Term Study of Children Learning While Sleeping

Those who sleep well, learn better. This has now been confirmed by a long-term study of students. Specifically, Salzburg sleep researchers, led by Kerstin Hödlmoser, found in an 8-year comparison that a certain brain wave pattern plays a key role in consolidating information during sleep.

Schüler, bei denen sich die sogenannten „schnellen Schlafspindeln“ vom Kindes- bis zum Jugendalter stärker entwickeln, zeigen deutlich bessere Gedächtnisleistungen. Sie konnten sich vokabelähnliche Wortpaare leichter merken. Die schnellen Schafspindeln scheinen demnach ein biologischer Marker für eine erfolgreiche Gedächtniskonsolidierung zu sein. Begünstigt werden sie durch einen erholsamen Schlaf. Die vom FWF geförderte Studie wurde Ende Mai 2018 vom Journal „Developmental Science“  akzeptiert.  Ende Mai 2018 trat Hödlmoser im Rahmen des Fulbright Programms einen Forschungsaufenthalt an der renommierten University of California, Berkeley, an.

Was wir tagsüber lernen, muss erst im Schlaf gefestigt werden. Damit das Wissen im Kopf bleibt, ist also der richtige Schlaf entscheidend. Im Schlaf wird Gelerntes vom Kurzzeitgedächtnis in das Langzeitgedächtnis umstrukturiert, Experten sprechen von Gedächtniskonsolidierung. Was genau aber passiert während dieser Gedächtniskonsolidierung, die vor allem im Schlaf stattfindet?  

Ein zentraler Mechanismus sind die sogenannten Schafspindeln. Das sind periodisch auftretende, ungefähr eine Sekunde lang andauernde Hirnstrommuster, die vor allem im Leichtschlaf (Non-REM Schlafstadium 2) vorkommen. Es handelt sich um Gehirnschwingungen in einem Frequenzbereich zwischen 11 und 16 Hertz. Während der Zeit ist das Gehirn völlig mit sich selbst beschäftigt und speichert Neues ins Gedächtnis ab. Schlafspindeln heißen sie deshalb, weil sie ein Muster bilden, das im EEG (Elektroenzephalogramm) so ausschaut wie eine Wollspindel aus dem Märchen „Dornröschen“. Die Universität Salzburg ist ein Hotspot der Schlafspindelforschung. Salzburger Schlafforscher waren weltweit unter den ersten, die die Schlafspindeln bei Kindern untersucht haben.

Im Jahr 2008 hat ein Team um Kerstin Hödlmoser vom Zentrum für kognitive Neurowissenschaft bzw. dem Labor für Schaf-, Kognition und Bewusstseinsforschung im Rahmen eines FWF-Hertha-Firnberg-Projekts mit 67 Salzburger Mädchen und Buben im Alter zwischen 8 und 10 Jahren (3. und 4. Volksschulklasse) eine Studie zum Zusammenhang zwischen Schlafspindeln und Gedächtnisleistung durchgeführt. Dieselben Kinder wurden nun acht Jahre später wieder getestet. 36 machten erneut mit. „Bisher gibt es in der Schlafforschung fast nur Querschnittstudien, das heißt eine oder mehrere Personen werden eine Nacht oder mehrere Nächte lang beobachtet. Das ergibt Momentaufnahmen. Wir aber haben ein- und dieselben Kinder über einen langen Zeitraum beobachtet, von 2008 bis 2016. Das zeigt ein interessantes Verlaufsbild.“  

Hödlmoser erklärt das Studiendesign: „Bei unserem zweiten Messzeitpunkt 2016 wurde alles genauso gemacht wie bei unserem ersten Messzeitpunkt 2008. Wir haben die inzwischen pubertären bzw. nachpubertären Kinder zu Hause besucht. Drei Mal. Wir haben sie mit einem ambulanten EEG verkabelt und mit ihnen in ihrer gewohnten Umgebung Wortpaare gelernt. Das ist so ähnlich wie Vokabellernen. Am nächsten Tag haben wir die Jugendlichen wieder getroffen und abgeprüft.“ 

Und was ist ein Kernergebnis der Langzeitstudie? Man müsse unbedingt zwischen zwei Arten von Schlafspindeln differenzieren, den schnellen und den langsamen, sagt Hödlmoser. Für die Gedächtniskonsolidierung kommt es insbesondere auf die schnellen Schlafspindeln an. Das sind Gehirnschwingungen im Frequenzbereich zwischen 13 und 15 Hertz. Mädchen und Buben, die vom Kindes- bis zum Jugendalter eine stärkere Entwicklung der schnellen Spindelaktivität aufweisen, tun sich bei Lernaufgaben leichter. Sie merken sich Wortpaare besser, hat die Studie gezeigt. Wobei die Gedächtnisleistung eine recht stabile Eigenschaft ist. „Die schnellen Schlafspindeln scheinen ein biologischer Marker zu sein für das Gedächtnis und die Einspeisung von neu gelernten Informationen. Die langsamen Spindeln hingegen, die sich in einem Frequenzbereich von 11 bis 13 Hertz bewegen, beziehen sich nicht auf Lerninhalte, sondern auf allgemeine kognitive Fähigkeiten“, resümiert Hödlmoser.

Doch wie kann man sich erklären, dass gerade die schnellen Spindeln eine gute Merkfähigkeit bewirken? „Die schnellen Schlafspindeln sorgen dafür, dass die Kommunikation innerhalb des Gehirns besser funktioniert. Sie entstehen im thalamo-kortikalen Kreislauf, und wenn dieser Kreislauf, diese Vernetzung gut funktioniert, funktioniert auch die Gedächtnisbildung im Schlaf besser,“ so Hödlmoser.  

Bleibt die Frage, ob sich die schnellen Schlafspindeln gezielt fördern lassen? „Teilweise ist die Entstehung der Schlafspindeln genetisch bedingt, im Babyalter gibt es noch kaum schnelle Schlafspindeln, im Jugendalter reifen sie aus. Begünstigt werden sie aber ganz klar durch eine gute Schafarchitektur, das heißt durch einen erholsamen Schlaf. Nicht so wichtig ist, wann ich schlafe und wie lange ich schlafe. Jedes Kind und jeder Mensch hat ein unterschiedliches Schlafbedürfnis, das meist zwischen 6 und 10 Stunden liegt. Man kann die Schlafspindeln nicht gezielt steigern, aber damit sie auftreten, ist ein ungestörtes Einschlafmoment wichtig.“  Auch ein kurzes Mittagschläfchen kann, wie Studien zeigen, der Gedächtniskonsolidierung zuträglich sein.

Hinderlich für problemloses Einschlafen und damit für die Gedächtniskonsolidierung ist hingegen, sich unmittelbar vor dem Zubettgehen intensiv mit dem Smartphone zu beschäftigen. Nicht nur, dass das oft emotional aufregt, sondern die starken Blauanteile des Lichts, mit dem Leuchtdioden diese Geräte beleuchten, sind auch wahre Schlafräuber. Blaulicht signalisiert nämlich der inneren Uhr, dass es Tag ist. Es unterdrückt das Hormon Melatonin das den Körper zur Ruhe kommen lässt. In einer neuen Studie plant Kerstin Hödlmoser elektrophysiologisch zu untersuchen, wie sich die Handynutzung in den letzten zwei Stunden vor dem Zubettgehen auf die Schlafspindeln und die Gedächtniskonsolidierungsleistung bei Jugendlichen auswirkt.  

Ende Mai 2018 hat sich Hödlmoser an der Universität Salzburg erfolgreich habilitiert und trat im Rahmen des renommierten Fulbright Programms einen viermonatigen Forschungsaufenthalt bei Professor Matthew Walker an der University of California, Berkeley an. Matthew Walker ist ein Pionier in der Schlafforschung. Hödlmoser wird mit ihm gemeinsam zum Thema Schlaf und motorisches Lernen forschen und eine Kollaboration aufbauen.  

Frau Hödlmoser ist während ihres Forschungsaufenthalts in Berkeley gut per Skype und Telefon und sowieso per Email erreichbar (skypename: schlafkerst, phone: 01 (510) 502 8827; whatsapp: 0043 650 5983523; Email: kerstin.hoedlmoser@sbg.ac.at)

Publikation: Hahn, M., Joechner, A., Roell, J., Schabus, M., Heib, D.P.J., Gruber, G., Peigneux, P. Hödlmoser, K. (accepted).. Developmental Changes of Sleep Spindles and their Impact on Sleep-Dependant Memory Consolidation and General Cognitive Abilities. Developmental Science.  

Fotonachweis: Kolarik

HR Mag. Gabriele Pfeifer

Leitung Public Relations

Tel: 0662 8044 2435

E-mail to HR Mag. Gabriele Pfeifer

  • News
    With Alexandra Föderl Schmid, Israel correspondent of the Süddeutsche Zeitung, and Marko Feingold, President of the Jewish Community Salzburg, on the occasion of his 106th birthday.
    In 2019, the University of Salzburg, under the leadership of the European University Institute in Florence, collaborated with euandi euandi (EU-and-I), a pan-European online help that gives European citizens an overview of the political positions of the national parties in the 28 Member States.
    On 27 April, Ass. Prof. i. R. Dr. Reinhard Rublack passed away. Reinhard Rublack came in the pioneering phase of the University of Salzburg as a graduate theologian (studies, inter alia, Rudolf Bultmann) with Professor Rudolf Gönner from Saarbrücken to the (then) Institute for Education. As early as 1970 he completed his second degree with the interdisciplinary humanities dissertation on "The educational political trend of the 'Salzburger Intelligenzblatt' 1784 - 1806."
    In the fall of last year, our university passed the "college and family" audit. In January, the Federal Minister for Women, Families and Youth, Dr. Juliane Bogner-Strauß, recognized the certification of the PLUS as a family-friendly university.
    The Kurt-Zopf-Förderpreis 2018 was awarded on Wednesday, 24 April, 2019, to the plant ecologist, Stefan Dötterl, the sleep researcher, Manuel Schabus, and the mathematician, Wolfgang Trutschnig. The Salzburg scientists each received prize money of € 5,000 for their outstanding publications.
    International Workshop - HARTMUT STÖCKL & JANA PFLAEGING - English & Applied Linguistics / Department of English and American Studies – 23rd and 24th of May, 2019, UniPark Nonntal 1.009.
    The Botanical Garden invites you to a free guided tour! Meeting point: Entrance to the Botanical Garden. Duration: approximately one hour. The tour takes place regardless of the weather. Botanical Garden, Hellbrunnerstrasse 34.
    PD Dr. Dominik Martin-Creuzburg will give a lecture on "Essential lipids in aquatic food webs: nutritional requirements, physiological constraints, and trophic transfer" on 24 May, 2019, at 14:00 in Hörsaal 421 of the NW Faculty. The Department of Life Sciences invites you to attend!
    Thanks to a generous legacy on the part of Herrn Kurt Zopf, the University of Salzburg is endowing the €10,000.00 Kurt Zopf Prize for habilitated members of organizational units of the University, which include the fields of Humanities, Cultural and / or Social Sciences, Law or Theology.
    What is a successful life? The encounter with the unconventional grandmother, who is believed to be dead, and who lives in a hidden house in the middle of the forest, brings a young woman to unexpected discoveries that turn her life upside down. (Picus Verlag)
    It's that time again, on 29 May, 2019, the concert of the University Orchestra will take place for this semester. We look forward to seeing you!
    29 MAY: Dirk ROSE (Innsbruck): "Ich bin Dynamit" - NIETZSCHE als Polemiker // PUBLIC LECTURE SERIES // 6 March to 26 June, 2019, every Wednesday, 18.00-19.30h, at the Unipark Nonntal // www.wk.sbg.ac.at/de/kunstpolemik
    Guest Lecture on Ancient History, Archaeology and Mycenaology, A City of Stones. The topography of the Athenian inscriptions, Dr. Irene Berti, Pädagogische Hochschule Heidelberg, Monday, 3 June, 2019, 18:30 s.t., Residenzplatz 1/4, SR. 1.42.
    The Botanical Garden invites you to a free guided tour! Meeting point: Entrance to the Botanical Garden. Duration: Approximately one hour. The tour takes place in all weather conditions. Botanical Garden, Hellbrunnerstrasse 34.
    6 June, Katharina PRAGER: Der Zeitkämpfer KARL KRAUS – polemische und satirische Praktiken in der Ersten Republik // 12 June, Uta DEGNER: Literatur als „Kampfgas“. Polemik als produktives Prinzip bei ELFRIEDE JELINEK // 19 June, Daniel FULDA: Polemik im Dienst der guten Sache? ROBERT MENASSES Hallstein-Zitate und der Streit über die europäische Einigung // 26 June, Herwig GOTTWALD: Der Kampf um die Gesinnungsästhetik. CHRISTA WOLF und der deutsch-deutsche Literaturaturstreit.
    The 32nd Session of the Peace Psychology Forum on "Flight, Migration, Xenophobia and Racism" 14 -16 June, 2019, University of Salzburg, Unipark Nonntal.
    The continuing education offer for committed teachers and interested parties in the new compact conference format in the Großen Universitätsaula Salzburg. Register now and learn how to make children and adolescents feel secure!
  • Veranstaltungen
  • 23.05.19 Praxisseminar Sozialversicherung - 15 Jahre Verordnung 883/2004 - aktuelle Fragen
    23.05.19 Some Diophantine problems connected to binary recurrences
    23.05.19 Joshua Bell und Andrew Manze
    23.05.19 Shona Skulpturen, Kunst aus Simbabwe im Botanischen Garten
    23.05.19 On defensive thoughts and hostile actions - How motivated processes within and between groups may help explain the rise of populist parties, the “refugee crisis”, and “alternative facts”
    23.05.19 Vortrag: "Good people or good laws - Philosophy and the fight against corruption in Kenya"
    23.05.19 Moderne Forensische Sprecher-Erkennung: Speech Science im Dienst von Polizei und Justiz
    24.05.19 Essential lipids in aquatic food webs: nutritional requirements, physiological constraints, and trophic transfer
    26.05.19 Streifzug durch den Garten
    26.05.19 Shona Skulpturen, Kunst aus Simbabwe im Botanischen Garten
    28.05.19 Romanlesung mit Thomas Sautner „Großmutters Haus“
    29.05.19 Personalisierung und Digitalisierung als Beispiele aktueller Trends in der Psychotherapieforschung
    29.05.19 „Ich bin Dynamit“ – Nietzsche als Polemiker
    29.05.19 Sprachwandel R/Evolution von unsichtbarer Hand ?
    29.05.19 Konzert des Universitätsorchesters Salzburg
  • Alumni Club
  • PRESS
  • Uni-Shop
  • University of Salzburg's facebook site University of Salzburg's twitter site University of Salzburg's instagram site University of Salzburg's flickr site University of Salzburg's vimeo site