Forscher der Universität Bonn haben dieses Verhalten bei der australischen Springspinne Portia fimbriata untersucht. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Erstmals konnten sie anhand mehrerer Experimente bestätigen, dass Spinnen einen regulierten Schlaf besitzen. Besonders auffällig ist der Wechsel zwischen ruhigen Schlafabschnitten und kurzen Phasen mit unwillkürlichen Bewegungen.

Die australische Springspinne schläft über 10 Stunden

Die untersuchte Springspinne ist ausgewachsen ungefähr so groß wie eine Ein-Euro-Münze. Sie lebt in Australien und jagt vor allem andere Spinnen. Dabei nutzt sie raffinierte Strategien: Beispielsweise erzeugt sie Vibrationen, die ein gefangenes Insekt nachahmen. Damit lockt sie andere Spinnen aus ihren Verstecken. Ihr ausgeprägtes Lernvermögen macht die Art für die Erforschung des Schlafes besonders interessant.

Um ihr Verhalten während der Nacht zu untersuchen, zeichneten die Biologen die Tiere mit Infrarotkameras auf. Tagsüber waren die Spinnen aktiv, nachts suchten sie einen Ruheplatz auf. Dort nahmen sie eine charakteristische Körperhaltung ein und blieben weitgehend bewegungslos. Im Durchschnitt dauerte dieses nächtliche Ruhefenster 10,7 Stunden. Allerdings umfasst dieser Zeitraum möglicherweise auch kurze Wachphasen.

Auch Spinnen durchlaufen zwei unterschiedliche Schlafphasen

Während der Nachtruhe wechselten sich längere bewegungsarme Abschnitte mit kurzen Phasen auffälliger Aktivität ab. Die Tiere bewegten ihre Netzhaut, zuckten mit den Beinen oder krümmten einzelne Gliedmaßen. Diese Bewegungsmuster ähneln äußerlich dem REM-Schlaf des Menschen. REM steht für „Rapid Eye Movement“, also schnelle Augenbewegungen. Beim Menschen tritt diese Schlafphase besonders häufig in Verbindung mit lebhaften Träumen auf.

Bei zehn beobachteten Spinnen registrierten die Wissenschaftler insgesamt 109 REM-ähnliche Episoden. Pro Tier und Nacht waren es durchschnittlich etwa elf solcher Phasen. Jede dauerte rund 83 Sekunden. Die erste Episode trat im Mittel ungefähr vier Stunden nach Beginn der Nachtruhe auf. Allerdings unterschieden sich die Tiere teilweise erheblich. Ob Spinnen während dieser Phasen tatsächlich träumen, bleibt aber ungeklärt.

Schläfrige Spinnen reagieren deutlich langsamer

Ein weiteres Experiment sollte klären, ob die regungslosen Tiere tatsächlich schlafen oder lediglich ausruhen. Dafür setzten die Forschenden 30 Spinnen in unterschiedlichen Zuständen einem akustischen Reiz aus. Im Wachzustand reagierten die Tiere durchschnittlich nach 1,69 Sekunden. Während längerer bewegungsloser Phasen benötigten sie 2,71 Sekunden. In REM-ähnlichen Zuständen verlängerte sich die Reaktionszeit auf 4,27 Sekunden.

Vier von zehn Spinnen reagierten während einer REM-ähnlichen Phase innerhalb des zehnsekündigen Testzeitraums überhaupt nicht. Im Wachzustand reagierten sie dagegen wieder sofort. Die verminderte Reaktionsbereitschaft liefert einen wichtigen Hinweis auf echten Schlaf. Denn schlafende Tiere nehmen äußere Reize zwar weiterhin wahr, reagieren darauf aber häufig langsamer. Der Unterschied zwischen gewöhnlicher Ruhe und REM-ähnlichen Phasen war im Versuch statistisch allerdings nicht eindeutig abgesichert.

Nach einer gestörten Nacht gleichen die Spinnen ihren Schlafmangel aus

Besonders aufschlussreich waren Versuche mit unterbrochener Nachtruhe. Die Wissenschaftler störten den Schlaf der Springspinnen mithilfe von Fruchtfliegen. Anschließend beobachteten sie, wie sich ihr Verhalten veränderte. Tatsächlich verlängerte sich das gesamte Ruhefenster nach der Störung um 8,5 Prozent.

Nach einer gestörten Nacht traten die REM-ähnlichen Schlafphasen mehr als doppelt so häufig auf. Die einzelnen Phasen dauerten jedoch ungefähr genauso lange wie zuvor. Insgesamt verbrachten die Spinnen dadurch knapp 80 Prozent mehr Zeit in diesem besonderen Schlafzustand. Die Forscher sprechen von einem „Schlaf-Rebound“, also einer Ausgleichsreaktion auf fehlenden Schlaf. Dass die Tiere ihre Ruhezeiten nach einer Störung anpassen, spricht für eine aktive Regulation ihres Schlafbedarfs.

Was im Gehirn schlafender Spinnen passiert, bleibt unklar

Bereits 2022 hatten Forscher bei einer anderen Springspinnenart Bewegungen entdeckt, die an den REM-Schlaf von Wirbeltieren erinnern. Allerdings fehlten damals experimentelle Belege für einen umfassend regulierten Schlafzustand. Die aktuellen Ergebnisse schließen diese Lücke zumindest auf der Verhaltensebene. Die Bonner Biologen konnten damit nachweisen, dass Spinnen tatsächlich schlafen und dabei zwischen zwei unterschiedlichen Schlafphasen wechseln.

Welche Vorgänge dabei im Nervensystem ablaufen, ist weiterhin offen. Die Forscher konnten die Gehirnaktivität der Tiere nicht messen. Auch mögliche Verbindungen zwischen Schlafphasen, Gedächtnis und Lernfähigkeit sind bislang unbewiesen. Künftige Untersuchungen sollen deshalb klären, welche Aufgaben die verschiedenen Schlafzustände erfüllen. Außerdem interessiert die Wissenschaftler, wie künstliches Licht und andere Umweltveränderungen den Schlaf von Spinnen beeinflussen.

Kurz zusammengefasst:

• Spinnen schlafen tatsächlich: Sie durchlaufen verschiedene Schlafphasen, darunter einen REM-ähnlichen Zustand mit Augenbewegungen und Muskelzuckungen.
• Ihr Schlaf ähnelt in manchen Merkmalen dem menschlichen Schlaf: Während der Ruhe reagieren Spinnen langsamer oder gar nicht auf äußere Reize.
• Spinnen holen fehlenden Schlaf nach: Nach einer gestörten Nacht verbringen sie knapp 80 Prozent mehr Zeit in REM-ähnlichen Schlafphasen, deren genaue Funktion noch ungeklärt ist.

Übrigens: Noch immer werden neue Spinnenarten entdeckt. In Laos’ Kalksteinhöhlen fanden Forscher neun bisher unbekannte Tiere, darunter eine augenlose Art und Exemplare mit ungewöhnlicher Brutpflege. Mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Daniela C. Rößler

Bei knapp 96.000 Menschen war ein Unterschied von 47,6 Minuten REM-Schlaf mit einem 46 Prozent niedrigeren späteren Demenzrisiko verbunden. Auch bei Alzheimer, Parkinson und mehreren Herzkrankheiten fanden die Forscher deutliche Zusammenhänge. Ihre Auswertung im Fachjournal PLOS Medicine legt damit nahe: Für die Gesundheit zählt offenbar nicht nur, wie lange wir schlafen, sondern auch, wie sich die Nacht auf ihre einzelnen Schlafphasen verteilt.

Beim Zusammenhang zwischen REM-Schlaf und Demenz verglichen die Wissenschaftler Menschen mit unterschiedlich langen REM-Phasen. Die 47,6 Minuten entsprechen dabei dem Abstand zwischen dem unteren und oberen Viertel der gemessenen Werte. Daraus lässt sich nicht ableiten, dass 47 zusätzliche Minuten REM-Schlaf das Demenzrisiko um 46 Prozent senken. Die Studie beschreibt einen statistischen Zusammenhang, keine nachgewiesene Ursache.

Mehr REM-Schlaf hängt mit 83 Krankheiten zusammen

Für die Untersuchung trugen 95.559 Teilnehmer sieben Tage lang einen Bewegungssensor am Handgelenk. Das Deep-Learning-Verfahren SleepNet schätzte daraus REM-, Tief- und Leichtschlaf sowie die gesamte Schlafdauer. Danach wurden die Gesundheitsdaten im Mittel 8,9 Jahre lang verfolgt.

Beim REM-Schlaf fanden die Wissenschaftler nach strenger statistischer Korrektur Zusammenhänge mit 83 Erkrankungen aus zwölf Krankheitsgruppen. Mehr REM-Schlaf ging dabei durchgehend mit einem geringeren Risiko einher. Neben Demenzen betraf das unter anderem Herz-Kreislauf- und neurologische Erkrankungen.

Ein Unterschied von 47,6 Minuten REM-Schlaf war unter anderem mit folgenden relativen Risiken verbunden:

• Parkinsonismus: rund 80 Prozent niedrigeres Risiko
• Demenz: 46 Prozent niedrigeres Risiko
• Alzheimer: 31 Prozent niedrigeres Risiko
• Herzinsuffizienz: 26 Prozent niedrigeres Risiko
• Vorhofflimmern: 17 Prozent niedrigeres Risiko

Bei Parkinson-ähnlichen Erkrankungen ist der Unterschied besonders groß

Noch stärker als bei Demenz war der Zusammenhang mit Parkinson-ähnlichen Erkrankungen. Menschen mit mehr REM-Schlaf hatten in der Auswertung ein rund 80 Prozent niedrigeres Risiko. Bei Multipler Sklerose lag der Unterschied bei 52 Prozent. Auch Herzkrankheiten traten bei Menschen mit längeren REM-Phasen seltener auf.

Auch der Tiefschlaf hing mit der späteren Gesundheit zusammen. Ein Unterschied von 47,5 Minuten war mit einem geringeren Risiko für sieben Erkrankungen verbunden. Dazu gehörten Typ-2-Diabetes, schwere Depressionen, Schlafapnoe und Parkinson.

Sechs bis acht Stunden Schlaf schneiden häufig am günstigsten ab

Auch die gesamte Schlafdauer hing mit zahlreichen Erkrankungen zusammen. Für 86 Krankheitsbilder verlief der Zusammenhang nicht geradlinig. Bei 69 davon lag der statistisch günstigste Bereich zwischen sechs und acht Stunden Schlaf pro Nacht.

Für Demenzen errechneten die Wissenschaftler das niedrigste Risiko bei rund 7,5 Stunden Schlaf. Bei Typ-2-Diabetes waren es etwa 7,3 Stunden, bei chronischen Nierenerkrankungen rund 7,1 Stunden.

Besonders ungünstig schnitt sehr kurzer Schlaf ab. Menschen mit weniger als fünf Stunden Schlaf hatten im Vergleich zur Gruppe mit sechs bis acht Stunden bei 37 Erkrankungen ein erhöhtes Risiko. Dazu gehörten verschiedene Herz-Kreislauf-, Stoffwechsel- und neurologische Erkrankungen.

Wieviel Stunden Schlaf den höchsten REM-Anteil enthalten

Die Schlafdauer beeinflusste zugleich die Zusammensetzung der Nacht. Menschen mit sechs bis acht Stunden Schlaf hatten im Durchschnitt den höchsten Anteil an REM-Schlaf. Er lag bei 22,2 Prozent. Außerdem schliefen sie regelmäßiger und verbrachten nach dem Einschlafen weniger Zeit wieder wach als Kurzschläfer.

Der Zusammenhang mit REM blieb auch bestehen, nachdem die gesamte Schlafdauer rechnerisch berücksichtigt worden war. Ein höherer REM-Anteil hing dann noch mit einem geringeren Risiko für 54 Erkrankungen zusammen. Ein größerer Anteil an Leichtschlaf war dagegen mit einem höheren Risiko für 28 Krankheitsbilder verbunden.

Bewegungssensoren erkennen Schlafphasen nur annähernd

Die Schlafstadien wurden nicht mit Hirnströmen in einem Schlaflabor gemessen. SleepNet leitete sie aus Bewegungsdaten am Handgelenk ab. Im Vergleich mit einer Polysomnografie unterschätzte das Verfahren die REM-Dauer im Durchschnitt um 17,1 Minuten. Die Übereinstimmung bei der Einteilung der Schlafphasen bezeichneten die Autoren als moderat.

Auch frühe, noch unerkannte Erkrankungen könnten den Schlaf bereits verändert haben. Um diesen Effekt abzuschwächen, wiederholten die Wissenschaftler ihre Berechnungen mit einem Abstand von zwei Jahren zwischen Schlafmessung und Diagnose. Danach blieben 95 der ursprünglich 156 besonders robusten Zusammenhänge statistisch signifikant.

Sieben Tage Schlaf stehen für fast neun Jahre Gesundheitsdaten

Hinzu kommt die kurze Messdauer. Sieben Tage können langfristige Schlafgewohnheiten nur begrenzt abbilden. Außerdem waren 96,9 Prozent der Teilnehmer weiß. Die UK Biobank enthält überdurchschnittlich viele gesündere und sozioökonomisch besser gestellte Menschen. Die Ergebnisse lassen sich deshalb nicht ohne Weiteres auf jede Bevölkerungsgruppe übertragen.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen, dass sowohl die Schlafarchitektur als auch die Schlafdauer mit dem Krankheitsrisiko verbunden sind“, fassen die Autoren die Studienergebnisse zusammen. Für Menschen mittleren und höheren Alters lag der Bereich mit dem niedrigsten Risiko bei vielen Erkrankungen zwischen sechs und acht Stunden Schlaf.

Kurz zusammengefasst:

• Bei 95.559 Menschen war mehr REM-Schlaf mit einem geringeren Risiko für zahlreiche Erkrankungen verbunden, darunter Demenz, Alzheimer und Parkinson.
• Ein Unterschied von 47,6 Minuten REM-Schlaf ging mit einem 46 Prozent niedrigeren relativen Demenzrisiko einher; ein ursächlicher Schutz ist damit nicht bewiesen.
• Für viele Erkrankungen lag der statistisch günstigste Bereich bei sechs bis acht Stunden Schlaf, wobei auch Schlafphasen und Schlafqualität eine Rolle spielten.

Übrigens: Nicht nur die Schlafphase, auch Bewegung, Schlafdauer und langes Sitzen hängen mit dem Demenzrisiko zusammen. Welche drei Alltagsgewohnheiten besonders auffallen, mehr dazu in unserem Artikel.

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