Den Winter verbringen sie in ihrem Bau, im Frühjahr zeigen sie sich wieder. Wer sich dieses Tierleben vorstellt, denkt vielleicht: „Monatelang schlafen zu können, wäre doch angenehm.“ Doch die Winterschlafforschung zeigt Vorgänge, die kaum zu einem ausgedehnten Nickerchen passen. So kann Schlaf erneut auftreten, nachdem ein Tier seine normale Körpertemperatur wieder erreicht hat.
Entscheidend ist weniger, wie lange das Tier geschlafen hat, als vielmehr, wie viel Energie sein Körper verbraucht hat. Um eine Jahreszeit mit knappem Nahrungsangebot zu überstehen, verändern Winterschläfer die Regulation ihres Stoffwechsels und ihrer Körpertemperatur erheblich. Ein Vergleich von Bären und kleinen Säugetieren zeigt, dass es dafür unterschiedliche Wege gibt.
Was muss man messen, um Schlaf von einem abgesenkten Stoffwechsel zu unterscheiden?
Geschlossene Augen und ein regloser Körper verraten noch nicht, in welchem Zustand sich ein Tier befindet. In der Schlafforschung werden unter anderem Hirnströme gemessen, um REM-Schlaf und Non-REM-Schlaf zu unterscheiden. Bei der Erforschung des Winterschlafs sind dagegen die anhand des Sauerstoffverbrauchs geschätzte Stoffwechselrate, die Körpertemperatur und die Herzfrequenz besonders wichtig.
Der mit dem Winterschlaf verbundene „Torpor“ ist ein Zustand, in dem Tiere ihren Stoffwechsel, ihre Körpertemperatur und weitere Körperfunktionen reguliert absenken. Ein täglicher Torpor kann nach wenigen Stunden enden, woraufhin das Tier wieder aktiv wird oder Nahrung aufnimmt. Beim Winterschlaf wiederholen sich hingegen Torporphasen, die mehrere Tage bis Wochen dauern können.[1]
Gewöhnlichen Schlaf und Winterschlaf kann man sich wie zwei Gebäude mit demselben Schild „geschlossen“ vorstellen, deren technische Anlagen jedoch unterschiedlich betrieben werden. Im Winterschlaf verändert sich grundlegend, wie schnell Energie verbraucht wird. Die körpereigene Regulation läuft weiter: Der Strom ist nicht abgeschaltet.
Warum wärmen sich Tiere während des Winterschlafs zwischendurch wieder auf?
Viele kleine Winterschläfer bringen ihre Körpertemperatur nach einer Phase mit niedrigem Stoffwechsel vorübergehend wieder in den normalen Bereich. Sie überstehen den Winter mit solchen eingeschobenen Aufwärmphasen. Das Bild „im Herbst einschlafen und erst im Frühjahr wieder aufwachen“ wird diesem Ablauf nicht gerecht.[1][2]
Daraus ergibt sich eine interessante Frage: Wenn es ums Energiesparen geht, warum wird dann Energie für das Aufwärmen aufgewendet?
Die Rückkehr zur normalen Körpertemperatur kostet Energie. Welche Aufgaben dieses regelmäßige Aufwärmen erfüllt, wird erforscht, auch im Zusammenhang mit dem Schlaf. Eine einzige Erklärung, die für alle Arten gilt, steht jedoch nicht fest.[1][2] Die Vorstellung eines „regelmäßigen Neustarts“ macht den Ablauf anschaulich, erklärt aber noch nicht dessen Zweck. Winterschlaf ist ein komplexer Prozess, bei dem Energiesparen und notwendige Körperfunktionen miteinander vereinbart werden.
Wie überstehen Bären den Winter, ohne stark auszukühlen?
Einige kleine Winterschläfer senken ihre Körpertemperatur während des Torpors sehr stark ab. Kühlt ein Bär genauso weit herunter?
In einer Studie von 2011 an Amerikanischen Schwarzbären sank die Stoffwechselrate während des Winterschlafs auf etwa 25 % des Grundumsatzes. Die Körpertemperatur wurde dabei in mehrtägigen Zyklen zwischen 30 und 36 °C reguliert.[6] Wichtig ist der Unterschied: Der Stoffwechsel lag bei ungefähr einem Viertel des Grundumsatzes; er war nicht lediglich um 25 % gesunken.
Diese Kombination zeigt, dass sich das Ausmaß der Energieeinsparung nicht allein an der Körpertemperatur ablesen lässt. Auch führt das Abkühlen eines Körpers nicht automatisch zum Winterschlaf. Die untersuchten Bären hielten ihre Körpertemperatur vergleichsweise hoch und senkten ihren Energieverbrauch dennoch erheblich.
Die Zahlen stammen aus einer Untersuchung an einer bestimmten Art unter bestimmten Bedingungen. Sie sind daher nicht als allgemeine Werte für alle Bären oder Winterschläfer zu verstehen, sondern als konkretes Beispiel dafür, wie unterschiedlich Winterschlaf funktionieren kann.
Können Tiere nach dem Winterschlaf noch Schlaf brauchen?
Torpor und Schlaf hängen auf kompliziertere Weise zusammen, als es die äußerlich ähnliche Bewegungslosigkeit vermuten lässt. Eine Studie von 2019 an Grauen Mausmakis untersuchte die Hirnströme während des täglichen Torpors und danach. Dafür wurden sechs in Gefangenschaft gehaltene Männchen bei Umgebungstemperaturen von etwa 25 °C beziehungsweise 10 °C untersucht.[3]
Bei etwa 25 °C traten während des Torpors sowohl Non-REM-Schlaf als auch REM-Schlaf auf. Unter den kälteren Umgebungsbedingungen nahmen die üblichen Non-REM- und REM-Schlafmuster stark ab oder waren nicht mehr zu beobachten, sobald die Körpertemperatur unter etwa 21 °C sank. Nach dem Torpor wurde außerdem eine Zunahme der Deltawellen beobachtet, die mit der Tiefe des Non-REM-Schlafs zusammenhängen.[3]
Diese Ergebnisse zeigen, dass die bei niedriger Körpertemperatur verbrachte Zeit nicht einfach als gewöhnliche Schlafzeit gezählt werden kann. Untersucht wurde allerdings der tägliche Torpor einer bestimmten Primatenart. Daraus abzuleiten, dass „bei jedem Tier der Schlafmangel umso größer wird, je länger es Winterschlaf hält“, wäre verfrüht. Wie Schlaf auftritt, hängt von der Art, der Körpertemperatur und der Tiefe des Torpors ab.[2][3]
„Warum noch schlafen, wenn das Tier die ganze Zeit geruht hat?“ Diese Frage eröffnet den Blick darauf, dass Ruhe verschiedene physiologische Zustände umfassen kann.
Sind winterliche Müdigkeit und gedrückte Stimmung auch Winterschlaf?
Wenn wir im Winter schläfrig werden oder uns kaum aufraffen können, nach draußen zu gehen, sagen wir vielleicht: „Ich würde auch gern Winterschlaf halten.“ Als Bild für dieses Gefühl ist das verständlich. Es belegt aber nicht, dass saisonale Beschwerden beim Menschen auf demselben Mechanismus beruhen wie der Winterschlaf von Tieren.
Das US-amerikanische National Institute of Mental Health (NIMH) beschreibt die saisonal abhängige Depression (SAD) als eine Form der Depression, die in einem wiederkehrenden, an die Jahreszeiten gebundenen Muster auftritt. Bei der Winterform können neben einer gedrückten Stimmung unter anderem übermäßig viel Schlaf, vermehrtes Essen mit starkem Verlangen nach Kohlenhydraten, Gewichtszunahme und sozialer Rückzug vorkommen.[5]
Allein daraus, dass jemand im Winter schläfriger ist, lässt sich keine SAD ableiten. Erforscht werden unter anderem die innere Uhr, Melatonin und weitere Vorgänge im Zusammenhang mit den veränderten Tageslichtverhältnissen im Winter. Die Behauptung, „der Körper erwartet einen Nahrungsmangel und beginnt deshalb mit dem Winterschlaf“, lässt sich daraus nicht begründen.[5]
Wenn gedrückte Stimmung oder starke Schläfrigkeit anhalten und Arbeit, Schule, Studium oder Alltag beeinträchtigen, lohnt sich ärztlicher Rat, ohne erst auf den Frühling zu warten. Beim Gespräch hilft es, zu schildern, wann die Beschwerden begonnen haben, wie sich Schlaf und Appetit verändert haben und ob Ähnliches schon in früheren Jahren zur selben Jahreszeit aufgetreten ist. Zu den Behandlungsmöglichkeiten bei SAD gehören Lichttherapie, Psychotherapie und Medikamente.[5]
Könnte Technik auch Menschen in den Winterschlaf versetzen?
Ließe sich der energiesparende Zustand mancher Tiere künstlich herbeiführen, könnte das in der Medizin oder bei Raumflügen nützlich sein. Es gibt Forschung, die diese Möglichkeit untersucht.
In einer Studie von 2023 wurde die präoptische Region des Hypothalamus im Gehirn mit Ultraschall stimuliert. Dadurch ließ sich bei Mäusen ein torporähnlicher Zustand mit abgesenkter Körpertemperatur und reduziertem Stoffwechsel auslösen. Ein System, das die Stimulation anhand der gemessenen Körpertemperatur anpasste, hielt diesen Zustand länger als 24 Stunden aufrecht. Auch bei Ratten, die normalerweise keinen Torpor zeigen, wurde eine Abnahme der Körpertemperatur festgestellt.[4]
Im Mittelpunkt dieser Versuche stehen Nagetiere unter Laborbedingungen. Die Studie stellt kein Gerät vor, mit dem Menschen den Winter schlafend überstehen können. Als Forschungsschritt zeigt sie vielmehr, welche neuronalen Schaltkreise an der Stoffwechselregulation beteiligt sind und was für einen sicheren Eingriff in diese Vorgänge untersucht werden muss. Aus dieser Perspektive werden sowohl der Reiz als auch die Reichweite der Ergebnisse deutlich.
Wer Winterschlaf verstehen will, sollte auf das „Tempo“ im Körper achten
Von außen betrachtet scheint ein Tier in seinem Bau während des Winterschlafs nichts zu tun. Im Inneren wird jedoch der Stoffwechsel abgesenkt, die Körpertemperatur reguliert und der Körper zeitweise wieder aufgewärmt. Auch die Schlafzustände verändern sich.
Neben „Wie viele Stunden hat es geschlafen?“ lohnt deshalb die Frage: „Wie viel Energie hat es in dieser Zeit verbraucht, und in welchem physiologischen Zustand war es?“ So entsteht ein vielschichtigeres Bild des Winterschlafs. Das Zusammenspiel von Körpertemperatur und Stoffwechsel bei Bären, die Hirnströme nach dem Torpor, der Energieaufwand beim Aufwärmen: Hinter der Bewegungslosigkeit steckt eine fein abgestimmte Regulation, die das Überwintern ermöglicht.
Bei unseren eigenen winterlichen Beschwerden können wir die Parallele zu den Tieren als Bild genießen und zugleich ganz konkret beobachten, wie sich Schlaf und Stimmung verändern. Wenn wir beides auseinanderhalten, bleibt Raum für die Neugier auf die Tierwelt und für die Unterstützung, die wir selbst möglicherweise brauchen.
Quellen (6)
[1] Ruf & Geiser (2015), Daily torpor and hibernation in birds and mammals. Übersichtsarbeit zum Vergleich von täglichem Torpor und Winterschlaf. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4351926/
[2] Heller & Ruby (2004), Sleep and circadian rhythms in mammalian torpor. Übersichtsarbeit zum Zusammenhang zwischen Schlaf und Torpor. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14977404/
[3] Royo et al. (2019), Daily Torpor and Sleep in a Non-human Primate, the Gray Mouse Lemur (Microcebus murinus). Originalstudie mit Messung der Hirnströme. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6768945/
[4] Yang et al. (2023), Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound. Originalstudie an Nagetieren. https://www.nature.com/articles/s42255-023-00804-z
[5] NIMH, Seasonal Affective Disorder. Offizielle Informationen zur saisonal abhängigen Depression. https://www.nimh.nih.gov/health/publications/seasonal-affective-disorder
[6] Tøien et al. (2011), Hibernation in black bears: independence of metabolic suppression from body temperature. Originalstudie an Amerikanischen Schwarzbären. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21330544/
