Schlaf ist wichtig für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden, und schlechter Schlaf kann sich negativ auf unsere Aufmerksamkeitsspanne, unser Gedächtnis, unsere Entscheidungsfähigkeit, Kreativität und unser Urteilsvermögen auswirken.
Astronauten, die in der Schwerelosigkeit mit einem künstlichen Tag-Nacht-Rhythmus leben, haben Schwierigkeiten, einen natürlichen zirkadianen Rhythmus und normale Schlafmuster aufrechtzuerhalten. Tatsächlich beschweren sich Astronauten am meisten über Schlaf.
Um die negativen kurz- und langfristigen Nebenwirkungen von schlechtem Schlaf zu vermeiden, hat das Zentrum für Ohr-EEG der Universität Aarhus eine Technologie entwickelt, die den Schlaf eines Astronauten auf nicht-invasive und diskrete Weise über das sogenannte „Ohr-EEG“ überwachen kann. (Ohr-Elektroenzephalographie). Die Technologie wird zusammen mit dem dänischen Astronauten Andreas Mogensen zur Internationalen Raumstation ISS reisen, um die Unterschiede zwischen menschlichen Schlafmustern auf der Erde und im Weltraum zu untersuchen.
Das Projekt heißt „Sleep in Orbit“.
„Schlaf ist eine Art Biomarker für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden. Tatsächlich beeinflussen auch sehr viele Krankheiten unser Schlafverhalten, darunter verschiedenste psychiatrische Erkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen. Generell gibt es aber keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen erlebter Schlafqualität und physiologischem Schlaf. Aber der physiologische Schlaf ist entscheidend für unsere kognitiven Funktionen“, sagt Professor Preben Kidmose, Leiter des Zentrums für Ohr-EEG der Universität Aarhus.
Er fährt fort: „Heutzutage wissen wir ein wenig darüber, wie Astronauten im Weltraum schlafen, aber wir wissen nicht viel darüber, wie sich der Weltraum physiologisch auf ihren Schlaf auswirkt. Das ist eines der Dinge, die wir als Teil davon messen werden Projekt. Und es ist auch unsere Aufgabe, Schlafmuster zu analysieren und die Unterschiede zwischen dem Schlaf eines Astronauten auf der Erde und dem Schlaf im Weltraum zu finden.“
Das Ohr-EEG ist ein kleines Gerät, das im Ohr platziert wird, um die elektrische Aktivität im Gehirn zu messen. Das Ohr-EEG misst extrem kleine Spannungsänderungen auf der Hautoberfläche im Ohr, die durch elektrische Aktivität in den Neuronen des Gehirns verursacht werden.
Schlafstadien sind per Definition mit Gehirnzuständen verbunden, und diese können anhand der elektrischen Signale des Gehirns beurteilt werden.
„Wir arbeiten seit mehr als 15 Jahren an der Entwicklung der Ohr-EEG-Technologie, um die elektrische Aktivität des Gehirns außerhalb eines Labors zu messen. Und es stellt sich heraus, dass das Ohr-EEG unseren Schlaf extrem gut charakterisieren kann. Diese Technologie gibt uns die einzigartige Möglichkeit, Langzeitmessungen der Gehirnaktivität durchzuführen und damit Dinge zu untersuchen, die wir sonst nicht messen könnten: Wir wissen zum Beispiel nicht wirklich viel darüber, wie sich unser Schlaf verändert Zeit und wie sie von unserer Umgebung beeinflusst wird“, sagt Preben Kidmose.
Die abgeschirmte und diskrete Platzierung des Geräts macht die Methode attraktiver als herkömmliche EEG-Messungen, bei denen Elektroden verwendet werden, die auf dem Kopf platziert werden.
Daher ist das Ohr-EEG viel sanfter und weniger aufdringlich als herkömmliche Schlafmessungen, und dies macht die Technologie ideal für die langfristige Überwachung von Schlafmustern, ohne den Schlaf einer Person zu stören.
„Dieses Projekt ist wichtig, weil wir in Zukunft wahrscheinlich viel öfter im Weltraum sein werden und länger dort bleiben müssen. Und es ist wichtig zu verstehen, wie sich das auf unseren Schlaf auswirkt. Und eine genaue physiologische Charakterisierung vornehmen zu können des Schlafs wird uns auch dabei helfen, herauszufinden, wie wir Astronauten helfen können, im Weltraum besser zu schlafen. Die Technologie von Professor Kidmose ist ein klassisches Beispiel dafür, wie technische Wissenschaften Lösungen entwickeln, die Menschen helfen. Ich freue mich sehr darauf, den Fortschritt des Projekts zu verfolgen “, sagt Eskild Holm Nielsen, Dekan der Technischen Fakultät der Universität Aarhus.
Das Projekt „Sleep in Orbit“ untersucht die Unterschiede zwischen Schlafmustern auf der Erde und im Weltraum, indem es ein Ohr-EEG-basiertes Schlafmonitoring verwendet, um die bestmöglichen Lebens- und Arbeitsbedingungen für Astronauten zu gewährleisten.
Die Universität Aarhus wird dem Projekt die Messgeräte zur Verfügung stellen, die zur Messung des Ohr-EEGs verwendet werden, sowie die Algorithmen, die zur Berechnung der Schlafstadien verwendet werden. Die eigentliche Datenanalyse wird an der Universität Aarhus durchgeführt.