K-Komplex - K-complex

Ein K-Komplex ist eine Wellenform, die auf einem Elektroenzephalogramm (EEG) zu sehen ist . Es tritt während der Stufe 2 des NREM-Schlafs auf . Es ist das „größte Ereignis im gesunden menschlichen EEG“. Sie treten häufiger in den ersten Schlafzyklen auf.

K-Komplexe haben zwei vorgeschlagene Funktionen: erstens die Unterdrückung der kortikalen Erregung als Reaktion auf Reize, die das schlafende Gehirn als keine Gefahr signalisiert, und zweitens die Unterstützung der schlafbasierten Gedächtniskonsolidierung .

Der K-Komplex wurde 1937 in den privaten Labors von Alfred Lee Loomis entdeckt .

Neurophysiologie

Der K-Komplex besteht aus einer kurzen negativen Hochspannungsspitze, normalerweise größer als 100 µV, gefolgt von einem langsameren positiven Komplex um 350 und 550 ms und bei 900 ms einer abschließenden negativen Spitze. K-Komplexe treten ungefähr alle 1,0–1,7 Minuten auf und werden oft von Ausbrüchen von Schlafspindeln gefolgt . Sie treten spontan auf, aber auch als Reaktion auf äußere Reize wie Geräusche, Berührungen auf der Haut und innere Reize wie Inspirationsunterbrechungen. Sie werden an weit verbreiteten kortikalen Stellen erzeugt, obwohl sie dazu neigen, die vorderen Teile des Gehirns zu überwiegen.

Sowohl der K-Komplex als auch die Delta-Wellen- Aktivität im Schlaf der Stufe 2 erzeugen langsame (0,8 Hz) und Delta-(1,6–4,0 Hz) Schwingungen. Ihre topografische Verteilung ist jedoch unterschiedlich und die Delta-Potenz der K-Komplexe ist höher.

Sie entstehen durch das Auftreten von nach außen gerichteten dendritischen Strömen in ausgedehnten kortikalen Bereichen von den mittleren (III) bis zu den oberen (I) Schichten der Großhirnrinde . Dies wird von einer Abnahme der Breitband-EEG-Leistung einschließlich der Gammawellenaktivität begleitet . Dies erzeugt "Down-States" neuronaler Stille, in denen die Aktivität des neuronalen Netzwerks reduziert ist. Die Aktivität der K-Komplexe wird auf den Thalamus übertragen, wo sie das thalamokortikale Netzwerk während des Schlafs synchronisiert und Schlafschwingungen wie Spindeln und Deltawellen erzeugt . Es wurde beobachtet, dass sie in der "laminaren Verteilung der Transmembranströme" tatsächlich mit den langsamen Wellen des langsamen Schlafes identisch sind .

K-Komplexe wurden vorgeschlagen, sowohl den Schlaf zu schützen als auch an der Informationsverarbeitung teilzunehmen, da sie beide ein wesentlicher Bestandteil der Synchronisation des NREM-Schlafs sind, während sie auch auf interne und externe Reize reaktiv reagieren. Dies stünde im Einklang mit einer Funktion zur Unterdrückung der kortikalen Erregung als Reaktion auf Reize, die das Gehirn zunächst verarbeiten muss, um zu erkennen, ob es gefährlich ist oder nicht.

Eine andere vorgeschlagene Funktion der Unterstützung der Aktivierung der Homöostase von Synapsen und Gedächtniskonsolidierung. Die Aktivierungsschwellen von kortikalen Synapsen werden während des Wachzustands gesenkt, da sie Informationen verarbeiten, wodurch sie reaktionsschneller werden und müssen daher zurückgeregelt werden, um ihr Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Der von K-Komplexen bereitgestellte Down-State tut dies, indem er die Stärke der synaptischen Verbindungen verringert, die auftreten, während ein Individuum wach ist. Darüber hinaus ermöglicht die von ihnen herbeigeführte Erholung aus dem Down-State, dass "kortikale Feuerung in einer systematischen Reihenfolge neu gestartet wird", so dass Gedächtnis-Engramme, die während neuronaler Feuerungen kodiert werden, "wiederholt geübt und somit konsolidiert" werden können.

Entwicklung

Sie sind im Schlaf von 5 Monate alten Säuglingen vorhanden und entwickeln sich mit zunehmendem Alter. Zwischen 3 und 5 Jahren tritt eine schnellere negative Komponente auf und nimmt bis zum Jugendalter weiter zu . Eine weitere Veränderung tritt bei Erwachsenen auf: Vor dem 30. Lebensjahr ist ihre Frequenz und Amplitude höher als bei älteren Menschen, insbesondere über 50 Jahren. Dies entspricht der Abnahme anderer Schlafkomponenten wie der Schlafspindeldichte und der Deltaleistung .

Klinisch

Epilepsie

Bei Personen mit idiopathischer generalisierter Epilepsie kann die K-Komplex-induzierte Synchronisation Spike-and-Wave- Entladungen auslösen . Dies geschieht am häufigsten zwischen dem Wechsel zwischen Wachen und NREM und zwischen NREM- und REM-Schlaf . Bei der autosomal-dominanten nächtlichen Frontallappenepilepsie sind K-Komplexe fast immer zu Beginn der Anfälle vorhanden.

Syndrom der ruhelosen Beine

Personen mit Restless-Legs-Syndrom haben eine erhöhte Anzahl von K-Komplexen und diese sind mit Beinbewegungen verbunden (und gehen ihnen oft voraus). Dopamin- steigernde Medikamente wie L-DOPA , die die Beinbewegungen reduzieren, reduzieren den K-Komplex nicht, was darauf hindeutet, dass sie primär und die Beinbewegungen sekundär dazu sind. Das Versagen solcher Medikamente, K-Komplexe zu reduzieren, obwohl die Beinbewegungen reduziert werden, wurde als Grund dafür angesehen, dass Patienten nach einer solchen Behandlung immer noch über nicht erholsamen Schlaf klagen. Clonazepam ist eine weitere Behandlung von RLS; wie andere Benzodiazepine hemmt es den REM-Schlaf, indem es den GABA- Spiegel erhöht . Diese Hemmung des REM-Schlafs verringert die K-Komplex-Zahl signifikant, und im Gegensatz zur L-DOPA-Behandlung berichten Clonazepam-Studien über eine Verbesserung der Schlafwiederherstellung. Daher verringern Medikamente, die den REM-Schlaf hemmen, auch die Anzahl der K-Komplexe.

Obstruktive Schlafapnoe

Das obstruktive Schlafapnoe- Syndrom ist mit inspiratorischen Okklusionen verbunden, die während des NREM-Schlafs weniger K-Komplexe hervorrufen, obwohl K-Komplexe normalerweise auf Hörreize evoziert werden und solche Personen im Wachzustand normal auf Atemunterbrechungen reagieren. Dies deutet auf einen Zusammenhang zwischen einer solchen Schlafapnoe und einer schlafspezifischen abgestumpften kortikalen Reaktion auf Atemprobleme hin.

Anmerkungen