In den jeweiligen Schlafstadien treten typische Veränderungen der Hirnstromkurve (EEG) auf; diese EEG-Veränderungen werden bei der kontinuierlichen Schlafaufzeichung im Schlaflabor ausgewertet, um das jeweilige Schlafstadium zu bestimmen und ggf. bestehende Normabweichungen der Schlafzyklen zu erkennen. Die elektrischen Hirnaktivitäten werden mit Elektroden von der äusseren Kopfhaut abgeleitet; die erfassbaren Spannungsschwankungen bewegen sich im Mikrovoltbereich ( 1 Mikrovolt = ein Millionstel Volt).

Zusätzlich werden im Schlaflabor unter anderem auch die Muskelaktivitäten (Muskeltonus) und die Augenbewegungen mittels Elektroden erfasst. Die Aufzeichnung der Muskelaktivität wird Elektromyographie (EMG) genannt, die Registrierung der Augenbewegungen Elektrookulographie (EOG).

Schlafmedizinisch relevante EEG-Veränderungen

Die wichtigsten EEG-Phänomene, die zur Beurteilung des Schlaf-EEG und zur Bestimmung des jeweiligen Schlafstadiums heranzuziehen sind, werden im Folgenden beschrieben. Die zugehörigen Abbildungen zeigen jeweils charakteristische EEG-Ausschnitte über eine Dauer von 3,5 Sekunden (entsprechend jeweils der Länge der aufgezeichneten EEG-Stromkurven).

Alpha-Wellen:

• Frequenz 8-13 Hz, beim Erwachsenen im Mittel 9-10 Hz,
• Amplitude i.d.R. unter 50 Mikrovolt,
• Vorkommen im entspannten Wachzustand bei geschlossenen Augen und im Schlafstadium 1.

Beta-Wellen:

• Frequenz oberhalb 13, beim Erwachsenen im Mittel 14-16 Hz,
• Amplitude i.d.R. unter 20 Mikrovolt,
• Vorkommen im Wachzustand bei geöffneten Augen, gelegentlich als episodische “quick waves” (“schnelle Wellen”) im Schlafstadium 1.

Theta-Wellen:

• Frequenz 4-8 Hz,                                                                    
• Amplitude im Mittel um 50-100 Mikrovolt,
• Vorkommen im Schlaf, vor allem im Stadium 2, bei Neugeborenen, Säuglingen und Kleinkindern, beim gesunden Erwachsenen ggf. während forcierter Atmung (Hyperventilation) und bei extremer Müdigkeit.

Ansonsten zeigen Theta-Wellen beim Erwachsenen krankhafte Hirnveränderungen an. Bei diffus nachweisbaren Thetawellen handelt es sich um leichte bis mittelschwere Allgemeinveränderungen, z.B. bei Bewusstseinstrübungen; lokalisierte Thetawellen gelten als Herdbefund, z.B. bei umschriebenen Hirndurchblutungsstörungen oder Hirntumoren.

Delta-Wellen:

• Frequenz unter 4 Hz,                                                              
• Amplitude im Mittel um 50-100 Mikrovolt,                        
• Vorkommen im Schlaf, vor allem in den Stadien 3 und 4, bei Säuglingen, ggf. Kleinkindern und Jugendlichen (“slow posterior waves” im Hinterhauptsbereich), beim gesunden Erwachsenen ggf. während forcierter Atmung (Hyperventilation).

Ansonsten zeigen Deltawellen beim Erwachsenen krankhafte Hirnveränderungen an. Bei diffus nachweisbaren Deltawellen handelt es sich um schwere Allgemeinveränderungen, z.B. bei Bewusstseinstrübungen; lokalisierte Thetawellen gelten als Herdbefund, z.B. bei umschriebenen schweren Hirndurchblutungsstörungen oder Hirntumoren.

Vertex-Wellen:

• Langsame biphasische Wellen von hoher Amplitude, singulär im Alpha-Rhythmus eingestreut,                                                 
• Frequenz um 4-5 Hz,                                                               
• Amplitude meist unter 250 Mikrovolt,                              
• Vorkommen im Schlafstadium 1, gelegentlich auch beim gesunden Erwachsenen im Wachzustand.

Schlafspindeln:

• Spindelförmig konfigurierte episodische Rhythmen, episodisch eingestreut im niederamplitudigeren EEG-Grundrhythmus,
• Frequenz um 11-15 Hz, meist 12-14 Hz,
• Amplitude unterschiedlich, meist unter 50 Mikrovolt,
• Vorkommen im Schlafstadium 2, ggf. auch noch in deutlich geringerer Häufigkeit in den Schlafstadien 3 und (selten) 4.

Schlafspindelähnliche Aktivität kann sich im Wachzustand bei verschiedenen Hirnkrankheiten finden.

K-Komplexe:

• biphasische Wellen mit positivem und negativem Anteil hoher Amplidude,                                                                              
• Frequenz um 1-2 Hz,                                                               
• Amplitude um 125-150 Mikrovolt,                                       
• Vorkommen im Schlafstadium 2, häufig mit Schlafspindeln assoziiert.

Merkmale der einzelnen Schlafstadien

Hirnstromkurve (EEG) und Aufzeichung der Augenbewegungen (Elektrookulogramm, EOG) liefern bereits hinreichende Unterscheidungskriterien zur Erfassung der jeweiligen Schlafstadien.

Stadium 1: Im EEG Alphawellen von reduzierter Frequenz und Amplitude (Niederspannung), ggf. einzelne Theta-und Vertex-Wellen, langsame Augenbewegungen von einigen Sekunden Dauer im EOG.

Stadium 2: Im EEG Schlafspindeln, K-Komplexe, Theta- und Delta-Wellen im Anteil von unter 20%, keine Augenbewegungen im EOG.

Stadium 3: Im EEG nur noch vereinzelt Schlafspindeln, Delta-Wellen im Anteil von 20-50%, keine Augenbewegungen im EOG.

Stadium 4: Im EEG eventuell noch ganz vereinzelt Schlafspindeln, Delta-Wellen im Anteil von über 50%, keine Augenbewegungen im EOG.

REM-Schlaf: Im EEG Alpha-Wellen wie im Stadium 1, keine sonstigen Wellen, keine K-Komplexe oder Schlafspindeln. Charakteristische schnelle Augenbewegungen im EOG.

Hinsichtlich weiterer Erläuterungen sei auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.

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