Project

Discipline

cognitive development; sleep regulation; infant sleep; gut microbiome; brain development; high density EEG; gut-brain axis; sleep intervention; early marker; neurodevelopment; sleep neurophysiology; slow wave activity; electroencephalography; 16S rRNA; circadian rhythm

Lead
Entwicklung der Schlafregulation - ein Zeitfenster zur Förderung einer gesunden EntwicklungGuter Schlaf ist für unsere Gesundheit von grundlegender Bedeutung, denn er fördert unsere Hirnfunktion und kognitive Leistungsfähigkeit. Im letzten Jahrzehnt wurde unser Verständnis von „Schlaf als Verhaltenszustand” zum „Schlaf als neurophysiologischem Erholungsprozess” verschoben. Wir verstehen zunehmend, dass Schlaf mit Prozessen der Hirnreifung verknüpft ist: Die Hirnaktivität im Tiefschlaf-Elektroenzephalogramm widerspiegelt Hirnreifungsprozesse. Zudem stehen Schlafprobleme im Kindesalter mit späteren kognitiven oder regulatorischen Schwierigkeiten in Verbindung.
Lay summary
Inhalt und Ziele des Forschungsprojekts Bekannt ist, dass Darmbakterien unsere Genexpression beeinflussen. Es gibt nun auch erste Hinweise, dass Schlaf mit den Darmbakterien verknüpft ist. Nicht ausreichend untersucht ist jedoch, ob die Bakterien den Schlaf regulieren. Das übergeordnete Ziel unserer Forschung ist das Verständnis des Schlafes bezüglich kognitiver Entwicklung und Darmbakterien.  Wir werden das Schlaf-Wach-Verhalten der Neurophysiologie des Schlafs gegenüberstellen. Die Ernährung und eine Schlafintervention werden dabei untersucht. Wir werden Schlaf im ungeborenen Kind beobachten, Einflüsse von Antibiotika, sowie Mutter-Kind Interaktionen in den ersten Lebensmonaten untersuchen.   Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Das Projekt ist interdisziplinär, mit Ansätzen aus Neurowissenschaften und Mikrobiologie. Unsere Arbeit generiert Grundlagen über die Rolle des Schlafs. Das visionäre Ziel ist die Förderung guter Schlafqualität und alters-entsprechender Schlafregulation, sowie des gesunden Verlaufs der kognitiven Entwicklung.

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Last update: 20.06.2019

Good sleep is essential to human health, as it fosters neuronal functioning, cognitive performance and decision-making. Empirical work in the past decade has caused a shift in view from sleep as a pure behavior towards sleep as localized neurophysiological and cellular recovery process. Sleep also interacts with neurodevelopment - a connotation that opens up new avenues for interventional studies. Importantly, bacterial symbionts partially regulate the gene expression landscape of the human host. First indications suggest that bacteria are also linked to host sleep regulation. Mechanisms physiologically underlying the sleep-bacteria link were proposed to include peripheral circadian synchronization, the sleep hormone melatonin or neurotrophic/ neuroendocrine pathways. This project aims to foster the understanding of the role of sleep and especially also bacterial symbionts in cognitive development. We hypothesize that:(1) sleep quality is influenced by bacteria in infants,(2) sleep-wake behavior is associated with neurophysiological (EEG) maturational markers, and(3) neurophysiological maturational markers are associated with cognitive development. With a nutritional monitoring and a sleep intervention we will explore the link between of bacteria and infant sleep regulation. Associations will further be tested in a clinical population of preterm-born infants, and further, effects of antibiotic exposure will be quantified. With a behavioral sleep intervention, we will explore effects of improved sleep on bacteria and cognition. To capture the development of sleep-wake regulation, sleep will be objectively assessed in a core cohort of mother-infant pairs, starting in pregnancy. We will investigate the association of sleep-wake behavior with neuronal maturational markers (sleep high density EEG) and with cognitive development. The project at the edge of neuroscience, psychology and microbiology and the use of novel approaches tackling the early human lifespan has the immediate goal to examine the role of the bacteria-sleep link in infant development and the visionary goal to improve cognitive development by fostering healthy sleep regulation in infants.