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Echtzeit-Dialog zwischen Forschenden und Träumenden während des REM-Schlafs

Autoren: Konkoly, K. R., Appel, K., Chabani, E., Mangiaruga, A., Gott, J., Mallett, R., ... & Paller, K. A.

Zusammenfassung: Träume führen uns in eine andere Realität, eine halluzinatorische Welt, die sich so echt anfühlt wie das Wachleben. Diese oft bizarren Episoden sind typisch für den menschlichen Schlaf, aber noch nicht ausreichend erklärt. Rückblickende Traumberichte sind fehleranfällig und werden leicht vergessen, was die Traumforschung erschwert. Wir zeigen, dass Personen im Klartraum Fragen von Forschenden wahrnehmen und mittels elektrophysiologischer Signale beantworten können. Wir haben ein Verfahren für die bidirektionale Kommunikation während polysomnographisch bestätigtem REM-Schlaf bei 36 Personen entwickelt. Einige hatten wenig Erfahrung mit Klarträumen, andere waren erfahrene Klarträumer, und eine Person hatte Narkolepsie mit häufigen Klarträumen. Während des REM-Schlafs zeigten die Teilnehmenden verschiedene Fähigkeiten, darunter die Analyse neuer Informationen, das Merken von Informationen, das Lösen einfacher Aufgaben und das Geben willentlicher Antworten. Die Antworten umfassten charakteristische Augenbewegungen und gezielte Muskelkontraktionen, was zu 29 korrekt beantworteten Fragen bei 6 Personen führte. Diese wiederholten Beobachtungen des interaktiven Träumens, dokumentiert von vier unabhängigen Laborgruppen, zeigen, dass phänomenologische und kognitive Merkmale von Träumen in Echtzeit erforscht werden können. Dieser Kommunikationskanal eröffnet neue praktische Anwendungen und Forschungsstrategien.

Journal: Current Biology

Zitation: Konkoly, K. R., Appel, K., Chabani, E., Mangiaruga, A., Gott, J., Mallett, R., ... & Paller, K. A. (2021). Real-time dialogue between experimenters and dreamers during REM sleep. Current Biology, 31(7), 1417-1427.

Link: https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)00059-2

Beteiligung des Instituts: Das Institut war an der Datenanalyse und der Manuskripterstellung beteiligt.

Weitere Infos: Die Publikation erhielt viel mediale Aufmerksamkeit, darunter TV- und Radiointerviews sowie Berichte in Zeitungen und Online-Medien.

Citizen Neuroscience: Wearables und Open-Source-Software zur Erforschung des menschlichen Gehirns im Alltag

Autoren: Jafarzadeh Esfahani, M., Sikder, N., Ter Horst, R., Daraie, A. H., Appel, K., Weber, F. D., ... & Dresler, M.

Zusammenfassung: Citizen Science ermöglicht es der Öffentlichkeit, an verschiedenen Phasen wissenschaftlicher Forschung mitzuwirken, darunter Studiendesign, Datenerhebung und -analyse. Mit der Entwicklung von Wearables ist die Neurowissenschaft auch für Bürgerwissenschaftler zugänglicher geworden. Minimalistische Sensorsysteme im Konsumentenmarkt fördern DIY- und Quantified-Self-Untersuchungen des Gehirns. Während die meisten Teilbereiche der Neurowissenschaft komplexe Geräte und Labore erfordern, kann die Erforschung von Schlafmerkmalen zu Hause mit geeigneten Geräten erfolgen. Die starke Auswirkung der Schlafqualität auf das Leben und die Zugänglichkeit von Messgeräten sind Hauptgründe für das breite Interesse an Citizen Science im Schlafbereich. Die Beteiligung reicht von Datenerhebung bis zu eigenständigen Forschungsprojekten. Der Artikel stellt Citizen Neuroscience vor, gibt einen Überblick über Wearables und Open-Source-Software und diskutiert Chancen und Herausforderungen.

Journal: European Journal of Neuroscience

Zitation: Jafarzadeh Esfahani, M., Sikder, N., Ter Horst, R., Daraie, A. H., Appel, K., Weber, F. D., ... & Dresler, M. (2024). Citizen neuroscience: Wearable technology and open software to study the human brain in its natural habitat. European Journal of Neuroscience, 59(5), 948-965.

Link: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ejn.16227

Beteiligung des Instituts: Das Institut war an der Konzeption, Manuskripterstellung und Überarbeitung beteiligt.

Kombination von kognitivem Training vor dem Schlaf und REM-Stimulation zur Klartraum-Induktion im Labor

Autoren: Carr, M., Konkoly, K., Mallett, R., Edwards, C., Appel, K., & Blagrove, M.

Zusammenfassung: Frühere Experimente, die kognitive Techniken und Schlafunterbrechung kombinierten, waren relativ erfolgreich bei der Induktion von Klarträumen zu Hause über Trainingszeiträume von einer Woche oder mehr. Hier induzieren wir Klarträume in einer einzigen Laborsitzung durch die Kombination von kognitivem Training und externer Stimulation. Teilnehmende kamen morgens ins Labor und erhielten Informationen über Klarträume. Vor dem Schlaf wurden abwechselnd Audio- und visuelle Reize präsentiert. Die Teilnehmenden sollten einen Zustand kritischer Selbstwahrnehmung üben. Während des REM-Schlafs wurden die Reize erneut präsentiert, um Selbstwahrnehmung und Klarheit im Traum zu fördern. Eine Kontrollgruppe erhielt keine Reize im Schlaf. Alle sollten ihre Klarheit durch viermaliges Links-Rechts-Schauen signalisieren. Das Protokoll induzierte bei 50% der Teilnehmenden Klarträume mit Signal. Drei erfolgreiche Teilnehmende hatten zuvor nie einen Klartraum erlebt. Das Protokoll könnte für die Allgemeinheit geeignet sein. Die Anwendung für Albtraumbehandlung wird diskutiert.

Journal: Psychology of Consciousness: Theory, Research, and Practice

Zitation: Carr, M., Konkoly, K., Mallett, R., Edwards, C., Appel, K., & Blagrove, M. (2023). Combining presleep cognitive training and REM-sleep stimulation in a laboratory morning nap for lucid dream induction. Psychology of Consciousness: Theory, Research, and Practice, 10(4), 413.

Link: https://psycnet.apa.org/record/2020-24631-001

Beteiligung des Instituts: Das Institut hat technologische Unterstützung geleistet, insbesondere mit der Traumschreiber-Schlafmaske, und am Manuskript mitgewirkt.

Signal-verifizierte Klarträume bei 40% der unerfahrenen Teilnehmenden nach zwei Nächten im Schlaflabor

Autoren: Appel, K., Füllhase, S., Kern, S., Kleinschmidt, A., Laukemper, A., Lüth, K., ... & Vogelsang, L.

Zusammenfassung: Klarträume sind im Labor bei unerfahrenen Personen schwer zu induzieren. Stumbrys und Erlacher (2014) nutzten eine Kombination bestehender Techniken und ein eigenes Protokoll und erzielten hohe Induktionsraten. Wir haben deren Methode leicht vereinfacht und mit zwanzig unerfahrenen Teilnehmenden wiederholt. Nach etwa sechs Stunden Schlaf wurden sie im REM geweckt und führten kognitive Aufgaben durch. Zehn berichteten einen Klartraum, acht gaben ein definiertes Augensignal, das im EOG sichtbar war. Wir konnten die Ergebnisse von Stumbrys und Erlacher mit unserem vereinfachten Protokoll replizieren.

Journal: Consciousness and Cognition

Zitation: Appel, K., Füllhase, S., Kern, S., Kleinschmidt, A., Laukemper, A., Lüth, K., ... & Vogelsang, L. (2020). Inducing signal-verified lucid dreams in 40% of untrained novice lucid dreamers within two nights in a sleep laboratory setting. Consciousness and Cognition, 83, 102960.

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1053810019303472

Beteiligung des Instituts: Das Institut war an der Datenanalyse und Manuskripterstellung beteiligt.

Elektrophysiologische Korrelate des Klarträumens: Sensor- und Quellenebene

Autoren: Demirel, Ç., Gott, J., Appel, K., Lüth, K., Fischer, C., Raffaelli, C., ... & Dresler, M.

Zusammenfassung: Klarträumen ist ein Zustand bewusster Wahrnehmung des laufenden Traumgeschehens, meist im REM-Schlaf. Die Erforschung der neurobiologischen Grundlagen wurde durch kleine Stichproben, unterschiedliche EEG-Setups und Artefakte erschwert. Wir haben eine mehrstufige Preprocessing-Pipeline entwickelt und auf Daten aus mehreren Laboren angewendet, um Marker auf Sensor- und Quellenebene zu untersuchen. Sensor-Level-Unterschiede zwischen Klartraum und nicht-luzidem REM waren gering, aber die Frequenzanalyse zeigte breite Alpha- bis Gamma-Reduktionen im Klartraum. Quellenanalysen zeigten signifikante Beta-Reduktionen in rechten zentralen und parietalen Bereichen. Die funktionelle Konnektivität im Alpha-Band war im Klartraum erhöht. Während des initialen Augensignals im Klartraum stieg die Gamma1-Power in rechten temporo-okzipitalen Regionen. Die Ergebnisse zeigen, dass spezifische Muster von Power und Konnektivität die dynamischen Prozesse des Klarträumens kennzeichnen und neue Einblicke in Wahrnehmung, Gedächtnis, Selbstwahrnehmung und Kontrolle ermöglichen.

Journal: Journal of Neuroscience

Zitation: Demirel, Ç., Gott, J., Appel, K., Lüth, K., Fischer, C., Raffaelli, C., ... & Dresler, M. (2025). Electrophysiological correlates of lucid dreaming: sensor and source level signatures. Journal of Neuroscience.

Link: https://www.jneurosci.org/content/early/2025/03/27/JNEUROSCI.2237-24.2025

Beteiligung des Instituts: Das Institut war an der Konzeption und Überarbeitung beteiligt.

Deep Neural Networks für die Kommunikation im Klartraum mittels zweidimensionaler Elektrookulographie

Autoren: Amo, V., Godt, N., Leugering, J., & Appel, K.

Zusammenfassung: Dieser Artikel stellt einen neuen Ansatz für die Kommunikation im Klartraum vor, bei dem elektrookulographische Signale für Echtzeit-Nachrichten im Traum genutzt werden. Neben horizontalen Augenbewegungen werden auch vertikale Bewegungen einbezogen, um die Ausdrucksmöglichkeiten zu erweitern. Die Methode nutzt ein Rastersystem, mit dem Träumende Nachrichten durch Augenbewegungen kodieren können. Zwei Deep-Learning-Modelle werden zur Klassifikation und Dekodierung der Daten eingesetzt. Ein Modell kombiniert einen dynamischen Schwellenwertalgorithmus mit einem Convolutional Neural Network, das andere nutzt ein Transformer-basiertes System zur Übersetzung der Gesten in natürliche Sprache. In zwei Pilotstudien mit wachen Teilnehmenden wurden vielversprechende Ergebnisse erzielt. Die Methode zeigt eine durchschnittliche Tippgeschwindigkeit von 19,7 Zeichen pro Minute. Die Ergebnisse unterstreichen die Praktikabilität der Echtzeit-Kommunikation im Traum und eröffnen neue Forschungswege zu Träumen, Gedächtnis und Bewusstsein.

Journal: Dreaming

Zitation: Amo, V., Godt, N., Leugering, J., & Appel, K. (2025). Leveraging deep neural networks for lucid dream communication via two-dimensional electrooculography. Dreaming. Advance online publication. https://doi.org/10.1037/drm0000304

Link: https://psycnet.apa.org/doiLanding?doi=10.1037%2Fdrm0000304

Beteiligung des Instituts: Das Institut war an der Konzeption und Überarbeitung beteiligt.