Barbiturate beeinflussen sowohl die Quantität als auch die Qualität der Schlafstadien, mit einer bemerkenswerten Zunahme der Einschlafgeschwindigkeit und einer Abnahme des REM-Schlafs.
Die Barbituratklasse von Medikamenten gilt als Hypnotikum, da sie die Einschlafzeit stark reduziert. Die Einschlafzeit, definiert als die Zeit, die eine Person benötigt, um einzuschlafen, ist bei der Anwendung dieser Medikamente deutlich kürzer. Es wurde auch eine Zunahme des Gesamtschlafs festgestellt.
REM wird durch diese Medikamente reduziert. Es dauert länger, bis der REM-Schlaf beginnt, und er wird unterbrochen und ist kurz. Während des Entzugs von Barbituraten gibt es erhöhte REM-Level. REM-Verhaltensstörung, bei der Träume körperlich ausgelebt werden, kann als Folge des Entzugs auftreten.
Die Stadien des langsamen Wellen-Schlafs werden laut dem American College of Psychopharmacology nicht stark von Barbituraten beeinflusst.
Barbiturate können den Atemantrieb verringern. Daher können Patienten mit vorbestehenden Atemproblemen wie Schlafapnea ein höheres Risiko haben, wenn sie Barbiturate einnehmen.
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