Was ist der Zirkadianer Rhytmus?
Unter dem Begriff des circadianen Rhythmus wird ein biologischer Rhythmus verstanden, welcher eine Dauer von etwa 24 Stunden besitzt. Ein typischer Zirkadianerrhythmus ist daher der natürliche Schlaf-Wach- Rhythmus eines Menschen.
Der Zirkadianerrhythmus bezeichnet die Fähigkeit des menschlichen Körpers, physiologische Vorgänge auf eine Dauer von 24 Stunden zu koordinieren. Der bedeutendste Zirkadianerrhythmus ist der Schlaf-Wach-Rhythmus. Dieser ist weitgehend unabhängig von solchen Faktoren, welche auf die zeitweilige Nacht-, Tages- oder die Jahreszeit hindeuten können. Dieser dient dazu, sich an der Zeit zu orientieren und die periodisch auszuführenden Tätigkeiten, wie beispielsweise der Schlaf, die Fortpflanzung oder die Nahrungsaufnahme in einem weitgehend konstant bleibenden Gleichmaß auszuführen.
Durch die wechselnde Länge der Tage durch die Jahreszeitenwechsel ist eine stetige Neusynchronisierung der inneren Uhr nötig. Der Zirkadianerrhythmus muss heute zugleich oftmals durch einen schnellen Wechsel der geographischen Lage, wie zum Beispiel nach einem Flug, kurzfristig wieder resynchronisiert werden.
Die Anpassung und die Synchronisation geschieht durch besondere Photorezeptoren in der äußeren Schicht der Retina des Auges. Diese sogenannten Ganglienzellen sind photosensitiv und enthalten das Pigment Melanopsin. Dieses befindet sich zwischen den Schichten der amakrinen und der Ganglienzellen.
Der Nucleus suprachiasmaticus wird als direkte Schaltzentrale der zirkadianen Uhr bezeichnet und dieser koordiniert die periodisch wechselnden Funktionen im Körper.
Dies sind die Körpertemperatur, die Herzfrequenz, die Hormonsekretion sowie die Urinproduktion.
Ähnlich wie die Uhr der menschlichen Organe, die die passiven und aktiven Zeiten dieser darstellt, weist der Zirkadianerrhythmus einen 24-stündigen Prozess der Synchronisation des menschlichen Organismus auf. Der Tag hat 24 Stunden und innerhalb dieser Zeit wird es hell und wieder dunkel. Zugleich herrschen im Winter kalte Temperaturen, während es im Sommer sehr warm ist. Dies hat einen großen Einfluss auf den Rhythmus.
Der zirkadiane Rhythmus wird vor allem von der Zirbeldrüse kontrolliert. Diese ist direkt mit der Netzhaut des Auges verbunden und reagiert daher besonders empfindlich auf die Helligkeitsreize. Dem Zirkadianerrhythmus unterliegen unter anderem die Hormonausschüttung, die Herz-Kreislauf-Funktion und der Schlaf-Wach-Rhythmus. Die Zeiten zur Einnahme für verschiedene Medikamente sind auf den Rhythmus genau abgestimmt. Aus diesem Grund sollen beispielsweise Betablocker und Kortisonpräparate morgens; Schmerzmittel und Antazida besser abends eingenommen werden.
Bei Störungen des Zirkadianerrhythmus laufen der endogene Schlaf-Wach-Rhythmus als die innere körperliche Uhr und der Dunkel-Licht-Zyklus versetzt ab. Dies ist die sogenannte Desynchronisiation. Die Ursache dafür kann endogen durch ein verzögertes Schlafphasensyndrom oder äußerlich durch Schichtarbeit hervorgerufen werden. Schlafstörungen im Zirkadianerrhythmus können bei Patienten mit Parkinson oder Alzheimer- sowie bei Patienten nach einer Enzephalitis vermehrt auftreten.
Wenn der Grund extern ist, dann können weitere zirkadiane Rhythmen im Organismus untereinander ablaufen, was als interne Desynchronisation bezeichnet wird. Dazu gehören sie Hormonausschüttung und die Temperatur.
Es ist sehr schwierig, sich an die wiederholten zirkadianen Verlängerungen oder Verzögerungen (zum Beispiel durch häufige Reisen oder wechselnde Schichtarbeit) anzugleichen, vor allem wenn sich die Schichten ständig in der Reihenfolge ändern. Verschiebungen entgegen den Uhrzeigersinn sind diejenigen, welche die Schlafens- und Aufwachzeiten nach vorn verlegen. Diese Symptome lassen meistens nach einigen Tagen oder Wochen nach, während sich die Rhythmen erneut anpassen. Da in erster Linie das Licht ein starker Synchronisator des Zirkadianerrhythmus ist, beschleunigen die Aussetzung in hellem Licht (Licht mit der Stärke von 5000 bis 10.000 Lux) nach der jeweiligen Zeit des Aufwachens und die Verwendung einer Sonnenbrille vor der Schlafenszeit eine gute erneute Anpassung. Auch eine Gabe von Melatonin vor dem Schlafengehen ist ein guter Stimulator des Rhythmus.
Patienten, welche unter zirkadianen Rhythmusstörungen leiden, missbrauchen oftmals Hypnotika, Alkohol und Drogen als Stimulanz.
Damit die zeitlichen Verschiebungen in Beziehung zur Tageszeit geändert werden, muss die innere menschliche Uhr mit der Tageszeit abgeglichen werden. Dafür ist das Licht wiederum der größte Indikator. Über die Ganglienzellen wird das Umgebungslicht zum Abgleich mit der inneren Uhr des Menschen verwendet. Die Erfolge der Synchronisation können meistens durch den Verlauf des Tageslichts erläutert werden, welches ontogenetisch betrachtet den einzigen Zeit- und Lichtgeber darstellt. Auf diese Weise kann vor allem helles Licht in der Mittagszeit einer Müdigkeit am Nachmittag vorbeugen. Eine Übereinstimmung findet sich in der größeren Einstrahlung des Tageslichtes in der Mittagszeit. Das weiße Licht mit einem höheren Blauanteil oder ein Licht mit einer großen Farbtemperatur, wie dies dem gestreuten Licht des blauen Himmels am Tag entspricht, kann zu einer höheren Aufmerksamkeit und Wachheit führen. Auch am Abend kann der Effekt verwendet werden, um auch zu dieser Zeit eine höhere Wachheit beim Menschen zu erreichen.
Vor allem im Job kann Licht mit einem größeren Blauanteil der Müdigkeit am Tage vorbeugen und zugleich einen erholsamen Schlaf in der Nacht sehr gut unterstützen, wenn dieser am Abend durch gedämpftes und entspannendes Licht eingeleitet wird. Andererseits können auch unerwünschte Wachphasen durch die Lichteinstrahlung abgeleitet werden, wenn beispielsweise nachts eine Lampe mit hohem Blauanteil angeschaltet wird, welche zu einer kurzzeitigen Schlaflosigkeit führen kann.
Der Schlaf wirkt am Tage wenig behaglich. Andererseits fällt den Menschen die Arbeit in der Nacht sehr viel schwerer. Dies hängt mit dem Zirkadianerrhythmus zusammen und die Menschen können die Schlaf- und die Aktivitätsphasen nicht einfach vertauschen. So diktiert die innere Uhr ihre ganz eigenen Regeln. Meistens ist das Wachsein an die Helligkeit und die Ermüdung an die Dunkelheit angekoppelt. Blinde Menschen leider aus diesem Grund sehr häufig an Störungen des Schlaf-Wach-Rhythmus.
Jeden Tag sind die Menschen dem zirkadianen Rhythmus exponiert. Dieser schreibt vor, etwa im regelmäßigen 24-Stunden-Takt zu wachen und zu ruhen. Die Vorgabe ist stets die innere Uhr, welche auch als zirkadianer Schrittmacher bezeichnet wird.
Der Schlaf-Wach-Rhythmus wird in jedem Fall durch den zirkadianen Rhythmus gesteuert. Wenn es draußen es dunkel, werden die Menschen automatisch müde. Am hellen Tage sind die Wachphasen vorherrschend. Der Wechsel von Dunkelheit und Tageslicht und die hieraus folgenden Prozesse im Körper werden von den zirkadianen Rhythmen geregelt. Wer unter Schlafstörungen leidet, sollte die Ursache stets im zirkadianen Rhythmus suchen.
Die Leistungsfähigkeit des Menschen ist ebenfalls ein Prozess, welcher durch den Zirkadianerrhythmus gesteuert wird. Menschen sind nicht zu jeder Tageszeit gleichermaßen leistungsfähig. Vor allem am Nachmittag ist die Leistungskurve abfallend und es fällt den Menschen dann schwerer, sich zu konzentrieren. Deshalb empfiehlt es sich, besondere Termine und Aufgaben auf den Vormittag zu verlegen, denn zu dieser Tageszeit sind diese besonders aufnahme- und leistungsfähig.
Der Einfluss des Zirkadianerrhythmus auf die Dauer des Schlafes zeigt sich sehr deutlich in einem 24-Stunden-Temperatur-Rhythmus und in der Ausschüttung der Hormone sowie des Melatonins. Im Allgemeinen ist die Cortisol-Ausschüttung in der Nacht bei gesunden Menschen mit kürzeren Schlafenszeiten höher als bei solchen mit einer längeren Schlafdauer. Zugleich scheint eine bewusste Regulierung der zirkadianen Ausschüttung der Stresshormone bei einem früheren Wecken einen vorbereiteten Prozess des Schlafendes auszudrücken und somit zugleich die Dauer des Schlafes zu bestimmen. Das Auftreten von Schlaf und Wachsein wird vor allem durch die zirkadianen Prozesse definiert und zugleich vom vorherrschenden Schlafdruck. Jener Prozess steigt abhängig vom Bestand der Wachperiode.
Bereits im Jahre 1982 hatte Borbély mit einem Zwei-Prozess-Modell die Interaktion beschrieben. Hierbei stellt die theoretische Gesamtheit der zirkadianen Prozesse den sogenannten Prozess C dar, welcher mit dem homöostatischen Vorgang S einen Ausdruck der steigenden Müdigkeit interagiert, sodass sich Schlafenszeit und Wachsein abwechseln und zu definierten Zeiten in einem geregelten 24-Stunden-Rhythmus vorherrschend sind. Später dann wurde das Modell im Zwei-Schwellen-Modell erweitert, dass der Vorgang C durch zwei, in der Phase um 180 Grad verschobene Kurven dargestellt wird, die oszillierend sind und zwischen welchen zugleich der Vorgang S verläuft. Wenn sich die Verläufe der Kurven von C und S berühren, fällt das Einschlafen sowie das Erwachen eher leicht.
Was ist der Zirkadianerrhythmus?
Der Zirkadianerrhythmus bezeichnet die Fähigkeit des menschlichen Körpers, physiologische Vorgänge auf eine Dauer von 24 Stunden zu koordinieren. Der bedeutendste Zirkadianerrhythmus ist der Schlaf-Wach-Rhythmus. Dieser ist weitgehend unabhängig von solchen Faktoren, welche auf die zeitweilige Nacht-, Tages- oder die Jahreszeit hindeuten können. Dieser dient dazu, sich an der Zeit zu orientieren und die periodisch auszuführenden Tätigkeiten, wie beispielsweise der Schlaf, die Fortpflanzung oder die Nahrungsaufnahme in einem weitgehend konstant bleibenden Gleichmaß auszuführen.
Durch die wechselnde Länge der Tage durch die Jahreszeitenwechsel ist eine stetige Neusynchronisierung der inneren Uhr nötig. Der Zirkadianerrhythmus muss heute zugleich oftmals durch einen schnellen Wechsel der geographischen Lage, wie zum Beispiel nach einem Flug, kurzfristig wieder resynchronisiert werden.
Die Anpassung und die Synchronisation geschieht durch besondere Photorezeptoren in der äußeren Schicht der Retina des Auges. Diese sogenannten Ganglienzellen sind photosensitiv und enthalten das Pigment Melanopsin. Dieses befindet sich zwischen den Schichten der amakrinen und der Ganglienzellen.
Der Nucleus suprachiasmaticus wird als direkte Schaltzentrale der zirkadianen Uhr bezeichnet und dieser koordiniert die periodisch wechselnden Funktionen im Körper.
Dies sind die Körpertemperatur, die Herzfrequenz, die Hormonsekretion sowie die Urinproduktion.
Ähnlich wie die Uhr der menschlichen Organe, die die passiven und aktiven Zeiten dieser darstellt, weist der Zirkadianerrhythmus einen 24-stündigen Prozess der Synchronisation des menschlichen Organismus auf. Der Tag hat 24 Stunden und innerhalb dieser Zeit wird es hell und wieder dunkel. Zugleich herrschen im Winter kalte Temperaturen, während es im Sommer sehr warm ist. Dies hat einen großen Einfluss auf den Rhythmus.
Der zirkadiane Rhythmus wird vor allem von der Zirbeldrüse kontrolliert. Diese ist direkt mit der Netzhaut des Auges verbunden und reagiert daher besonders empfindlich auf die Helligkeitsreize. Dem Zirkadianerrhythmus unterliegen unter anderem die Hormonausschüttung, die Herz-Kreislauf-Funktion und der Schlaf-Wach-Rhythmus. Die Zeiten zur Einnahme für verschiedene Medikamente sind auf den Rhythmus genau abgestimmt. Aus diesem Grund sollen beispielsweise Betablocker und Kortisonpräparate morgens; Schmerzmittel und Antazida besser abends eingenommen werden.
Der Zirkadianerrhythmus und Schlafstörungen
Bei Störungen des Zirkadianerrhythmus laufen der endogene Schlaf-Wach-Rhythmus als die innere körperliche Uhr und der Dunkel-Licht-Zyklus versetzt ab. Dies ist die sogenannte Desynchronisiation. Die Ursache dafür kann endogen durch ein verzögertes Schlafphasensyndrom oder äußerlich durch Schichtarbeit hervorgerufen werden. Schlafstörungen im Zirkadianerrhythmus können bei Patienten mit Parkinson oder Alzheimer- sowie bei Patienten nach einer Enzephalitis vermehrt auftreten.
Wenn der Grund extern ist, dann können weitere zirkadiane Rhythmen im Organismus untereinander ablaufen, was als interne Desynchronisation bezeichnet wird. Dazu gehören sie Hormonausschüttung und die Temperatur.
Es ist sehr schwierig, sich an die wiederholten zirkadianen Verlängerungen oder Verzögerungen (zum Beispiel durch häufige Reisen oder wechselnde Schichtarbeit) anzugleichen, vor allem wenn sich die Schichten ständig in der Reihenfolge ändern. Verschiebungen entgegen den Uhrzeigersinn sind diejenigen, welche die Schlafens- und Aufwachzeiten nach vorn verlegen. Diese Symptome lassen meistens nach einigen Tagen oder Wochen nach, während sich die Rhythmen erneut anpassen. Da in erster Linie das Licht ein starker Synchronisator des Zirkadianerrhythmus ist, beschleunigen die Aussetzung in hellem Licht (Licht mit der Stärke von 5000 bis 10.000 Lux) nach der jeweiligen Zeit des Aufwachens und die Verwendung einer Sonnenbrille vor der Schlafenszeit eine gute erneute Anpassung. Auch eine Gabe von Melatonin vor dem Schlafengehen ist ein guter Stimulator des Rhythmus.
Patienten, welche unter zirkadianen Rhythmusstörungen leiden, missbrauchen oftmals Hypnotika, Alkohol und Drogen als Stimulanz.
Die Bedeutung des Zirkadianerrhythmus für die innere Uhr des Menschen
Damit die zeitlichen Verschiebungen in Beziehung zur Tageszeit geändert werden, muss die innere menschliche Uhr mit der Tageszeit abgeglichen werden. Dafür ist das Licht wiederum der größte Indikator. Über die Ganglienzellen wird das Umgebungslicht zum Abgleich mit der inneren Uhr des Menschen verwendet. Die Erfolge der Synchronisation können meistens durch den Verlauf des Tageslichts erläutert werden, welches ontogenetisch betrachtet den einzigen Zeit- und Lichtgeber darstellt. Auf diese Weise kann vor allem helles Licht in der Mittagszeit einer Müdigkeit am Nachmittag vorbeugen. Eine Übereinstimmung findet sich in der größeren Einstrahlung des Tageslichtes in der Mittagszeit. Das weiße Licht mit einem höheren Blauanteil oder ein Licht mit einer großen Farbtemperatur, wie dies dem gestreuten Licht des blauen Himmels am Tag entspricht, kann zu einer höheren Aufmerksamkeit und Wachheit führen. Auch am Abend kann der Effekt verwendet werden, um auch zu dieser Zeit eine höhere Wachheit beim Menschen zu erreichen.
Vor allem im Job kann Licht mit einem größeren Blauanteil der Müdigkeit am Tage vorbeugen und zugleich einen erholsamen Schlaf in der Nacht sehr gut unterstützen, wenn dieser am Abend durch gedämpftes und entspannendes Licht eingeleitet wird. Andererseits können auch unerwünschte Wachphasen durch die Lichteinstrahlung abgeleitet werden, wenn beispielsweise nachts eine Lampe mit hohem Blauanteil angeschaltet wird, welche zu einer kurzzeitigen Schlaflosigkeit führen kann.
Der Schlaf wirkt am Tage wenig behaglich. Andererseits fällt den Menschen die Arbeit in der Nacht sehr viel schwerer. Dies hängt mit dem Zirkadianerrhythmus zusammen und die Menschen können die Schlaf- und die Aktivitätsphasen nicht einfach vertauschen. So diktiert die innere Uhr ihre ganz eigenen Regeln. Meistens ist das Wachsein an die Helligkeit und die Ermüdung an die Dunkelheit angekoppelt. Blinde Menschen leider aus diesem Grund sehr häufig an Störungen des Schlaf-Wach-Rhythmus.
Jeden Tag sind die Menschen dem zirkadianen Rhythmus exponiert. Dieser schreibt vor, etwa im regelmäßigen 24-Stunden-Takt zu wachen und zu ruhen. Die Vorgabe ist stets die innere Uhr, welche auch als zirkadianer Schrittmacher bezeichnet wird.
Prozesse, welche vom zirkadianen Rhythmus gesteuert werden
Der Schlaf-Wach-Rhythmus wird in jedem Fall durch den zirkadianen Rhythmus gesteuert. Wenn es draußen es dunkel, werden die Menschen automatisch müde. Am hellen Tage sind die Wachphasen vorherrschend. Der Wechsel von Dunkelheit und Tageslicht und die hieraus folgenden Prozesse im Körper werden von den zirkadianen Rhythmen geregelt. Wer unter Schlafstörungen leidet, sollte die Ursache stets im zirkadianen Rhythmus suchen.
Die Leistungsfähigkeit des Menschen ist ebenfalls ein Prozess, welcher durch den Zirkadianerrhythmus gesteuert wird. Menschen sind nicht zu jeder Tageszeit gleichermaßen leistungsfähig. Vor allem am Nachmittag ist die Leistungskurve abfallend und es fällt den Menschen dann schwerer, sich zu konzentrieren. Deshalb empfiehlt es sich, besondere Termine und Aufgaben auf den Vormittag zu verlegen, denn zu dieser Tageszeit sind diese besonders aufnahme- und leistungsfähig.
Der Einfluss des Zirkadianerrhythmus auf die Dauer des Schlafes zeigt sich sehr deutlich in einem 24-Stunden-Temperatur-Rhythmus und in der Ausschüttung der Hormone sowie des Melatonins. Im Allgemeinen ist die Cortisol-Ausschüttung in der Nacht bei gesunden Menschen mit kürzeren Schlafenszeiten höher als bei solchen mit einer längeren Schlafdauer. Zugleich scheint eine bewusste Regulierung der zirkadianen Ausschüttung der Stresshormone bei einem früheren Wecken einen vorbereiteten Prozess des Schlafendes auszudrücken und somit zugleich die Dauer des Schlafes zu bestimmen. Das Auftreten von Schlaf und Wachsein wird vor allem durch die zirkadianen Prozesse definiert und zugleich vom vorherrschenden Schlafdruck. Jener Prozess steigt abhängig vom Bestand der Wachperiode.
Bereits im Jahre 1982 hatte Borbély mit einem Zwei-Prozess-Modell die Interaktion beschrieben. Hierbei stellt die theoretische Gesamtheit der zirkadianen Prozesse den sogenannten Prozess C dar, welcher mit dem homöostatischen Vorgang S einen Ausdruck der steigenden Müdigkeit interagiert, sodass sich Schlafenszeit und Wachsein abwechseln und zu definierten Zeiten in einem geregelten 24-Stunden-Rhythmus vorherrschend sind. Später dann wurde das Modell im Zwei-Schwellen-Modell erweitert, dass der Vorgang C durch zwei, in der Phase um 180 Grad verschobene Kurven dargestellt wird, die oszillierend sind und zwischen welchen zugleich der Vorgang S verläuft. Wenn sich die Verläufe der Kurven von C und S berühren, fällt das Einschlafen sowie das Erwachen eher leicht.