2.1 Prinzipien zirkadianer Rhythmen

• Wetterbedingungen und Tageslicht variieren mit der Jahreszeit

• die Gezeiten bestimmen die Wasserbewegungen der Ozeane

• die Lichtverhältnisse ändern sich mit dem Übergang vom Tag zur Nacht

Um in dieser Umwelt erfolgreich zu überleben, müssen sich alle Lebewesen (Tiere und auch Pflanzen) an die Rhythmen der Umwelt anpassen

• Einer der wichtigsten Rhythmen ist dabei der Tag-und-Nacht-Wechsel

• Die Umdrehung der Erde um ihre Achse gilt als wichtigster biologischer Taktgeber und führt bei allen Lebewesen zu einem ca. 24-stündigen Rhythmus, der fast alle physiologischen und psychologischen Funktionen beeinflusst

• Ein zirkadianer Rhythmus, von lateinisch „circa“ = „ungefähr“ und „dies“ = „Tag“, bereitet den Organismus auf Vorgänge vor, die regelmäßig zu bestimmten Zeiten stattfinden

• Ein Beispiel dieser Tagesrhythmik ist die Körpertemperatur, die bereits vor dem Aufwachen ansteigt

• Aber auch weitere wichtige physiologische Funktionen unseres Körpers zeigen tagesrhythmische Schwankungen, wie beispielsweise…

  • unser Stoffwechsel

  • der Muskeltonus

  • die Nierenfunktion

  • unsere Konzentrationsfähigkeit

• Interessanterweise sind die Körperrhythmen dabei größtenteils keine passiven Auswirkungen des Hell-Dunkel-Rhythmus des Tages, sondern Konsequenzen der Aktivität körpereigener (endogener) Oszillatoren – sogenannter innerer Uhren – mit definierten Oszillationsperioden

• Diese inneren Uhren bestimmen also unsere Tagesrhythmik, werden aber zusätzlich von sogenannten Zeitgebern aus der Umwelt synchronisiert

• Der stärkste Zeitgeber bei Menschen ist helles Licht im Bereich von 7.000–12.000 Lux

• Aber auch andere Faktoren, wie beispielsweise

  • soziale Interaktion

  • Verfügbarkeit von Nahrung

  • die Temperatur

  können einen Einfluss auf die Tagesrhythmik ausüben

• Die zirkadiane Periodik kann auch bei völliger Isolation von der Außenwelt über Monate erhalten bleiben, zeigt aber leichte Abweichungen

• Meist ist die Periodik in Isolation etwas länger als 24 Stunden, bei manchen Menschen auch kürzer

• Eine innere Uhr, die sich selbst überlassen ist, ohne die Synchronisation durch externe Zeitgeber, läuft also oft entweder zu langsam oder zu schnell

  • Das wird auch als freilaufende Rhythmik bezeichnet

• Innere Uhren existieren für viele unterschiedliche Körperfunktionen, nicht nur für den Wach-Schlaf-Rhythmus

• Diese unterschiedlichen Uhren sind allerdings meist untereinander synchronisiert, können aber auch entkoppelt werden, wenn keine externen Zeitgeber vorhanden sind

• Die Oszillationsperioden des externen Zeitgebers entsprechen nicht immer ganz genau der Periodik des endogenen Rhythmus, da die Periodenlänge der inneren Uhr oft nicht exakt 24 Stunden beträgt

• Ist das der Fall, spricht man von Phasenverschiebung

• Die Oszillationsperioden des externen Zeitgebers entsprechen nicht immer ganz genau der Periodik des endogenen Rhythmus, da die Periodenlänge der inneren Uhr oft nicht exakt 24 Stunden beträgt

• Ist das der Fall, spricht man von Phasenverschiebung

Unter Chronobiologie wird die Wissenschaft von der zeitlichen Organisation von biologischen Systemen verstanden

• Zirkadiane Rhythmik

• Infradiane Rhythmik

• Ultradiane Rhythmik

• Infradiane Rhythmen sind Rhythmen, die länger als 24 Stunden dauern

• Diese Rhythmen wiederholen sich nur alle paar Tage, Wochen, Monate oder einmal pro Jahr

• Hierzu zählen Jahresrhythmen wie z. B. der Vogelzug, aber auch der Menstruationszyklus der Frau

• Ultradiane Rhythmen sind biologische Rhythmen, die kürzer als 24 Stunden sind und daher mehrmals täglich stattfinden

• Ein Beispiel für ultradiane Rhythmen ist der Schlafzyklus, mit einem Wechsel vom Non-REM-Schlaf zur REM-Phase, der sich etwa alle 90 Minuten wiederholt