Die Zeit in uns

Wie die innere Uhr unseren täglichen Rhythmus vorgibt

Die innere Uhr des Menschen ist ein komplexes System aus Sensoren im Gehirn, Hormonen und genetischer Prägung. Sie bestimmt nicht nur wann wir wach sind und schlafen, essen und trinken sondern auch wie hoch unser Blutdruck und unsere Körpertemperatur sind. Der Taktgeber jedes Menschen läuft ein wenig anders, so gibt es Frühaufsteher und Langschläfer. Doch was geschieht, wenn man der inneren Uhr zuwider läuft?

Schatten einer Uhr zeichnet sich auf dem Hals eines Mannes ab.
Schatten einer Uhr zeichnet sich auf dem Hals eines Mannes ab. Quelle: ZDF

Auf die Idee des inneren Rhythmus kam 1729 erstmals der französische Physiker Jean Jaques d'Ortous de Mairan. Er untersuchte Mimosen, die ihre Blätter tagsüber hoch tragen und sie nachts absenken. Lange dachte man, dies sei eine direkte Reaktion auf das einfallende Tageslicht. Doch Fehlanzeige. De Mairan stellte die Pflanzen dauerhaft ins Dunkel und stellte fest, dass diese ganz unbeeindruckt von dem fehlenden Licht ihren Rhythmus beibehielten. Auch wenn der Franzose nach wie vor der alten Theorie anhing und fälschlicherweise glaubte, die Mimosen könnten das Tageslicht durch die Dunkelheit noch immer wahrnehmen, hatte er mit seinen Versuchen den ersten Beweis für eine innere Uhr erbracht.

Die Uhr tickt auch im Dunkeln richtig

Versuchsperson liegt in Höhle.
Versuch Höhle, Text 4 Quelle: ZDF


Doch wie sieht es mit dem Menschen aus? Bleibt auch sein täglicher Rhythmus aus Wachsein und Schlafen ohne den Einfluss des Sonnenlichts erhalten? Auf der Suche nach einer Antwort verbrachte ein Wissenschaftler 1962 in einem Selbstversuch zwei Monate in einer Höhle in den Südalpen: ohne Uhr, Tageslicht und sonstigen Dingen, die ihm hätten zeigen können, welche Zeit draußen herrschte. Er lebte nach seinem eigenen Tag-Nacht-Rhythmus. Jedes Mal wenn er aufwachte, aß und schlief, teilte er dies einem Überwachungsteam oberhalb der Höhle mit, wo seine Kollegen über seinen Rhythmus genau Buch führten.

s/w Mann mit Staubsauger bei Versuch in Bunker.
Mann staubsaugt, Text 4 Quelle: ZDF

Die Ergebnisse der Studie sind erstaunlich. Über die gesamte Zeit hinweg behielt der Wissenschaftler einen konstanten Rhythmus bei. Auch deutsche Studien, in denen Freiwillige bis zu sechs Monate in Bunkern verbrachten, bestätigten dies. Der Tagesrhythmus der Freiwilligen blieb ebenso wie deren körperliche Merkmale wie Blutdruck und Temperatur relativ stabil. Ihr Tag war allerdings etwas länger als 24 Stunden.

Das Eichen der inneren Uhr

Grafische Darstellung eines Schädels Zirbeldrüse.
Gehirn mit Signal, Text 4


Im Körper gibt es mehrere innere Uhren. Das Hauptsteuerungszentrum jedoch setzt sich aus zwei kleinen Nervenknoten im Gehirn zusammen, den so genannten suprachiasmatischen Nuclei (SCN). Sie geben Informationen an die Zirbeldrüse weiter, die dann das Hormon Melatonin ausschüttet. Der Melatoningehalt im Blut variiert im Tagesverlauf und spielt eine wesentliche Rolle für den Tagesrhythmus von Mensch und Tier. Was passiert, wenn man keine suprachiasmatischen Nuclei mehr besitzt zeigen Versuche an Hamstern. Entfernt man den Tieren die SCN, verlieren sie jegliche Rhythmik für Schlafen, Wachsein, Essen und Trinken - ihr Zeitplan gerät vollständig durcheinander. Transplantiert man ihnen jedoch einen der Nuclei zurück, erlangen sie nach etwa einer Woche ihr Zeitgefühl wieder.

Wie alle Uhren muss auch die innere Uhr geeicht werden. Dies geschieht durch das Tageslicht. Nervenzellen, die auf der Netzhaut sitzen und direkt zu den SCN im Gehirn laufen, geben dem inneren Zentrum den Takt vor. Tagsüber sendet der innere Taktgeber Signale an verschiedene Regionen des Gehirns und steuert so wichtige Körperfunktionen wie beispielsweise Körpertemperatur und Verdauung. In der Nacht hingegen, wenn das Hormon Melatonin ausgeschüttet wird, lässt die Aktivität nach, und viele Körperfunktionen werden herunter gefahren.

Bei Babys und Alten läuft die Uhr anders

Dieser innere Rhythmus muss sich jedoch erst etablieren. Neugeborene besitzen noch keinen festen Rhythmus. Da sie noch nicht viel Nahrung auf einmal zu sich nehmen können, bringt sie ihr Hungergefühl dazu, immer wieder aufzuwachen und nach Nahrung zu verlangen. Ein Säugling, der etwa 16 Stunden Schlaf täglich benötigt, wird daher nachts mehrmals wach. Erst ab dem dritten Lebensmonat beginnt ein Baby sich mit Tag und Nacht zu synchronisieren.

Auch bei älteren Menschen beginnt die innere Uhr zunehmend kürzer zu laufen. Ab dem Alter von 50 Jahren nimmt der Anteil der Tiefschlafphasen ab. Außerdem schlafen alte Menschen im Allgemeinen schlechter ein, wachen leichter auf und schlafen eine kürzere Zeitspanne am Stück. Wenn sie im Alter zur gleichen Zeit ins Bett gehen wie noch zu Arbeitszeiten, führt das oft dazu, dass sie bereits nach etwa sechs Stunden Schlaf schon sehr früh am Morgen wieder aufstehen.

Von Lerchen und Eulen

Die innere Uhr kann bei einigen Menschen vor, bei anderen nachgehen. Auf diese Weise entstehen unterschiedliche "Chronotypen". Jene Menschen, bei denen die innere Uhr etwas vorgeht, sind oft Frühaufsteher, auch "Lerchen" genannt. Ihre innere Uhr ist morgens schon auf Wachsein gestellt. Bei Langschläfern, so genannten "Eulen" hingegen steht die innere Uhr zur gleichen Zeit noch auf Schlaf. Sie erreichen ihr Leistungshoch erst am späten Vormittag. Etwa zehn Prozent reine Frühtypen und zwanzig Prozent reine Spättypen gibt es in der deutschen Bevölkerung. die Mehrheit liegt irgendwo dazwischen.

Diese Unterschiede zwischen den Chronotypen sind genetisch festgelegt, sie können also nur schwer bis gar nicht umgeprägt werden. Die innere Uhr jedes Menschen läuft sein ganzes Leben lang individuell. Da unsere Gesellschaft allerdings nicht auf solch unterschiedliche Chronotypen eingestellt ist, führt das zu Problemen. Während "Lerchen" beipielsweise zu Schulbeginn um acht Uhr schon fit und leistungsfähig sind, ähneln die elektrischen Hirnströme einer "Eule" zu dieser Tageszeit denen eines Schlafenden. So haben Frühaufsteher trotz gleicher Begabung oft bessere Noten als Langschläfer.

Erkenntnisse für die Medizin

Die innere Uhr jedes Menschen hat Auswirkungen auf die Rhythmen der einzelnen Organe und somit auch auf den Stoffwechsel. Daher wirken Medikamente zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedlich stark. Da bei den verschiedenen Chronotypen diese Stoffwechsel unterschiedlich sind, wäre es sinnvoll die Einnahme von Medikamenten an den individuellen Rhythmus des Einzelnen anzupassen.

Tut man dies nicht, wirkt das Medikament unter Umständen weniger gut, Nebenwirkungen könnten gar unterschiedlich heftig auftreten. Statt der schlichten Einnahmeanweisung "morgens", "mittags", "abends" sollten besser konkrete Angaben für "Lerchen" und "Eulen" angegeben werden. Bis heute werden diese Erkenntnisse jedoch in der Praxis kaum berücksichtigt.

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