Circadiane Rhythmik
Die circadiane Rhythmik hilft einem Organismus sich auf täglich wiederkehrende Phänomene einzustellen.
Neben dem endogenen Charakter dieser Rhythmen ist der Freilauf unter konstanten Bedingungen, die relative Unempfindlichkeit gegenüber der Umgebungstemperatur, die Entrainierbarkeit in einem bestimmten und begrenzten Zeitgeberbereich und eine genetische Disposition bezeichnend für die circadianen Rhythmen.
Das weiterbestehen eines frei laufenden circadianen Rhythmus unter konstanten Bedingungen beweist, dass es einen Oszillator, eine Rhythmus generierende Einheit in einem Tier oder einer Pflanze geben muss. Solange nicht bekannt ist wo und wie dieser Oszillator arbeitet, kann man nur an dem wahrgenommenen Rhythmus Messungen ausführen. Eigenschaften des Oszillators müssen dann deduktiv aus Verhalten von diesem wahrgenommenen Rhythmus abgeleitet werden: die klassische "Black Box"- Annäherung der Verhaltensforschung, wie sie speziell den Behaviorismus auszeichnet.
Für etliche Tiergruppen konnten inzwischen zumindest Teile der 'Black Box' im Zentralnervensystem (ZNS) lokalisiert werden.
Da Rhythmen häufig mit Licht assoziiert sind, ist es nicht verwunderlich, dass sich diese Schrittmacherzentren in der Regel im Bereich des visuellen Systems finden.
- Insekten: in den optischen Loben
- Weichtiere: an der Basis der Retina
- Wirbeltiere: im, über der Kreuzung der Sehnerven gelegene SCN (Suprachiasmatischer Nucleus) und/oder in der Epiphyse (dorsale Hirnanhangsdrüse oder Pinealorgan).
Bei Fischen, Amphibien, Reptilien und vielen Vögeln ist die Epiphyse noch lichtempfindlich. Bei einigen Amphibien wird ein sogenanntes Schädelfenster beobachtet, eine Schädelöffnung die nur von Hirnhaut und Haut bedeckt ist und so Licht ins Hirn durchlässt. ("3.Auge") Außerdem ist sie bei Reptilien und einigen Vögeln noch unabhängig und steuert außer der circadianen Melatininproduktion auch noch andere circadiane Rhythmen wie z.B. die Körpertemperatur und Nahrungsaufnahme. Man kann davon aus gehen, dass sie entwicklungsgeschichtlich älter ist als der SCN.
Säugetiere
Der Suprachiasmatische Nucleus (SCN) ist beim Säugetier mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit der Hauptschrittmacher seiner circadianen Rhythmik. Bei Säugetieren unterliegt das Pinealorgan der Steuerung durch den SCN. Inzwischen gibt es viele Hinweise darauf, dass noch andere Schrittmacher existieren, beispielsweise in der Netzhaut. Wie diese Uhren allerdings genau funktionieren, ist noch unbekannt.Der Mensch lebt seinem circadianen Rhythmus immer mehr entgegen. So nimmt der Anteil an Schichtarbeitern immer mehr zu. Zweitens setzen wir uns immer weniger Sonnenlicht aus. Wir verbringen – besonders im Winter - immer mehr Zeit in Innenräumen, wo die Lichteinstrahlung selten höher als 500 Lux liegt. Ein bedeckter Himmel im Freien hat aber immer noch 8.000 Lux und ein Sonnentag sogar 100.000 Lux. Zunehmmend sind wir auch nachts von Menschen gemachten Lichtreizen ausgesetzt. Es gab vor ein paar Jahren sogar die Planung, riesige Reflektoren in eine Erdumlaufbahn zu bringen und sie vom Boden aus anzustrahlen, um die gesamte öffentliche Stadt- und Strassenbeleuchtung zu ergänzen/ersetzen! Somit leben wir in Bezug auf unser circadianes System "im Dunkeln". Unsere 'Uhr', die eigentlich täglich einer neuen "Eichung" bedarf, hat mit immensen Problemen zu kämpfen. Die Auswirkungen können sein: Schlaf- und Essstörungen, Energielosigkeit bis hin zu schweren Depressionen. In nördlichen Ländern (z.B. Norwegen), aber auch bei uns in Deutschland, wo im Winter die Lichtausbeute pro Tag sogar gegen Null gehen kann, ist inzwischen die Lichttherapie gegen die sogenannte Winterdepression als wirksam anerkannt. (Lichtdusche als helle Lampen, die vorne an speziellen Kopfbedeckungen angebracht sind) Drittens sind häufige Reisen über mehrere Zeitzonen (d.h. in Ost-West- oder West-Ost-Richtung) eine große Belastung für unser circadianes System. Einige Fluggesellschaften bieten ihren Fluggästen auch gezielt Lichtreize an um den Jet-Lag besser zu überstehen.
In der Bevölkerung können zwei Hauptkategorien von "Chronotypen" unterschieden werden. Die einen gehen gerne spät zu Bett und schlafen gerne länger – die "Eulen", während die "Lerchen" früh zu Bett gehen und früh aufstehen. Da diese Unterschiede durch genetische Prädisposition zu Stande kommen, ist ein "Umerziehen" so gut wie ausgeschlossen. Das bedeutet aber, dass ein großer Teil der Bevölkerung ständig 'wider' ihre Anlagen lebt. Bei Jugendlichen, die während der Pubertät tendenziell alle Eulen sind, konnte beispielsweise nachgewiesen werden, dass eine Stunde später beginnen – besonders im Winter - zu allgemeiner Leistungsverbesserung und besserem Gesundheitszustand führte.
Ein weiterer interessanter chronobiologischer Ansatz ist die veränderte Altersstruktur unserer Gesellschaft. Bei Babys überwiegt noch das ultradiane System – kurze Aktivitätsphasen wechseln mit Schlafphasen ab – bis das circadiane System sich soweit entwickelt hat, die Führung übernehmen zu können. Mit zunehmendem Alter allerdings verliert es wieder an Einfluss. Dadurch können viele Schlaf- und Aktivitätsprobleme älterer Menschen erklärt werden.
