l)Die innere Uhr des Menschen — Chronobiologie im Überblick
Die meisten Lebewesen richten ihre Aktivität nach dem Wechsel von Tag und Nacht. Beim Menschen wird dieser Zyklus von einer inneren Uhr gesteuert, die als circadianer Rhythmus bezeichnet wird; das lateinische circa diem bedeutet etwa ein Tag. Der Taktgeber sitzt nicht im Herzen, sondern im Gehirn: Im Nucleus suprachiasmaticus, einer kleinen Ansammlung von Nervenzellen im vorderen Teil des Hypothalamus, werden die inneren Zeitgeber erzeugt. Diese Zellen geben ihre Signale an zahlreiche andere Hirnregionen und über das vegetative Nervensystem auch an Organe wie Leber, Magen und Muskulatur weiter. So entsteht ein zeitliches Muster, das Körpertemperatur, Blutdruck, Hormonausschüttung und Verdauung beeinflusst. Der Rhythmus ist also kein bloßes Gefühl, sondern eine messbare biologische Größe. Ohne äußere Signale würde die innere Uhr jedoch nicht exakt 24 Stunden messen. Bei Versuchspersonen, die über Wochen in abgeschirmten Räumen ohne Tageslicht lebten, verschob sich der Rhythmus allmählich; die meisten Menschen haben einen inneren Tag von etwa 24,2 Stunden. Damit die Uhr mit der Außenwelt übereinstimmt, muss sie täglich neu gestellt werden. Diesen Vorgang nennt man Synchronisation. Das wichtigste Signal dafür ist Licht: Fällt helles Licht auf die Netzhaut, geben spezielle Lichtsinneszellen Informationen an den Nucleus suprachiasmaticus weiter und korrigieren die Uhr. Besonders wirksam ist Licht am Morgen; es kann den Rhythmus vorverlegen. Abendliches Licht dagegen verzögert ihn, weil das Gehirn die Produktion des Schlafhormons Melatonin zurückhält. Aus diesem Grund empfehlen Schlafforscher, abends auf helle Bildschirme zu verzichten. Neben dem Licht wirken auch andere Faktoren auf die innere Uhr. Regelmäßige Mahlzeiten, körperliche Bewegung und soziale Kontakte geben dem Körper zusätzliche zeitliche Hinweise. Diese äußeren Zeitgeber können einen gestörten Rhythmus bis zu einem gewissen Grad stabilisieren. Fehlen sie, etwa bei Menschen, die allein und ohne festen Tagesablauf leben, gerät die Uhr leichter aus dem Takt. Wichtig ist, dass die inneren und die äußeren Signale zusammenwirken; erst im Zusammenspiel entsteht ein stabiler Schlaf-Wach-Rhythmus. Deutlich zu spüren ist das bei der Schichtarbeit. Wer nachts arbeitet und tagsüber schläft, lebt gegen seinen natürlichen Rhythmus. Nach Angaben der Arbeitsmedizin leiden Schichtarbeiter häufiger an Schlafstörungen, an Magen-Darm-Beschwerden und an einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Ein Teil dieser Beschwerden lässt sich dadurch erklären, dass die innere Uhr sich nur langsam an einen neuen Takt gewöhnt; bei einem Wechsel der Schicht dauert es oft mehrere Tage, bis die Anpassung vollständig ist. Manche Betriebe versuchen deshalb, die Zahl der Nachtschichten zu begrenzen oder die Schichtfolge vorwärts zu drehen. Auch für die Leistungsfähigkeit hat die innere Uhr Folgen. Aufmerksamkeit und Reaktionsgeschwindigkeit schwanken im Tagesverlauf; in den frühen Morgenstunden sind sie bei den meisten Menschen am geringsten. Untersuchungen zu Verkehrsunfällen zeigen, dass Fehler und Sekundenschlaf am Steuer gehäuft in dieser Zeit auftreten. Für Prüfungen, sportliche Wettkämpfe und ärztliche Eingriffe kann der Zeitpunkt daher eine Rolle spielen. Ob sich Termine gezielt auf den individuellen Rhythmus abstimmen lassen, wird derzeit untersucht. Trotz jahrzehntelanger Forschung sind viele Fragen offen. Warum manche Menschen ausgeprägte Frühaufsteher und andere Nachtmenschen sind, ist nur teilweise geklärt; genetische Faktoren scheinen eine Rolle zu spielen, doch ihr genaues Zusammenspiel ist noch nicht verstanden. Auch die langfristigen Folgen von Nachtschichten sind umstritten: Zwar gilt ein Zusammenhang mit bestimmten Erkrankungen als wahrscheinlich, doch ob die Ursache allein in der Störung der inneren Uhr liegt, lässt sich nicht eindeutig belegen. Unklar bleibt zudem, ob eine dauerhafte Verschiebung des Schlaf-Wach-Rhythmus, wie sie bei Schichtarbeit vorkommt, durch Medikamente zuverlässig behoben werden kann. Klar ist bisher nur, dass die innere Uhr kein starres Programm ist, sondern sich an die Umwelt anpasst.