Zirkadianer Rhythmus

Der zirkadiane Rhythmus ist die innere Uhr des Körpers – ein biologisches Programm von etwa 24 Stunden Dauer, das Schlaf-Wach-Verhalten, Körpertemperatur, Hormonausschüttung und zahlreiche weitere Prozesse taktet. Das Wort "zirkadian" leitet sich vom lateinischen circa (etwa) und dies (Tag) ab.

Entscheidend: Dieser Rhythmus läuft von selbst, auch ohne äußere Zeitgeber – allerdings nicht exakt auf 24 Stunden. Damit er synchron zur Erdrotation bleibt, muss er täglich justiert werden, und dafür ist Licht der stärkste Taktgeber.

Steuerung durch den suprachiasmatischen Nucleus

Die zentrale Schaltstelle sitzt im Hypothalamus: zwei winzige Zellkerne oberhalb der Sehnervenkreuzung, der suprachiasmatische Nucleus (SCN). Er empfängt Lichtinformationen direkt von spezialisierten Zellen in der Netzhaut und sendet rhythmische Signale an den gesamten Organismus.

Auf zellulärer Ebene erzeugen Uhrengene wie CLOCK, PER und BMAL1 eine molekulare Rückkopplung: Proteine werden produziert, hemmen ihre eigene Herstellung und bauen sich ab – ein Zyklus, der etwa 24 Stunden dauert. Kleine genetische Varianten in diesen Genen tragen mit dazu bei, ob jemand eher Morgen- oder Abendtyp ist.

Zeitgeber synchronisieren die Uhr

Ohne äußere Hinweise driftet die innere Uhr meist auf 24,2 bis 24,5 Stunden – der sogenannte free-running-Rhythmus, der in Bunkerstudien ohne Tageslicht beobachtet wird. Licht ist das Signal, das sie täglich auf genau 24 Stunden zurückstellt: Morgens zieht es die Uhr nach vorn, abends schiebt es sie nach hinten.

Blaulichtreiche Wellenlängen wirken am stärksten auf die lichtempfindlichen Ganglienzellen, die den SCN versorgen. Deshalb unterdrücken helle Bildschirme und LED-Beleuchtung am Abend die Melatoninausschüttung und verschieben das Einschlafen nach hinten – ein Problem in Zeiten omnipräsenter Screens.

Rhythmische Prozesse im Tagesverlauf

Melatonin steigt etwa zwei Stunden vor der gewohnten Schlafenszeit an und markiert das biologische Abendtor (dim light melatonin onset). Cortisol zeigt einen Morgengipfel kurz nach dem Erwachen, der den Körper aktiviert. Die Kerntemperatur erreicht ihr Tief gegen 4 Uhr morgens und ihr Hoch am späten Nachmittag.

Diese Muster haben Konsequenzen: Leistung in Gedächtnistests, Reaktionsgeschwindigkeit und sogar die Schmerzempfindlichkeit schwanken mit der Tageszeit – ein Grund, weshalb Schichtarbeit, die Menschen zu ungünstigen biologischen Zeiten aktiviert, langfristig Gesundheitsrisiken birgt.

Jetlag und Desynchronisation

Reist man schnell über mehrere Zeitzonen, bleibt die innere Uhr auf der Ausgangszeit zurück, während die Umwelt schon neue Anforderungen stellt – das ist Jetlag. Nach Westflügen passt sich die Uhr schneller an (etwa einen Tag pro Zeitzone), weil sie sich leichter nach hinten schieben lässt; Ostflüge erfordern Vorverlegung und dauern länger.

Auch ohne Flug kann es zur Desynchronisation kommen: Wer unter der Woche früh aufstehen muss, aber spät schlafen geht, lebt in einem ständigen Konflikt zwischen innerer und sozialer Zeit – ein Zustand, der als sozialer Jetlag bekannt ist und vor allem späte Chronotypen betrifft.

Zum Weiterlesen

Quellen

Roenneberg, T. & Merrow, M. (2016). The Circadian Clock and Human Health. Current Biology.
Czeisler, C. A. et al. (1999). Stability, precision, and near-24-hour period of the human circadian pacemaker. Science.