Biorhythmus: Die innere Uhr

Veröffentlicht von: Dr. rer. nat. Geraldine Nagel (18. Juli 2014)

Äußere Zeitgeber wie Tageslicht sind zwar wichtig für die tageszeitliche Regulation des Körpers und damit für unseren Biorhythmus – aber auch ohne Tageslicht folgt der Körper einem inneren Rhythmus. Das funktioniert dank eines inneren Zeitgebers: der sogenannten inneren Uhr.

Wichtig für die Feineinstellung und Synchronisation der inneren Uhr mit dem Tageslicht (sog. Entrainment) – und damit für den Biorhythmus – ist eine bestimmte Region im Gehirn, die als eine Art Schrittmacher dient: der Nucleus suprachiasmaticus (SCN). Diese Region liegt im Hypothalamus, einem Teil des Zwischenhirns, und befindet sich paarig angeordnet direkt über der Sehnervenkreuzung. Der SCN hat dadurch Verbindung zu den Augen und leitet Informationen über Hell und Dunkel an die ebenfalls im Zwischenhirn gelegene Zirbeldrüse weiter. Die Zirbeldrüse schüttet daraufhin in der Nacht das Hormon Melatonin aus – bei Tageslicht geht die Melatonin-Konzentration dagegen zurück. Melatonin wiederum beeinflusst viele Vorgänge im Körper, auch den Schlaf-Wach-Rhythmus.

Man sieht den Umriss eines Mannes und eine Uhr. © Jupiterimages/iStockphoto

Damit die innere Uhr im Takt bleibt, benötigt sie Informationen von außen. Der wichtigste Zeitgeber für den Biorhythmus ist das Tageslicht.

Tierversuche zeigen: Trennt man operativ die Verbindung des SCN zum Sehnerv, gelangen keine Informationen über Hell und Dunkel mehr zum SCN. Trotzdem folgen die hier gelegenen Nervenzellen weiterhin einem inneren Tag-Nacht-Rhythmus. Allerdings kann sich diese "innere Uhr" ohne Informationen des SCN über Hell und Dunkel nicht mehr mit dem Tageslicht synchronisieren. Auf lange Sicht würde sich die innere Uhr also allmählich verstellen und nicht mehr synchron mit dem tatsächlichen Tag-Nacht-Wechsel laufen, sondern immer mehr abweichen. Man kann den SCN daher als Taktgeber der inneren Uhr bezeichnen. Entfernt man den SCN dagegen komplett, geht auch der Tag-Nacht-Rhythmus vollständig verloren und die Versuchstiere sind in unregelmäßigen Abständen aktiv.

Die "Bunker-Experimente"
Aufschluss über die innere Uhr brachten Experimente, bei denen freiwillige Testpersonen über einen längeren Zeitraum in einem Bunker isoliert wurden – ohne Tageslicht, Uhr, Radio oder Fernseher. Es gab keinerlei Möglichkeit, von außen Rückschlüsse auf die Tageszeit zu erhalten. Bereits nach zwei bis drei Tagen stellte sich bei den Testpersonen ein individueller, aber regelmäßiger Schlaf-Wach-Zyklus ein. Überraschenderweise folgten sie dabei eher einem 25-Stunden-Rhythmus, die Ursache hierfür ist bislang nicht bekannt. Dieser 25-Stunden-Rhythmus, der allein durch die innere Uhr erzeugt wird, synchronisiert sich erst bei An- und Abwesenheit von Tageslicht auf einen 24-Stunden-Rhythmus.

Für die innere Uhr und den zirkadianen Rhythmus ist das Tageslicht der wichtigste äußere Zeitgeber. Aber auch andere äußere Faktoren können den Tag-Nacht-Rhythmus beziehungsweise den Biorhythmus beeinflussen, so etwa:

  • Stress
  • Hitze
  • Kälte
  • Arbeitszeiten (z.B. Nacht- oder Schichtarbeit)
  • Freizeitverhalten
  • koffeinhaltige Getränke

Der Nucleus suprachiasmaticus gilt nicht nur als Taktgeber, sondern auch als "Hauptuhr" oder "Masteruhr". Experten gehen jedoch davon aus, dass es außerdem in jedem Organ beziehungsweise in fast jeder Zelle eine Art molekulares Uhrwerk gibt. Diese "Nebenuhren" (sog. periphere Oszillatoren) richten sich nach der Masteruhr.