Zirkadiane Rhythmen sind körperliche, geistige und Verhaltensänderungen, die einem Tageszyklus folgen. Sie reagieren hauptsächlich auf Licht und Dunkelheit in der Umgebung eines Organismus.
- Nachts schlafen und tagsüber wach sein ist ein Beispiel für einen lichtbedingten zirkadianen Rhythmus.
Circadiane Rhythmen finden sich bei den meisten Lebewesen, einschließlich Tieren, Pflanzen und vielen kleinen Mikroben. Die Erforschung der zirkadianen Rhythmen wird als Chronobiologie bezeichnet.
ÜBERSICHT
Was sind biologische Uhren oder innere Uhren?
Biologische Uhren ticken überall in unserem Körper. Sie setzen im Schlaf das Hormon Melatonin frei, regen nach dem Mittagessen die Ausschüttung von Verdauungsenzymen an und halten uns tagsüber wach.
- Eine Hauptuhr im Gehirn synchronisiert alle anderen Uhren in den verschiedenen Organen.
Biologische Uhren sind das angeborene Steuerungssystem eines Organismus. Sie bestehen aus bestimmten Molekülen (Proteinen), die in den Zellen des Körpers miteinander interagieren. Biologische Uhren finden sich in fast allen Geweben und Organen.
Sind biologische Uhren das Gleiche wie zirkadiane Rhythmen?
Nein, aber sie sind verwandt. Biologische Uhren erzeugen zirkadiane Rhythmen und regulieren deren zeitlichen Ablauf.
Was ist die Hauptuhr?
Eine Hauptuhr im Gehirn koordiniert alle biologischen Uhren eines Lebewesens und hält sie synchron.
Bei Wirbeltieren, einschließlich des Menschen, ist die Hauptuhr eine Gruppe von etwa 20 000 Nervenzellen (Neuronen), die eine Struktur bilden, die als suprachiasmatischer Kern (SCN) bezeichnet wird.
- Der SCN befindet sich in einem Teil des Gehirns, dem Hypothalamus, und erhält direkte Informationen von den Augen.
Erzeugt und erhält der Körper seine eigenen zirkadianen Rhythmen?
Natürliche Faktoren im Körper erzeugen zirkadiane Rhythmen. Sie werden aber auch durch Signale aus der Umwelt beeinflusst.
Dieses Licht kann Gene an- oder abschalten, die die molekulare Struktur der biologischen Uhren steuern.
Durch die Veränderung der Hell-Dunkel-Zyklen können biologische Uhren und zirkadiane Rhythmen beschleunigt, verlangsamt oder zurückgesetzt werden.
Beeinflussen zirkadiane Rhythmen die Körperfunktionen und die Gesundheit?
Ja, zirkadiane Rhythmen können Schlaf-Wach-Zyklen, Hormonausschüttung, Essgewohnheiten und Verdauung, Körpertemperatur und andere wichtige Körperfunktionen beeinflussen.
Biologische Uhren, die schnell oder langsam gehen, können zu gestörten oder abnormalen zirkadianen Rhythmen führen.
Unregelmäßige Rhythmen wurden mit verschiedenen chronischen Gesundheitszuständen in Verbindung gebracht, darunter Schlafstörungen, Adipositas, (Fettleibigkeit) Diabetes, Depressionen, bipolare Störungen und saisonale affektive Störungen wie Winter- und Sommerdepressionen.
Wie hängen zirkadiane Rhythmen mit dem Schlaf zusammen?
Zirkadiane Rhythmen bestimmen unser Schlafverhalten.
Die Hauptuhr des Körpers, der suprachiasmatische Nucleus (SCN), steuert die Produktion des Schlafhormons Melatonin. Er erhält Informationen über das einfallende Licht von den Sehnerven, die Informationen von den Augen an das Gehirn weiterleiten.
Wenn es nachts weniger Licht gibt, weist der suprachiasmatische Nucleus (SCN) das Gehirn an, mehr Melatonin zu produzieren, damit man schläft. Forscher untersuchen, wie Schichtarbeit und die nächtliche Lichtexposition durch mobile Geräte den zirkadianen Rhythmus und den Schlaf-Wach-Zyklus verändern können.
Was hat der zirkadiane Rhythmus mit Jetlag zu tun?
Jetlag entsteht, wenn Reisen den zirkadianen Rhythmus stören. Wenn man durch verschiedene Zeitzonen reist, weichen die biologischen Uhren von der Ortszeit ab.
Wenn man z.B. von Kalifornien nach New York fliegt, verliert man 3 Stunden. Wenn man um 7 Uhr an der Ostküste aufwacht, sind die biologischen Uhren noch auf Westküstenzeit gestellt, so dass man sich um 4 Uhr morgens fühlt. Die biologischen Uhren werden zurückgestellt, aber das dauert oft einige Tage.
- Das wichtigste Signal, das den Tagesrhythmus beeinflusst, ist das Tageslicht.
Was passiert bei Serotoninmangel?
Da Serotonin vor allem während des Tiefschlafs produziert wird, kann ein Serotoninmangel zu einem regelrechten Teufelskreis führen. Ein Mangel an Serotonin verursacht Schwierigkeiten beim Einschlafen, der fehlende oder gestörte Tiefschlaf reduziert die Serotoninproduktion, was wiederum den Schlaf verschlechtert.
Neben seiner Funktion als Neurotransmitter reguliert Serotonin die Stimmung, den Appetit, den Schlaf und das Sozialverhalten. Ein Serotoninmangel kann zu depressiven Verstimmungen, Depressionen, Angstzuständen, Schlaflosigkeit, zwanghaftem Verhalten und mehr führen.
Wie untersuchen Forscher den zirkadianen Rhythmus?
Wissenschaftler untersuchen den zirkadianen Rhythmus am Menschen oder an Organismen, die ähnliche biologische Uhrengene haben, wie z. B. Fruchtfliegen und Mäuse.
Forscher, die diese Experimente durchführen, können die Umgebung der Versuchspersonen kontrollieren, indem sie die Licht- und Dunkelperioden verändern.
Dann suchen sie nach Veränderungen in der Genaktivität oder anderen molekularen Signalen. Diese Forschung hilft uns zu verstehen, wie biologische Uhren funktionieren.
Wissenschaftler untersuchen auch Organismen mit unregelmäßigen zirkadianen Rhythmen, um herauszufinden, welche genetischen Komponenten der biologischen Uhren zerstört sein könnten.
Wie trägt die Forschung zum zirkadianen Rhythmus zur menschlichen Gesundheit bei?
Das Verständnis dessen, was biologische oder innere Uhren zum Ticken bringt, kann zur Behandlung von Schlafstörungen, Adipositas (Fettleibigkeit), psychischen Störungen, Jetlag und anderen Gesundheitsproblemen führen.
Es kann auch die Fähigkeit des Einzelnen verbessern, sich an Nachtschichtarbeit anzupassen.
Die obigen Informationen zu Zirkadiane Rhythmen und biologische Uhren dienen ausschließlich zur ersten Information.
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