Zuletzt aktualisiert: Februar 2021

Der menschliche Biorhythmus – Takt unseres Lebens

Vier Wochen liegen zwischen jeder Vollmondphase. 365 Tage vergehen, bis unser Planet die Sonne umrundet hat und alle 24 Stunden beginnt ein neuer Tag.

Genau wie die Welt, in der wir leben, folgen auch unsere inneren Prozesse einem klaren Rhythmus. Wann wir schlafen, essen oder arbeiten wird nicht vom Zufall bestimmt. Unser Alltag folgt stattdessen einem klaren Ablauf.

Was in der Umgangssprache als „innere Uhr“ bezeichnet wird, ist in der Wissenschaft unter dem Begriff des Biorhythmus bekannt.

Anders als die Zeitangabe der Armbanduhr gibt dieser innere Rhythmus den Takt unserer Zellaktivität, der Hormonausschüttung und unserer täglichen Leistungskurve an.

Wonach richtet sich unsere biologische Rhythmik? Wie wirkt sich Schlafdeprivation auf diese aus und wie werden unsere biologischen Prozesse mit der Tageszeit synchronisiert? Die Antworten auf diese und weitere Fragen werden im folgenden Beitrag vorgestellt.

Wer gibt den Takt an?

Sieben bis neun Stunden Schlaf, drei Mahlzeiten alle vier bis fünf Stunden – so sehen herkömmliche Empfehlungen für eine gesunde Lebensweise aus.

Auf den ersten Blick scheint es plausibel, dass wir uns diese oder ähnliche Routinen aufgrund externer Faktoren aneignen: wir verspüren Müdigkeit, wenn es dunkel wird. Sobald der Magen knurrt essen wir und am Arbeitsplatz steigern wir die Konzentration.

Ob diese Regelmäßigkeiten tatsächlich von der Umgebung abhängen, zeigen Experimente zur sogenannten freilaufenden Rhythmik, wie jene des deutschen Psychologen Jürgen Zulley.

Untersucht werden hierbei Probanden, welche in einem Umfeld mit moderaten Lichtbedingungen leben. Es gibt daher keine externen Zeitgeber wie etwa den Hell-Dunkel-Rhythmus der Tageszeiten.

Trotz der Abwesenheit von Umgebungsfaktoren und sozialen Einflüssen entwickelten die Versuchspersonen einen regelmäßigen Schlaf-Wach- und Nahrungsaufnahme-Zyklus. Dieser umfasste im Durchschnitt 25 Stunden, weshalb sich die Einschlaf- und Aufstehzeiten von Tag zu Tag um circa eine Stunde nach hinten verschoben. Daran wird deutlich, dass es Zeitgeber geben muss, welche unsere biologische Aktivität von innen heraus kontrollieren.

Schlafrhythmen bei anderen Lebewesen

Tages- und Nachtzeiten sind weniger bedeutend für die „innere Uhr“ verschiedener anderer Spezies.

Säugetiere wie etwa Elefanten und Kühe schlafen im Durchschnitt nicht mehr als drei Stunden täglich. Schimpansen liegen mit durchschnittlich neun und Gorillas mit 12 Stunden Schlaf schon näher an dem menschlichen Schlafpensum (siehe Zimmermann et al. 2000).

Der Umstand, dass die Mehrheit der Säugetier- und Vogelarten Schlaf benötigt, lässt eine allgemein wichtige Funktion hinter der Ruheperiode vermuten.

Die großen Unterschiede der Schlafzeiten haben verschiedene Ursachen.

Einige Lebewesen müssen beinahe ununterbrochen Nahrung aufnehmen, um ihren Energiebedarf zu decken - zwischen den Mahlzeiten bleibt daher kaum Zeit zum Schlafen. Andere Arten müssen aufgrund natürlicher Feinde dauerhaft in Alarmbereitschaft bleiben.

Welchen Zusammenhang die Leistungskurve und der Biorhythmus haben, wird im nächsten Abschnitt näher erläutert.

Mentale Leistung als biologischer Taktgeber

Weitere Untersuchungen von Jürgen Zulley über unsere innere Rhythmik beziehen sich auf die Leistungshöhen und -tiefen im Verlauf eines Tages.

Probanden liegen dafür bis zu 60 Stunden fast ausschließlich im Bett. Es wird demnach weder eine erhebliche körperliche noch mentale Aktivität von ihnen gefordert. Sollte der menschliche Schlafzyklus lediglich der Regeneration von verbrauchten Energiereserven dienen, wäre zu vermuten, dass die Versuchspersonen länger als üblich wach bleiben und eine geringere Menge an Schlaf benötigen.

Allerdings überkam die Teilnehmer während mehrerer Tageszeiten ein enormes Schlafbedürfnis.

Alle vier Stunden wollten die Probanden Einnicken. Dieser Zeitabstand tritt dabei nicht zufällig auf. Bei einem exemplarischen Tagesablauf, welcher um 7 Uhr beginnt, tritt die Müdigkeit um 11 Uhr vormittags, drei Uhr nachmittags und um 19 Uhr am Abend auf. Diese Zeitpunkte fallen mit den erwarteten Leistungstiefs zusammen. Die Mittagsmüdigkeit, das Kaffetrinken am Nachmittag und der Nachlass der Konzentration am Abend treten genau zu diesen Uhrzeiten auf.

Ob unsere Leistungskurve tatsächlich biologisch vorbestimmt ist, oder ob das Schlafbedürfnis der Probanden durch die verinnerlichte Routine des Arbeitsalltags bedingt ist, bleibt eine spannende Frage.

Wie wird unsere biologische Aktivität mit äußeren Zeitgebern synchronisiert?

Der mit Abstand wichtigste Zeitgeber für unsere circadiane Rhythmik – dem 24- Stunden-Tag, ist der Hell-Dunkel-Zyklus. Mithilfe der Rezeptorzellen auf der Retina unseres Auges können wir Veränderungen in der Helligkeit unserer Umgebung wahrnehmen.

Doch wie gelangt diese Information zu den weiteren Körperzellen?

Entscheidend ist ein Kerngebiet im Hypothalamus unseres Gehirns, welches unter dem Namen Nucleus Suprachiasmaticus bekannt ist.

Von den Zellen der Netzhaut gelangen die Reizinformationen über den Sehnerv zu diesem Kern. Anhand seiner Namensbezeichnung lässt sich die Region leicht lokalisieren. „Supra“ ist der lateinische Begriff für „oberhalb“ und das Chiasma ist der Punkt, an dem sich die Sehnerven des linken und rechten Auges kreuzen. Der biologische Taktgeber befindet sich folglich über dem Schnittpunkt der Sehnerven.

Dies erklärt auch, weshalb blinde Menschen, deren Wahrnehmungssystem erst hinter dem Nucleus Suprachiasmaticus geschädigt ist, weiterhin einen circadianen Tagesrhythmus aufweisen.

Anschließend gelangen die Signalinformationen über weitere Kerne und Faserverbindungen zur Zirbeldrüse. Hier wird die Hormonausschüttung angestoßen, wobei Adrenalin, Insulin und weitere Substanzen unsere biochemische und physiologische Aktivität rhythmisch steuern.

Jetlag und Schichtarbeit – verheerende Folgen der inneren Desynchronisation

Nun ist es nicht jedem Menschen möglich, sich nach der „inneren Uhr“ zu richten. Jetlag und Schichtarbeit sind zwei Umstände, welche den biologischen Rhythmus gezwungenermaßen aus dem Gleichgewicht bringen.

Effekte von Schlafdeprivation oder unregelmäßigen Mahlzeiten können die Leistungsfähigkeit massiv beeinträchtigen. Besonders bei Schlafmangel wurden nachweislich kognitive, physiologische und affektive Beeinträchtigungen nachgewiesen.

Damit diese Risiken bei Schichtarbeitsjobs vermindert werden, sollten die Arbeitszeiten möglichst in Richtung des Tagesverlaufs gewechselt werden. An die Veränderung von einer Früh- zu einer Mittags- hin zu einer Spätschicht kann sich der Körper besser gewöhnen als bei einer Vorverlegung des Dienstes.

Je besser die Arbeitszeiten geregelt sind, desto effektiver können sich die Betroffenen darauf einstellen und ihre Schlaf- und Wachzeiten vorausschauend anpassen.

Auch bei Langstreckenflügen ist es empfehlenswert, sich bereits vor der Reise an die neue Ortszeit zu gewöhnen, da der Zeitzonenwechsel erhebliche negative Effekte auf den Körper haben kann.

Wer Kopfschmerzen, Schwindel und Unwohlsein auf dem Ausflug mindern möchte, der kann am Morgen der Ankunft ein wenig Sport machen oder sich in eine helle Umgebung begeben.

Die körperliche Aktivität kann ebenso wie der Lichtreiz die Anpassung des inneren Taktes beschleunigen. Prinzipiell gilt ebenfalls, dass Jetlag aufgrund der Verschiebung der Tageszeiten eher bei Flügen in Richtung Osten auftritt.

Leistungsgesellschaft versus Schlafbedürfnis

Die externen und internen Zeitgeber, welche unser Leben bestimmen, wurden nun ausführlich beschrieben. Wie verhält es sich allerdings mit der inneren Rhythmik im realen Alltag?

Die Anwendung der kurzen Schlafphasen alle vier Stunden ist im Arbeits- und Schulalltag undenkbar. Unsere Leistungstiefs müssen wir daher entweder durchstehen oder mittels Koffein bzw. energiereichen Zwischenmahlzeiten gegen diese ankämpfen.

Zudem verbringen wir auch außerhalb vom Arbeitsplatz immer mehr Zeit vor Bildschirmen. Künstliches Licht und intensive Reizstimulation, wie etwa bei einem spannenden Film, können unseren Schlaf-Wach-Rhythmus negativ beeinflussen.

Wer schlechter einschlafen kann und unruhige Nächte erlebt, ist am nächsten Morgen nicht in Topform. Unsere leistungsorientierte und digitalisierte Gesellschaft erschwert es unserer "inneren Uhr" zunehmend im Takt zu bleiben.

Wichtiger denn je ist es, im Sinne unserer biologischen Rhythmik auf den eigenen Körper zu hören. Müdigkeit sollte nicht durch Zucker und Koffein verdrängt werden. Unsere Leistung kann in Erschöpfungsphasen nur durch Erholung wieder aufgebessert werden.

Zwischen der Außenwelt und unserem Innenleben besteht eine komplexe Wechselwirkung, weshalb es bedeutsam ist, auf beide Anforderungen gleichmäßig zu achten.

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