D. Steven und E.-M. Elmenhorst
Den kompletten Artikel können Sie in unserem "Handbuch der Umweltmedizin" lesen.
Zusammenfassung
Schlafen und Wachen sowie der Wechsel von Helligkeit und Dunkelheit prägen seit jeher das tierische und menschliche Leben auf der Erde. Obwohl das Schlafen wie die Nahrungsaufnahme und das Atmen zu den Grundbedürfnissen des Menschen gehört, bleibt seine wirkliche Funktion unklar. Die Regulation des Schlafs ist sowohl von der Dauer des Wachseins als auch von einem inneren tageszeitlichen Rhythmus bestimmt. Auch für viele andere Körperfunktionen ist ein Tagesrhythmus nachweisbar. Hierzu gehören unter anderem physiologische Parameter, wie die Körpertemperatur und Hormonausschüttung, und psychologische Faktoren, wie die mentale Leistungsfähigkeit und subjektiveWachheit. Mit Hilfe von Isolationsexperimenten, in denen Versuchspersonen bis zu einigen Monaten abgeschottet von jeglicher äußeren Zeitinformation lebten, wurde festgestellt, dass der Mensch ein inneres Zeitsystem besitzt, dessen Periode etwas länger als der normale Tag dauert. Durch die Umweltbedingungen wird der Mensch somit erst an den 24-Stunden-Tag synchronisiert. Als Sitz der inneren Uhr wurde schließlich der Nucleus suprachiasmaticus identifiziert. Licht, alswichtigster Zeitgeber, wirkt über die retinohypothalamischen Bahnen synchronisierend auf ihn ein, während er selbst u.a. über das Hormon Melatonin die zirkadianen Informationen an die übrigen Organsysteme des Körpers weitergibt.
Seit der Entwicklung der Elektrizität und des elektrischen Lichts ist es dem Menschen möglich, auch unabhängig von dem natürlichen Wechsel von Hell und Dunkel zu leben und zu arbeiten. Dies kann die zirkadiane Rhythmik in Konflikt mit sozialen Anforderungen bringen, was sich in Befindlichkeitsstörungen, Schlafstörungen und Tagesmüdigkeit äußert, wie sie z. B. bei Schicht- und Nachtarbeit zu finden sind. Ein Sonderfall ist der Jetlag, bei dem die Desynchronisation der zirkadianen Rhythmik mit den Umweltinformationen durch einen Zeitzonenflug ausgelöst wird. Auf Dauer im Ungleichgewicht mit seiner inneren Uhr zu leben, birgt gesundheitliche Risiken in sich und ein erhöhtes Vorkommen von Unfällen durch Ermüdung.
Gerade bei der Gestaltung von Arbeitsprozessen ist eine Beachtung der zirkadianen Leistungspotenziale essenziell.
Schlagwörter: Zirkadiane Photorezeptoren, Melatonin, Schlaf-Wach-Verhalten, Chronotypen, Schlaf-Wach-Rhythmus, Jetlag, Störeinflüsse
Abstract
Sleeping and waking and the alternation of light and darkness have always characterized animal and human life on earth. Although sleep, like eating and breathing, is one of the basic needs of humans, its true function remains unclear. The regulation of sleep is determined both by the duration of wakefulness and by an internal diurnal rhythm. There is also evidence of a daily rhythmfor many other bodily functions. These include physiological parameters, such as body temperature and hormone secretion, and psychological factors, such as mental performance and subjective alertness. With the help of isolation experiments, in which test subjects lived isolated fromany external time information for up to several months, itwas established that humans have an internal time systemwhose phase lasts slightly longer than the normal day. Environmental conditions therefore synchronize humans to the 24-hour day. The suprachiasmatic nucleus
was finally identified as the location of the internal clock. Light, as themost important zeitgeber, has a synchronizing effect on it via the retinohypothalamic pathways, while it itself transmits the circadian information to the other organ systems of the body via the hormone melatonin, among other things.
Since the development of electricity and electric light, it has been possible for people to live and work independently of the natural alternation of light and dark. This can bring the circadian rhythm into conflict with social demands, which manifests itself in mood disorders, sleep disorders and daytime tiredness, as can be found, for example, in shift and night work. A special case is jet lag, in which the desynchronization of the circadian rhythm with environmental information is triggered by a time zone flight. Living permanently in a state of imbalancewith one’s internal clock poses health risks and an increased incidence of accidents due to fatigue. When designing work processes in particular, it is essential to take circadian performance potential into account.
Keywords: Circadian photoreceptors, melatonin, sleep-wake behavior, chronotypes, sleep-wake rhythm, jet lag, disruptive influences
Zitierweise:
Steven D, Elmenhorst E.-M. (2025). Zirkadiane Rhythmen. In: Wichmann HE, Fromme H, Zeeb H (Hrsg.): Handbuch der Umweltmedizin, Kap. V-14, 82. Erg.-Lfg. ecomed Medizin, Landsberg
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