Die innere Uhr

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Worum handelt es sich bei der „inneren Uhr“, wie funktioniert sie und wo sitzt sie? Eine innere Uhr haben alle Organismen quer durch die biologischen Ordnungsstämme, vom einfachen Bakterium über Pilze und Pflanzen bis zum Menschen. Sie ist eine entwicklungsgeschichtlich früh entstandene und genetische, also angeborene, Eigenschaft. Sie reguliert die gesamte Physiologie, von der Gen-Expression bis zum Verhalten (z.B. unseren Schlaf-Wach-Rhythmus). Die innere Uhr ist ebenso unabänderbar in unseren Genen festgelegt, wie unser Aussehen, die Haarfarbe oder Körpergröße. Charakteristisch ist, dass die innere Uhr eine endogene Periodik von ungefähr 24 Stunden hat. Deshalb wird auch circadiane Uhr (gr. circa = ungefähr, dies = Tag) genannt. Die 24-Stunden Periodik beruht darauf, dass die innere Uhr ihre Funktion an die Erdrotation angepasst hat. Weil die innere Uhr aber nur eine circa, also bloß ungefähre 24-Stunden Rhythmik hat, muss sie regelmäßig mit dem „24-Stunden-Außentag“ abgeglichen werden. Dies ist ähnlich dem regelmäßig notwendigen Nachstellen alter Taschenuhren, die oft ein paar Minuten abweichen. Die Umweltsignale welche die innere Uhr stellen können nennt man Zeitgeber. Im Laufe der Evolution stellte sich für die innere Uhr das Sonnenlicht, rhythmisch gegeben durch Sonnenauf- und Sonnenuntergang, schlichtweg als der verlässlichste Zeitgeber dar. Einem Organismus hilft die innere Uhr dadurch den Tag zu antizipieren und sich rechtzeitig auf die täglichen Anforderungen vorzubereiten. Es kann zum Beispiel von großem Überlebensvorteil sein zu wissen, wann an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Tageszeit am ehesten Nahrung zu finden ist, und dies am besten, ohne zugleich dem eigenen Fressfeind zu begegnen. Die Tages-Licht-Information nutzt die innere Uhr also aus um zu „wissen“, welche Stunde der Tag gerade schlägt (z.B. wann ist Zeit zu essen oder zu schlafen). Über spezielle Zellen der Retina, so genannte melanopsinhaltige Ganglienzellen, wird die Tages-Licht- Information aufgenommen und über die Sehnerven zur inneren Uhr geleitet. Diese besteht aus zwei ca. 10 000 Zellen umfassenden neuronalen Kernen (ca. 0.23 mm3), die sich zu beiden Seiten an der Basis der Seitenventrikel im Gehirn befinden. Sie sitzen direkt über der Kreuzung der Sehnerven (gr. Chiasma opticum), circa zwei Zentimeter hinter dem Nasenrücken. Diese beiden Kerne werden aufgrund ihrer Lage über dem Chiasma, als der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) bezeichnet. Die Information über die Tageszeit wird schließlich vom SCN ausgehend über Nerven- und Blutbahnen an alle Zellen im Körper weitergeleitet, um somit den Organismus mit der Umwelt zu synchronisieren. Jede Zelle ist auf diesem Weg darüber informiert, welche Stunde der Tag gerade geschlagen hat und welche „Funktion“ diese Zelle nun ausführen muss, damit der gesamte Organismus richtig funktioniert.

Der Chronotyp

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Verteilung Chronotypen in Deutschland (Quelle: MCTQ)
Verteilung Chronotypen in Deutschland (Quelle: MCTQ)

Die innere Uhr ist eine individuelle Eigenschaft. Sie ist zum Beispiel vergleichbar mit der Körpergröße oder Haarfarbe. Ebenso individuell „tickt“ jeder Mensch etwas unterschiedlich und ist jeweils individuell mit dem Außentag synchronisiert. Hieraus ergeben sich so genannte Chronotypen (gr. chronos = Zeit). Dass wir alle einen unterschiedlichen Chronotyp haben kann jeder leicht beobachten. Wir selbst werden zu immer recht ähnlichen Uhrzeiten müde und wieder wach, empfinden zu bestimmten Zeiten Hunger und sind zu anderen Tageszeiten kognitiv besonders aufnahmefähig, oder auch nicht. In dieser Hinsicht können wir uns zum Teil stark von unseren Mitmenschen unterscheiden. Besonders an den Zeiten zu denen wir schlafen und morgens wach werden lässt sich dies besonders gut beobachten und studieren. So gibt es Menschen die früh morgens gleich aktiv sind und andere die erst gegen Mittag richtig wach werden. Weil sich die innere Uhr nun so gut an den Schlafzeiten beobachten lässt, kann man den Chronotyp sehr leicht aus den individuellen Schlafmittelpunkten berechnen. Zum Beispiel liegt bei einer Schlafzeit von 23:00 Uhr bis 08:00 Uhr die Schlafmitte bei 04:30 Uhr morgens. Dies ist im bundesweiten Vergleich ein durchschnittlicher Chronotyp. Der Chronotyp beschreibt somit die individuelle zeitliche Beziehung (=Phasenlage) der inneren Uhr eines Menschen zu dessen Umwelt. Die Verteilung der einzelnen Chronotypen innerhalb einer Bevölkerung ist kontinuierlich. Vergleichbar der Körpergröße sind Chronotypen wie nach einer Glockenkurve verteilt, mit den Früh- und Spättypen an den beiden Enden links und rechts. Vereinfacht ausgedrückt ist ein Spättyp mit einer Schlafmitte um etwa 06:00 Uhr nur im Vergleich mit einem Frühtyp der seine Schlafmitte um etwa 02:00 Uhr hat später dran. Es hängt somit, vereinfacht am Beispiel der Körpergröße dargestellt, von den Personen ab, die mit Ihnen zusammen in der Schlange an der Supermarktkasse warten, ob Sie selbst als körperlich groß oder klein gelten. Physiologisch betrachtet hat die innere Uhr von frühen Chronotypen eine Eigenperiode die etwas kürzer ist als 24 Stunden. Deshalb werden Frühtypen früher am Abend müde und wachen morgens früh ohne Wecker auf. Späte Chronotypen werden im Vergleich dazu später müde und schlafen weiter in den Tag hinein. Ihre innere Uhr hat eine Periode die länger als 24 Stunden ist. Sie benötigen zudem meist einen Wecker um morgens pünktlich bei der Arbeit zu sein. Die Bedeutung des Chronotyps besteht nun darin, dass dieser ein idealer, einfach zu bestimmender Marker für die innere Uhr eines Menschen ist. Die Innenzeit eines Menschen, bestimmt durch die individuelle innere Uhr, hat nämlich eine große Bedeutung für die Wissenschaft und Medizin. Dies kommt besonders im Rahmen der gesundheitlichen Probleme von Schichtarbeitern zum Tragen.

Chronobiologie im Personalmanagement

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Zeit für die eigene Zeit
Zeit für die eigene Zeit

Die Chronobiologie liefert die Schlüssel, um den Arbeitsfaktor „Mensch“ wesentlich effizienter arbeiten und gleichzeitig den Gesellschaftsfaktor „Mensch“ wesentlich gesünder wachsen zu lassen. Im Kern sind es dabei die Themen

  • Schlaf
    • Dauer
    • Zeitraum/Zeitpunkt
    • Qualität
    • Schlafdeprivation (Schlafmangel) führt zu Leistungseinbußen und negativen gesundheitlichen Langzeitfolgen
  • Leistungsphasen
    • Unterschiedliche Leistungsphasen bei unterschiedlichen Chronotypen