Taktgeber für die innere Uhr

Der menschliche Organismus folgt einem konstanten Rhythmus von etwa 24 Stunden. Schlafen und wach sein, Leistung und Stimmung werden von einer inneren Uhr getaktet, die sich nicht ausschalten lässt. Das konnten Chronobiologen bereits in den 1960er-Jahren nachweisen, als sie am damaligen Max-Planck-Institut für Verhaltensphysiologie zahlreiche Testpersonen in freiwillige Isolation schickten.

Über Wochen bis Monate lebten die Probanden ohne Tageslicht, Radio, Fernseher und Uhren in einem Apartment, dessen einzige Verbindung zur Außenwelt ein Kühlschrank war. Aufstehen, essen und schlafen folgten auch unter Isolationsbedingungen einem konstanten Rhythmus, der sich nach wenigen Tagen auf 25 Stunden eingestellt hatte. Deutliche Verschiebungen gab es nur bei den Uhrzeiten. So gingen einige Testpersonen etwa bereits um 16 Uhr schlafen und standen um 1 Uhr morgens wieder auf.

Ohne äußere Einflüsse folgt die innere Uhr ausschließlich ihrem individuellen, genetisch vorgegebenen Rhythmus. Unter normalen Umweltbedingungen ist das Tageslicht einer der wichtigsten Zeitgeber für den Schlaf-wach-Rhythmus. So schlafen wir typischerweise, wenn es dunkel ist und erwachen, wenn es hell wird. Evolutionsbiologisch gesehen ist dieses Verhalten überlebensnotwendig. Das menschliche Auge ist nicht auf das Sehen in der Dunkelheit ausgelegt, das potenzieller Raubtiere aber schon.

Damit Menschen nicht nur sehen, sondern auch ganz deutlich spüren, dass es dunkel wird, verfügt der Körper über ein fein abgestimmtes System. Dreh- und Angelpunkt sind spezielle photosensitive Rezeptoren in der Netzhaut, die erst Anfang der 2000er-Jahre vom britischen Neurowissenschaftler Russell Foster entdeckt wurden. Sie dienen nicht dem Sehen, sondern registrieren ausschließlich die spektrale Zusammensetzung des vorhandenen Lichts.

Besonders empfindlich reagieren die Rezeptoren auf den Blauanteil im Licht. Ist dieser hoch, wie es typischerweise im Tageslicht der Fall ist, senden sie ein Signal an den suprachiasmatischen Nucleus (SCN) im Hypothalamus, der die Melatonin-Produktion unterdrückt. Kurz vor Sonnenuntergang steigt der Rotanteil im Tageslichtspektrum, und der Blauanteil geht zurück. Damit fällt der Startschuss für die Melatonin-Ausschüttung. Der Mensch wird müde und senkt sein Aktivitätsniveau. Der Körper fährt Stoffwechselvorgänge zurück, die Körpertemperatur sinkt und Wachstumshormone, die für die Zellreparatur notwendig sind, werden ausgeschüttet.

Gegen 3 Uhr morgens erreicht der Körper sein absolutes Tief. Nun beginnt der Organismus, Cortisol auszuschütten. Das Stresshormon wirkt antizyklisch zu Melatonin, regt den Stoffwechsel an und bereitet den Körper auf das Aufwachen vor. Seine Konzentration ist gegen 9 Uhr am höchsten und sinkt anschließend über den Tag ab. Mit dem ersten Morgenlicht wird die Produktion von Melatonin heruntergefahren, gleichzeitig wird verstärkt motivierendes und stimmungsaufhellendes Serotonin ausgeschüttet.