Der zirkadiane Rhythmus: Die Wissenschaft hinter Ihrer inneren Uhr

Zirkadiane Rhythmen sind die täglichen Zyklen unserer körperlichen Prozesse, wie Schlaf, Appetit und Wachsamkeit.

In gewisser Weise kennen wir sie alle, weil wir sie alle erleben. Wir fühlen uns zu bestimmten Zeiten des Tages wacher und zu anderen müde.

Aber vielleicht wissen wir nicht genau, wie unsere innere Uhr funktioniert, wie wichtig sie ist und wie wir sie am besten in Gang halten können. Lesen Sie weiter, um alles über Ihren zirkadianen Rhythmus zu erfahren und wie Sie optimal nach Ihrer inneren Uhr arbeiten können.

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Verstehen, wie der zirkadiane Rhythmus funktioniert

Es war schon immer offensichtlich, dass der Mensch und andere Organismen auf den 24-Stunden-Zyklus der Erdrotation abgestimmt sind. Weniger offensichtlich ist jedoch, dass diese täglichen Zyklen nicht nur eine Reaktion auf Umweltreize wie den Auf- und Untergang der Sonne sind, sondern auch von einer inneren Uhr gesteuert werden (Albrecht, 2012).

Zirkadianer Rhythmus: Eine Definition

Unsere innere Uhr wird als "zirkadian" bezeichnet, weil es "ungefähr einen Tag" bedeutet, und die Uhr, die ohne äußere Anhaltspunkte wie den Auf- und Untergang der Sonne funktioniert, stellt sich auf einen Zyklus von 24,2 Stunden pro Tag ein (Czeisler et al., 1999).

Durch externe Hinweise wird sie täglich auf einen exakten 24-Stunden-Zyklus zurückgesetzt, um mit der 24-Stunden-Rotation der Erde Schritt zu halten.

Entrainment

Der Prozess, durch den die biologische Uhr auf genau 24 Stunden zurückgesetzt wird, wird als Entrainment bezeichnet und geschieht über Zeitgeber. Dies sind die Signale aus der Umwelt, an denen unser Körper erkennt, wie spät es ist, und das wichtigste von ihnen ist das Tageslicht (Albrecht, 2012).

Zirkadiane Uhr vs. biologische Uhr

Die Begriffe zirkadiane Uhr und biologische Uhr können austauschbar verwendet werden. Die zirkadiane oder biologische Uhr eines Organismus ist der Mechanismus innerhalb des Organismus, der seine zirkadianen Rhythmen steuert. Es handelt sich um ein komplexes System von Proteinen in den Zellen des gesamten Körpers, das von Tausenden von Genen gesteuert wird (Klein et al., 1991).

Bei Wirbeltieren regelt eine Hauptuhr diese Gene und Proteine. Beim Menschen ist dies eine Struktur im Gehirn, der so genannte suprachiasmatische Nukleus (SCN; Klein et al., 1991).

Der SCN kommuniziert mit "Uhren" in anderen Teilen des Körpers (z. B. dem Herzen und der Leber), um sicherzustellen, dass alle Gewebe des Körpers mit ihm synchronisiert sind (Dibner & Schibler, 2015).

Warum der zirkadiane Rhythmus für das geistige und körperliche Wohlbefinden von entscheidender Bedeutung ist

Der zirkadiane Rhythmus ist etwas, das wir für selbstverständlich halten, bis er aus dem Takt gerät. Eine Störung des zirkadianen Rhythmus fühlt sich nicht nur unangenehm an, sondern wirkt sich langfristig auch negativ auf die Gesundheit aus.

Hier gibt der Forscher Satchin Panda einen hilfreichen Überblick:

Schlaf

Unser zirkadianer Rhythmus ist entscheidend für guten Schlaf, und guter Schlaf ist entscheidend für unsere Gesundheit. Langfristig gestörter Schlaf wird unter anderem mit Fettleibigkeit, Diabetes, Krebs und kognitivem Abbau in Verbindung gebracht (Knutson & Van Cauter, 2008; Mogavero et al., 2021; Wennberg et al., 2017).

Unter optimalen Bedingungen erreicht das Hormon Cortisol kurz nach dem Aufwachen seinen Höchststand und setzt damit den Taktgeber für den Zyklus von Wachheit und Müdigkeit, der uns viele Stunden später wieder in den Schlaf führt (Dickmeis, 2009).

Doch dieser Prozess kann leicht gestört werden. Sonnenlicht ist für den Körper der wichtigste Auslöser für den Cortisolanstieg, auch wenn Essen und körperliche Aktivität ebenfalls dazu beitragen. Wenn wir nicht innerhalb der ersten Stunde nach dem Aufwachen dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, kann es sein, dass unsere zirkadiane Uhr nicht richtig in Gang kommt. Künstliches Licht, das wir morgens häufiger sehen, ist in der Regel nicht hell genug, um diese Aufgabe zu erfüllen (Potter et al., 2016).

Und es kommt noch schlimmer. Während wir am Morgen zu wenig Licht sehen, sehen wir am Abend zu viel. Die künstlichen Lichter unserer Wohnungen, Mobiltelefone und Computerbildschirme leuchten abends hell, nachdem die Sonne untergegangen ist, und veranlassen unsere innere Uhr, uns unnatürlich wach zu halten, so dass wir nicht so früh oder so tief schlafen, wie wir sollten (Potter et al., 2016).

Wenn Sie mehr über dieses Thema erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen die Lektüre von The Science of Sleep.

Optimale körperliche Funktion

Neben unserem Schlaf beeinflussen zirkadiane Rhythmen verschiedene Aspekte des Stoffwechsels wie Hormonausschüttung, Appetit, Verdauung und Körpertemperatur, die alle für das reibungslose Funktionieren unseres Körpers wichtig sind (Potter et al., 2016).

Störungen dieser Systeme aufgrund eines gestörten zirkadianen Rhythmus erhöhen das Risiko körperlicher Gesundheitsprobleme wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit, Diabetes und Krebs. Dies geschieht zum einen durch die direkten Auswirkungen der zirkadianen Störung auf den Stoffwechsel und zum anderen durch ihren Einfluss auf die Ernährungspräferenzen. Menschen sind bei Schlafmangel eher zu fettigen und zuckerhaltigen Lebensmitteln geneigt (Simon et al., 2015).

Leistung

Wie zu erwarten, haben die Auswirkungen des zirkadianen Rhythmus auf die Funktionsweise unseres Körpers sowohl Auswirkungen auf die körperliche als auch auf die geistige Leistungsfähigkeit.

In einer Studie fanden Forscher heraus, dass Schwimmer 90 Minuten nach dem allabendlichen Absinken der Körpertemperatur am schnellsten waren (Kline et al., 2019). In anderen Studien wurde festgestellt, dass Sportler tageszeitliche (tägliche) Schwankungen bei wichtigen Leistungsindikatoren wie VO2 max, Kraft, Flexibilität, Sprintgeschwindigkeit und Reaktionszeit aufweisen (Knaier et al., 2019; Vitale & Weydahl, 2017).

Was die geistige Leistungsfähigkeit betrifft, so gibt es Hinweise darauf, dass die kognitiven Funktionen durch das Erregungsniveau beeinflusst werden, das wiederum durch den zirkadianen Rhythmus beeinflusst wird. Dies gilt insbesondere für jene kognitiven Funktionen, die an der kognitiven Kontrolle von oben nach unten beteiligt sind, wie Hemmung, Arbeitsgedächtnis, Aufgabenwechsel und psychomotorische Vigilanz (Xu et al., 2021). Kognitive Funktionen wie diese sind häufig an Aufgaben wie dem Abrufen von Informationen und der Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit bei der Arbeit beteiligt.

Psychische Gesundheit

Gestörte zirkadiane Zyklen sind bei allen Kategorien von psychischen Erkrankungen eher die Regel als die Ausnahme (Baglioni et al., 2016). In einer Studie mit 121 Erwachsenen, die in einem kommunalen Zentrum für psychische Gesundheit behandelt wurden, erfüllten über 85 % die Kriterien für zwei oder mehr Schlaf-Zirkulationsstörungen (Sarfan et al., 2021).

Die Beziehung zwischen dem zirkadianen Rhythmus und der psychischen Gesundheit scheint in beide Richtungen zu verlaufen. Störungen des zirkadianen Rhythmus tragen zu psychischen Gesundheitsproblemen bei, während psychische Gesundheitsprobleme ihrerseits zu gestörten zirkadianen Rhythmen beitragen (Meyer et al., 2024).

Es gibt mehrere Mechanismen, die zu diesem Zusammenhang beitragen könnten, darunter fehlendes Tageslicht, Störungen des Schlafs und dessen wichtige Rolle bei der emotionalen Verarbeitung und Neuroplastizität sowie Auswirkungen auf das Mikrobiom (Meyer et al., 2024).

Schlaflosigkeit und Hypersomnie (die eine Störung des zirkadianen Rhythmus implizieren) sind bei Depressionen so häufig, dass sie Teil der diagnostischen Kriterien für diese Erkrankung sind (Weltgesundheitsorganisation, 2019), und etwa ein Drittel der Menschen mit schweren Depressionen leiden unter beidem (Geoffroy et al., 2018).

Neben diesen düsteren Tatsachen können wir jedoch auch die Aussichten für die Behandlung von Depressionen mit Maßnahmen, die auf die zirkadiane Uhr abzielen, in Betracht ziehen. Es gibt Belege dafür, dass die Exposition gegenüber sehr hellem Kunstlicht am Morgen sowohl bei der Behandlung von saisonalen Depressionen (oder saisonalen affektiven Störungen) als auch bei Depressionen im Allgemeinen wirksam sein kann (Lewy et al., 2006; Al-Karawi & Jubair, 2016).

Wie bei anderen psychischen Gesundheitsproblemen besteht auch zwischen Angst und Schlafstörungen ein enger Zusammenhang: 24 % der Menschen mit Angststörungen leiden auch unter Schlaflosigkeit und 28 % unter Hypersomnie (Ford & Kamerow, 1989).

Wie bei anderen psychischen Problemen ist auch der Zusammenhang zwischen Schlaf und Angst komplex. Der zirkadiane Rhythmus kann die psychische Gesundheit beeinflussen, und die psychische Gesundheit kann den zirkadianen Rhythmus beeinflussen. Ein gestörter Schlaf bedeutet eine gestörte emotionale Verarbeitung während des Schlafs, was tagsüber zu mehr Angst, Hyperarousal, Grübeln und emotionaler Reaktivität führt (Van Someren, 2021).

Störung des zirkadianen Rhythmus

Obwohl Störungen des zirkadianen Rhythmus in der Internationalen statistischen Klassifikation der Krankheiten und verwandter Gesundheitsprobleme (Weltgesundheitsorganisation, 2019) als Schlaf-Wach-Störungen und nicht als psychische und Verhaltensstörungen eingestuft werden, sind sie, wie oben dargelegt, sehr häufig mit psychischen Gesundheitsproblemen verschiedener Art verbunden.

Eine Störung des zirkadianen Rhythmus ist ein Problem, das auftritt, wenn der zirkadiane Rhythmus nicht mit der Umgebung übereinstimmt (National Heart, Lung, and Blood Institute, 2022). Beispiele für Störungen des zirkadianen Rhythmus sind:

• Fortgeschrittene Schlaf-Wach-Phasen-Störung: Sehr früh zu Bett gehen und sehr früh aufstehen
• Verspätete Schlaf-Wach-Phasen-Störung: Sehr spät zu Bett gehen und sehr spät aufstehen
• Unregelmäßige Schlaf-Wach-Phasen-Störung: Wenn der Schlaf in mehrere kurze Perioden während der Nacht und des Tages aufgeteilt ist
• Nicht-24-Stunden-Schlaf-Wachphasen-Störung: Wenn der Schlaf-Wach-Zyklus nicht 24 Stunden lang ist
• Jetlag-Erkrankung: Wenn das Überqueren von Zeitzonen auf Reisen dazu führt, dass man bei der Ankunft am Zielort nicht mehr synchron ist
• Schichtarbeitsstörung: Wenn der Wechsel zwischen Tag- und Nachtschichten dazu führt, dass Sie mit Ihren Arbeitszeiten oder der Welt um Sie herum nicht mehr im Einklang sind

Individuelle Unterschiede im zirkadianen Rhythmus anerkennen

Es ist leicht zu beobachten, dass Menschen unterschiedliche zirkadiane Rhythmen haben - am offensichtlichsten sind Morgenmenschen und Nachteulen. Diese unterschiedlichen Profile werden als Chronotyp einer Person bezeichnet (Roenneberg et al., 2003).

Der Chronotyp eines Menschen ist nicht festgelegt, sondern kann sich unter dem Einfluss von Faktoren wie Lichteinfall, Jahreszeit, Routine und Alter verändern. Kleine Kinder stehen in der Regel früh auf, während Teenager (bekanntermaßen) nicht vor Mittag geweckt werden können. Es gibt jedoch einen genetischen Einfluss auf den Chronotyp, der dem Merkmal eine gewisse Stabilität verleiht und bedeutet, dass es in Familien vorkommt (Kalmbach et al., 2017).

Wie Sie Ihren persönlichen Rhythmus finden

Viele von uns können recht einfach sagen, ob sie ein Morgen- oder ein Abendmensch sind, aber für eine genauere Beurteilung gibt es eine Reihe von wissenschaftlich validierten Fragebögen, die von Forschern entwickelt wurden.

Dazu gehören der Munich Chronotype Questionnaire (Roenneberg et al., 2007), der Morningness-Eveningness Questionnaire (Horne & Östberg, 1976) und die Composite Scale of Morningness (Smith et al., 1989).

Die Auswirkungen von Lichtexposition auf den zirkadianen Rhythmus

Unser Körper nutzt eine Reihe von Signalen, um seine innere Uhr zu stellen.

Das wichtigste von ihnen ist das Licht, das von spezialisierten Zellen in der Netzhaut, den so genannten retinalen Ganglienzellen, empfangen wird, die Informationen über die Lichtverhältnisse an unsere zentrale zirkadiane Uhr, den SCN im Gehirn, weiterleiten (Blume et al., 2019).

Die genaue Wirkung von Licht auf die zirkadiane Uhr hängt jedoch sowohl von der Tageszeit der Lichtexposition als auch von der Häufigkeit (d. h. der Farbe) des Lichts ab (Wahl et al., 2019).

Morgenlicht

Wie bereits erwähnt, bringt helles Licht am Morgen die zirkadiane Uhr in Schwung; es bringt den Schlaf näher. Oder anders ausgedrückt: Es teilt dem Körper mit, dass der Tag angebrochen ist, und stellt die innere Uhr auf die Nacht und die Schlafenszeit ein. Aber nicht jedes Licht ist gut. Tageslicht ist wesentlich heller als die meisten künstlichen Lichtquellen, und es ist das Tageslicht, auf das unser zirkadianes System reagiert (Spitschan et al., 2016).

Abendlicht

Licht am Abend bringt die innere Uhr dazu, sich so zu verhalten, als ob es noch Tag wäre, was den Beginn des Schlafs verzögert. Leider kann diese Reaktion durch künstliches Licht ausgelöst werden, so dass das Einschalten des Lichts oder der Blick auf einen Computer- oder Telefonbildschirm am Abend Sie wahrscheinlich wach halten wird.

Blaues Licht

Blaues Licht hat eine kurze Wellenlänge und hat den größten Einfluss auf den zirkadianen Rhythmus. Das liegt daran, dass das Pigment Melanopsin, das sich in den Netzhautzellen befindet, die den zirkadianen Rhythmus beeinflussen, am stärksten auf Licht dieser Frequenz reagiert (Wahl et al., 2019).

Elektronische Geräte wie Telefone, Tablets und Computer erzeugen blaues Licht - ein Aspekt, der bei der Planung der Schlafenszeit berücksichtigt werden sollte.

Rotes Licht

Rotes Licht hat eine längere Wellenlänge als blaues Licht und wirkt daher weniger stark auf das Melanopsin-Pigment im Auge - und damit auf den zirkadianen Rhythmus (Tähkämö et al., 2019). Da es nicht die gleiche Wirkung wie blaues Licht hat, kann ein gedämpftes rotes Licht in der Nacht eine gute Option sein, um den zirkadianen Rhythmus zu schützen.

2 wissenschaftliche Protokolle zur Umstellung der inneren Uhr

Wenn Sie die Nachricht beunruhigt, dass die Störung des zirkadianen Rhythmus schlecht für Ihre Gesundheit ist und unter den Bedingungen des modernen Lebens dennoch häufig vorkommt, dann seien Sie versichert, dass es Möglichkeiten gibt, dagegen anzugehen.

Jetlag

Die wirksamste Methode zur Bekämpfung des Jetlags besteht darin, eine Phasenverschiebung herbeizuführen, d. h. Ihren zirkadianen Rhythmus früher oder später zu verschieben, um ihn mit Ihrem Reiseziel in Einklang zu bringen. Eine wirksame Methode, eine Phasenverschiebung herbeizuführen, besteht darin, sich entweder am Morgen hellem Licht auszusetzen, damit man früher einschläft und aufwacht, oder am späten Tag, damit man später einschläft und aufwacht. Dies kann entweder vor oder nach der Reise geschehen.

Das Verfahren läuft folgendermaßen ab (Burgess et al., 2003):

1. Ermitteln Sie, wann Ihre Körpertemperatur ein Minimum erreicht. Dies ist in der Regel zwei bis drei Stunden vor dem Aufwachen der Fall.
2. Wenn Sie Ihren zirkadianen Zyklus vorverlegen müssen, um früher wach zu werden, setzen Sie sich vier Stunden lang vor dem Minimum Ihrer Körpertemperatur dem Tageslicht oder einer künstlichen Lichtquelle aus und meiden Sie es vier Stunden lang danach. Wenn Sie Ihren zirkadianen Zyklus verzögern müssen, tun Sie das Gegenteil.
3. Versuchen Sie, den Zeitpunkt Ihrer minimalen Körpertemperatur täglich um eine Stunde zu verschieben, wenn Sie versuchen, Ihren zirkadianen Zyklus vorzuverlegen, und um 1,5 Stunden, wenn Sie versuchen, ihn zu verschieben.

Ein praktischer Tipp: Es gibt online mehrere Jetlag-Rechner und sogar eine Jetlag-App für Vielreisende.

Schichtarbeit

Schichtarbeit kann sich besonders nachteilig auf einen gesunden zirkadianen Rhythmus auswirken, da sie oft andauernd ist. Die Centers for Disease Control and Prevention bieten ein evidenzbasiertes Training für Krankenschwestern und -pfleger an, die in Nachtschichten arbeiten, und geben diese Empfehlungen (Jones & McAuliffe, 2023):

1. Geben Sie dem Schlaf den Vorrang. Gehen Sie direkt nach einer Nachtschicht schlafen, anstatt der Versuchung zu erliegen, sich um Hausarbeiten und andere Angelegenheiten zu kümmern.
2. Halten Sie sich in der ersten Hälfte der Nachtschicht so viel wie möglich in hellen Räumen auf und in der zweiten Hälfte in dunkleren Räumen, um den Übergang zu einem neuen zirkadianen Rhythmus zu fördern.
3. Versuchen Sie es mit einer Blaulichtbrille, wenn Sie von einer Nachtschicht bei Tageslicht nach Hause fahren. Damit lassen sich die Auswirkungen des Tageslichts auf Ihre innere Uhr zwar nicht vollständig beseitigen, aber es hilft.
4. Machen Sie Ihr Schlafzimmer so dunkel wie möglich, damit Sie gut schlafen können.
5. Als letzten Ausweg können Sie kurz vor dem Schlafengehen ein Melatoninpräparat einnehmen. Dabei handelt es sich um ein Hormon, das den Schlaf anregt.

Verbessern Sie Ihren zirkadianen Zyklus mit diesen 6 Tipps

Die Lichtexposition ist der wichtigste Zeitgeber, aber hier sind noch ein paar weitere Gewohnheiten zur Stärkung des zirkadianen Rhythmus, mit freundlicher Genehmigung von Andrew Huberman (2021), dessen Podcast über optimale Gesundheit und Leistung viel dazu beigetragen hat, den zirkadianen Rhythmus und eine gute Schlafhygiene einer breiteren Öffentlichkeit bekannt zu machen.

1. Bewegen Sie sich früh am Tag. Intensive körperliche Betätigung zu einem späteren Zeitpunkt verschiebt Ihre Schlafenszeit nach hinten.
2. Nehmen Sie Koffein früh am Tag zu sich, aber nicht zu viel.
3. Essen Sie nicht zu viel am Abend oder in der Nacht. Die Nahrungsaufnahme ist ein Signal für Ihren Körper, dass es Zeit ist, aktiv und wach zu sein.
4. Trinken Sie nicht (viel) Alkohol. Alkohol hilft Ihnen zwar beim Einschlafen, beeinträchtigt aber die Qualität Ihres Schlafs und bringt Ihren Tagesrhythmus durcheinander.
5. Schlafen Sie nicht zu lange oder zu spät am Tag.
6. Ziehen Sie Medikamente und Nahrungsergänzungsmittel in Betracht. Wir haben bereits Melatonin erwähnt, aber Huberman (2021) schlägt stattdessen Nahrungsergänzungsmittel wie Magnesiumthreonat, Apigenin und Theanin vor.

Eine Botschaft zum Mitnehmen

Ich hoffe, Sie haben inzwischen eine Vorstellung von der Bedeutung des zirkadianen Rhythmus und davon, was Sie tun können, um Ihren Rhythmus zu erhalten oder zu verbessern.

Es ist eine schwierige Aufgabe, denn so vieles im modernen Leben mit seinen hell erleuchteten Abenden, verlockenden Geräten und anregendem Koffein scheint darauf ausgelegt zu sein, uns aus unserem natürlichen Rhythmus zu reißen.

Mit dem Wissen und den Hilfsmitteln in diesem Artikel können Sie ein Gleichgewicht zwischen den Dingen finden, die Sie tun möchten, und sich um sich selbst kümmern.

Wir hoffen, dass Ihnen die Lektüre dieses Artikels gefallen hat. Vergessen Sie nicht, unsere fünf Tools zur positiven Psychologie kostenlos herunterzuladen.