Circadiane Rhythmik
Ein zirkadianer Rhythmus ist ein Rhythmus, der sich etwa alle 24 Stunden wiederholt. Pflanzen und Tiere haben diese eingebauten Zyklen, die es ihnen ermöglichen, zur richtigen Zeit zu blühen, zur richtigen Zeit zu schlafen usw. Das Wort "zirkadian" kommt vom lateinischen circa, "um", und diem oder stirbt, "Tag", was "über einen Tag" bedeutet. Das Studium biologischer Zeiterfassungsrhythmen wie Tages-, Gezeiten-, Wochen-, Saison- und Jahresrhythmen wird Chronobiologie genannt.
Zirkadiane Rhythmen sind so "eingebaut", dass sie ohne Zeitsignale aus der Umwelt die Zeit in einem Rhythmus von etwa 24 Stunden halten. Wenn sie in völliger Dunkelheit gehalten werden, verhalten sich Pflanzen und Tiere weiterhin nach der eingebauten Zeitspanne, die etwa 24 Stunden beträgt. Die Rhythmen werden auch durch Zeitsignale wie Tageslicht und die Länge des Tages und der Nacht beeinflusst und neu eingestellt. Es ist wichtig, dass die Rhythmen regelmäßig auf den natürlichen Hell-Dunkel-Zyklus umgestellt werden. Erwachsene Menschen jeden Alters haben einen zirkadianen Rhythmus, der im Durchschnitt 24 Stunden und 11 Minuten beträgt.
Die zirkadianen Rhythmen, die auch als "biologische Uhr" oder "Körperuhr" bezeichnet werden, von Menschen und anderen Tieren regulieren viele Körperfunktionen wie das Füttern, Schlafen, die Körpertemperatur und die Hormonproduktion.
Die primäre Körperuhr bei Menschen und anderen Säugetieren befindet sich im suprachiasmatischen Zellkern (oder Zellkernen) (SCN), einem Paar von Zellgruppen im Hypothalamus im Gehirn. Die Zerstörung des SCN führt zum völligen Fehlen eines regelmäßigen Schlaf-/Wachrhythmus. Der SCN erhält Informationen über Licht durch die Augen und leitet die Zirbeldrüse an, nachts das Hormon Melatonin auszuschütten.
Manche Menschen haben Schlafstörungenim zirkadianen Rhythmus, die sie viel zu früh (Advanced sleep-phase syndrome, ASPS), viel zu spät (Delayed sleep-phase syndrome, DSPS) oder in mehreren Schüben während des Tages und der Nacht (Irregular sleep-wake disorder) schlafen lassen. Die schlimmste Schlafstörung des zirkadianen Rhythmus bei Menschen, die sehen können, ist die Non-24-Stunden-Schlaf-Wach-Störung (Non-24); ihr "täglicher" Rhythmus dauert 25 Stunden oder mehr, so dass sie jeden Tag eine oder mehrere Stunden später schlafen und aufwachen. Blinde Menschen, die überhaupt kein Licht sehen, können ebenfalls Non-24 haben, aber sie ist weniger schwerwiegend und kann in der Regel behandelt werden.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein zirkadianer Rhythmus?
A: Ein zirkadianer Rhythmus ist ein innerer Zyklus, der sich etwa alle 24 Stunden wiederholt und viele Körperfunktionen wie Schlaf, Ernährung, Körpertemperatur und Hormonproduktion reguliert.
F: Woher kommt das Wort "zirkadian"?
A: Das Wort "circadian" kommt aus dem Lateinischen circa, was "um" bedeutet, und diem oder dies, was "Tag" bedeutet - es bedeutet also wörtlich "etwa einen Tag".
F: Was sind einige biologische Zeitrhythmen?
A: Zu den biologischen Zeitrhythmen gehören tägliche, gezeitenabhängige, wöchentliche, saisonale und jährliche Rhythmen. Die meisten dieser Rhythmen wiederholen sich einmal pro Tag und werden daher als zirkadian bezeichnet.
F: Wie funktionieren die Uhren von Tieren?
A: Tierische Uhren bestehen aus drei Hauptkomponenten - einem zentralen biochemischen Oszillator mit einer Periode von etwa 24 Stunden, der die Zeit hält; Eingangswege zu diesem zentralen Oszillator, um die Uhr anzupassen; und Ausgangswege, die die Biochemie, die Physiologie und das Verhalten im gesamten Organismus regulieren.
F: Wer hat 2017 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für seine Entdeckungen über molekulare Mechanismen zur Steuerung des zirkadianen Rhythmus erhalten?
A: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young erhielten 2017 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Entdeckungen zu den molekularen Mechanismen, die den zirkadianen Rhythmus in Fruchtfliegen (Drosophila) steuern.
F: Was regeln zirkadiane Rhythmen bei Tieren?
A: Zirkadiane Rhythmen regulieren viele Körperfunktionen wie Fressen, Schlafen, Körpertemperatur und Hormonproduktion bei Tieren.
F: Wie koordinieren Meerestiere die Befruchtung ihrer Eier von außen?
A: Es ist wenig darüber bekannt, wie Meerestiere die Befruchtung von Eiern von außen koordinieren, aber es scheint durch physiologische Koordination mit Hilfe ihrer inneren Uhren (zirkadiane Rhythmen) zu geschehen.
