Die zentrale Uhr im Zwischenhirn: Funktion und Bedeutung für den Organismus

Die zentrale Uhr im Zwischenhirn, insbesondere der Nucleus suprachiasmaticus (SCN), spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des zirkadianen Rhythmus und der Anpassung des Körpers an die Umwelt. Dieser Artikel beleuchtet die komplexen Funktionen des Zwischenhirns und seine Bedeutung für verschiedene physiologische Prozesse, von der Steuerung des Schlaf-Wach-Rhythmus bis zur Regulation hormoneller Abläufe.

Einführung in das Zwischenhirn

Das Zwischenhirn (Diencephalon) ist ein wichtiger Teil des Gehirns, der sich zwischen dem Hirnstamm und dem Großhirn befindet. Es ist eine Fortsetzung des Hirnstamms in Richtung des Großhirns. Es besteht aus mehreren Strukturen, darunter der Thalamus, der Hypothalamus, der Epithalamus und der Subthalamus, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen. Das Zwischenhirn spielt eine wesentliche Rolle bei der Verarbeitung von Sinneseindrücken und der Steuerung vegetativer Funktionen wie Temperaturregulation und Wach-Schlaf-Rhythmus.

Anatomie und Lage des Zwischenhirns

Zentral im Gehirn befindet sich die Zirbeldrüse, eingebettet im Zwischenhirn zwischen den beiden Großhirnhemisphären. Das Zwischenhirn ist hierarchisch aufgebaut: Das Großhirn, die oberste Entscheidungszentrale, ähnelt in Aufbau und Struktur einer Walnusshälfte. Das Zwischenhirn ist eine Art vorgeschaltetes Sekretariat: Hier kommen Informationen aus den Sinnesorganen an und werden, wenn sie wichtig erscheinen, nach „oben“ weitergeleitet. Oberhalb der sogenannten Vierhügelplatte, einem Teil des Mittelhirns, grenzt sie im hinteren Bereich an den dritten Ventrikel. Ihre Nachbarschaft wird durch zentrale Strukturen wie die hinteren Kommissurenbahnen sowie angrenzende Regionen des Thalamus geprägt.

Der Hypothalamus nimmt die Basis des Zwischenhirns (ZH) ein und bildet dort dessen einzige freie Oberfläche. erstreckt sich von der Lamina terminalis bis zum Mittelhirn. Auf seiner Basalseite liegen: Chiasma opticum, Hypophyse und Corpora mamillaria. Dorsal bildet der Sulcus hypothalamicus die Grenze zum Thalamus. Er verläuft annähernd in der Intercommissurenlinie (rote Linie). Den vorderen Abschluß bildet die Lamina terminalis, eine dünne Glialamelle, die sich vom Vorderrand des Chiasma opticum zur Commissura ant. erstreckt. Kaudalwärts erfolgt der Übergang zum Mittelhirn ohne deutliche Grenze. Sie wird aus praktischen Gründen zwischen dem hinteren Pol der Corpora mammillaria und der Commissura post. gezogen. Die Begrenzungsebenen verlaufen folglich vorne von der Commissura ant. zum Vorderrand des Chiasma opticum und hinten von der Commissura post. zum Hinterrand der Corpora mammillaria.

Die Zirbeldrüse und ihre Funktion

Die Zirbeldrüse, auch Epiphyse genannt, spielt eine besondere Rolle im endokrinen System des Menschen. Zentral im Gehirn befindet sich die Zirbeldrüse, eingebettet im Zwischenhirn zwischen den beiden Großhirnhemisphären. Hauptaufgabe der Zirbeldrüse ist die Produktion des Hormons Melatonin. Dieses Hormon wird vor allem in den Abend- und Nachtstunden ausgeschüttet und beeinflusst maßgeblich die innere Uhr des Menschen. Melatonin trägt entscheidend dazu bei, den natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus - auch circadianer Rhythmus genannt - im Gleichgewicht zu halten. Durch die Aktivität der Zirbeldrüse harmonisieren Schlaf-Wach-Phasen sowie weitere lebenswichtige biologische Abläufe.

Lesen Sie auch: Neurologisches Zentrum Leverkusen

Im Zusammenhang mit dem visuellen System zeigt sich, dass die Zirbeldrüse direkt mit der Lichtwahrnehmung interagiert und so den Tag-Nacht-Rhythmus steuert. Durch die Produktion hormoneller Botenstoffe übernimmt sie eine Schlüsselrolle bei der Regulation physiologischer Abläufe. Besonders ihre Funktion bei der Abstimmung zwischen Lichtreizen und innerer Taktung ist entscheidend.

Das Zusammenspiel zwischen visueller Wahrnehmung und neuroendokriner Signalübermittlung ist entscheidend für die Steuerung hormoneller Prozesse durch die Zirbeldrüse. Lichtreize gelangen über das Auge in das Gehirn und werden entlang spezieller Nervenbahnen weitergeleitet. Besonders wichtig ist der retinohypothalamische Trakt, der die Netzhaut direkt mit bestimmten Bereichen des Zwischenhirns verbindet. In diesem fein abgestimmten System beeinflussen Lichtsignale zeitversetzt die Hormonausschüttung. Sinkt die Lichtintensität, verringern sich hemmende Impulse zur Zirbeldrüse, wodurch die Melatoninproduktion steigt.

Der Hypothalamus: Ein zentraler Knotenpunkt

Der Hypothalamus bildet einen zentralen Knotenpunkt für Nervenbahnen, die dem Selbsterhalt des Organismus dienen. über seine Beziehung zu den Basalganglien und zum Limbischen System zu verhaltensorientierten motorischen Leistungen bei. Der Hypothalamus nimmt die Basis des Zwischenhirns (ZH) ein und bildet dort dessen einzige freie Oberfläche. erstreckt sich von der Lamina terminalis bis zum Mittelhirn.

Für eine topographische und funktionelle Zuordnung der wichtigsten Kerngebiete und Fasersysteme ist es nützlich, die Beziehungen des Hypothalamus mit den angrenzenden Vorder- und Mittelhirn-Regionen zu berücksichtigen. Neben der rostro-kaudalen Gliederung in Querzonen kann der Hypothalamus in medio-laterale Längszonen gegliedert werden. Ausgehend vom 3. die periventrikuläre (subependymale) Zone, die als "zentrales Höhlengrau" (Substantia grisea centralis) kleine Nervenzellen mit überwiegend marklosen Fortsätzen sowie reichlich Gliazellen enthält. die mediale (intermediäre) Zone mit umschriebenen Kernansammlungen. die laterale Zone, die sich aus einem kurzkettigen, aus vielen Einzelkomponenten bestehenden Fasersystem (Mediales Vorderhirnbündel) zusammensetzt, in das wenige kleine Neurone eingestreut sind. Diese Zone geht in die Area septi lateralis über und grenzt lateral an Tr. opticus, Capsula interna und Pedunculus cerebri.

Im Hypothalamus, der ebenfalls Teil des Zwischenhirns ist, finden viele wichtige Prozesse statt, die unsere Körperfunktionen regulieren. Hier werden unter anderem das Hungergefühl, die Körpertemperatur, der Wasserhaushalt und die Reaktion auf Stress gesteuert. Der Hypothalamus hat direkte Verbindungen zu anderen Gehirnarealen wie der Amygdala, die für emotionale Reaktionen zuständig ist, und zur Hypophyse, einer Drüse, die Hormone freisetzt und das endokrine System des Körpers steuert.

Lesen Sie auch: Die Rolle des Zwischenhirns

Der Hypothalamus‎ beeinflusst verschiedene Organe, indem er bestimmte Hormon‎e produziert, die wiederum die Bildung und Ausschüttung anderer Hormone in der Hypophyse regulieren. Die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) ist das funktionelle "Ausführungsorgan" des Hypothalamus. Somatotropin (Somatotropes Hormon, STH, auch Wachstumshormon genannt): Es beeinflusst zahlreiche Stoffwechselvorgänge sowie das Wachstum und die Differenzierung‎ von Zellen. Eine wichtige Wirkung ist zum Beispiel die Regulierung des Körperwachstums nach der Geburt. Diese Wirkung erfolgt über die Anregung der IGF-1‎-Produktion in der Leber. Melanotropin (Melanozyten-stimulierendes Hormon, MSH): Es reguliert u.a. in den Pigmentzellen der Haut (Melanozyten) die Bildung und Verteilung von Pigment (Melanin), das die Haut gegenüber UV-Strahlen‎ schützt. Oxytocin: Dieses ist zum Ende einer Schwangerschaft und während des Geburtsvorgangs für das Auslösen und die Anpassung der Wehentätigkeit der Gebärmutter zuständig. Antidiuretisches Hormon (ADH): Es sorgt dafür, dass nicht zu viel Wasser über die Niere ausgeschieden wird.

Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) als zentrale Uhr

Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) ist ein wichtiger Teil des Hypothalamus und fungiert als zentrale Uhr des Körpers. Der SCN liegt als Zelldifferenzierung der periventrikulären Zone an der Vorder-Seitenwand des 3. Ventrikels auf dem Chiasma opticum (Abb. 12-2a). Im SCN entstehen endogene, d.h. genetisch fixierte Rhythmen von annähernd 24 Stunden währender Phasendauer ("circadian"). Er erhält Afferenzen aus der Retina, die ihn über das Chiasma opticum erreichen und Informationen über den physikalischen Hell-/Dunkelwechsel der Umgebung vermitteln. Dieser Eingang dient der Anpassung (Korrektur) der endogenen circadianen Rhythmik an die exakte physikalische Zeit. Die rhythmischen Signale werden (über die subparaventrikuläre Zone) an andere Hirnstrukturen vermittelt. Sie erreichen auch das Corpus pineale, das durch die korrelierte rhythmische Hormonbildung (Melatonin) dem Gesamtorganismus mitteilt, "was die Stunde geschlagen hat".

Die rhythmischen Signale werden (über die subparaventrikuläre Zone) an andere Hirnstrukturen vermittelt. Sie erreichen auch das Corpus pineale, das durch die korrelierte rhythmische Hormonbildung (Melatonin) dem Gesamtorganismus mitteilt, "was die Stunde geschlagen hat".

Weitere wichtige Kerngebiete im Hypothalamus

Neben dem SCN gibt es weitere wichtige Kerngebiete im Hypothalamus, die spezifische Funktionen erfüllen:

• Ncl. supraopticus (SON) und Ncl. paraventricularis (PVN): SON und PVN gehören zur medialen Zone. Der SON beginnt dort, wo sich aus dem Chiasma opticum der Tr. opticus entwickelt; er folgt dann dessen Verlauf (daher der Name "supraopticus") bis zu den mittleren Gebieten des Tuber cinereum. Der PVN liegt unter der Seitenwand des Ventrikels. Beide Kerne fallen bei mikroskopischer Betrachtung durch sehr große, dicht gelagerte und deutlich gefärbte Nervenzellen auf. Sie produzieren die Hormone Oxytozin und Vasopressin (Adiuretin), die über axonalen Transport zur Neurohypophyse transportiert und dort auf einen Nervenreiz hin an das Gefäßsystem freigegeben werden (Neurosekretion). Die Kerne und ihre Einzelverbindungen (Tr. supraoptico-hypophyseus und Tr. paraventriculo-hypophyseus) werden als großzelliges hypothalamisches System zusammengefasst.
• Area hypothalamica anterior (AHA): Die AHA umfaßt den Ncl. anterior hypothalami und die sogenannte präoptische Region am Übergang zur Area septi. Das nicht gut abgegrenzte Areal füllt das Feld zwischen dem SCN und den großzelligen neurosekretorischen Kernen (SON/PVN) aus. Eine Zellverdichtung innerhalb dieses Areals wird als Ncl. intermedius bezeichnet.
• Area hypothalamica lateralis (AHL): Als AHL wird die Region im Grenzbereich zwischen Hypothalamus und Telencephalon bezeichnet. Sie wird vom Tr. telencephalicus medialis (Mittleres Vorderhirnbündel, MVB) durchzogen. Die locker in dieses aus kurzen Axonen bestehende Bündel eingewirkten Neurone können als dessen Schaltkern betrachtet werden (Ncl.
• Ncl. infundibularis (INF): In der periventrikulären Zone schließt sich kaudal an den SCN der INF an. Er umgibt ringförmig den Trichtereingang zur Hypophyse. Seine Zellen bilden eine Vorwölbung auf der Ventralseite des Hypothalamus ("Tuber" cinereum). Dort, wo er dem Ventrikel (Recessus infundibularis) anliegt, ist das Ependym lückenhaft und ohne eine abdichtende subependymale Gliafaserschicht. Daher besteht hier eine Kontaktfläche zwischen dem Hirn- und dem Liquorsystem (siehe Kap. Die Nervenzellen des INF bilden mit ihren dünnen, marklosen Axonen das Hauptkontingent des kleinzelligen hypothalamo-hypophysären Systems (Tr. tubero-infundibularis), das an den Gefäßen des Infundibulums (, siehe Hypophyse) endet. Über diese (neuro-hämale) Verbindung regulieren die Neurone des Ncl. infundibularis die Hormonfreisetzung in der Adenohypophyse. Aus ihren Axonendigungen werden sog. hypophysiotrope Hormone (Tab. 12-1) freigesetzt, die in die Blutbahn gelangen und bereits nach wenigen Millimetern ihren Wirkort, die Adenohypophyse, erreichen, bevor sie in der systemischen Zirkulation verdünnt und inaktiviert werden.
• Ncl. ventromedialis (HVM) und Ncl. dorsomedialis hypothalami (HDM): Der HVM grenzt dorsal und seitlich an den Ncl. infundibularis. Er empfängt vorwiegend Afferenzen aus dem Limbischen System (Mandelkern und AHL) und spielt eine Rolle bei der Regulation von Hunger und Sattheit. Der HDM ist eine diffuse, schwer abgrenzbare Zellansammlung dorsal vom HVM.
• Ncl. tuberomammillaris: In diesem schwer abgrenzbaren Kerngebiet finden sich die einzigen Zellen des Gehirns, die Histamin als Neurotransmitter verwenden.
• Area hypothalamica posterior (AHP): Die periventrikuläre Zone ist im Bereich der Mamillarregion nicht deutlich differenziert. Sie setzt sich kaudalwärts in das zentrale Höhlengrau des Mittelhirns fort. Die Fasern, die sich entlang der gesamten Ausdehnung der periventrikulären Zone sehr locker gruppierten, konvergieren in Richtung auf das zentrale Höhlengrau des Mittelhirns und bilden dadurch ein umschriebenes Bündelchen, den Fc.

Fasersysteme des Hypothalamus

Die meisten Fasersysteme des Hypothalamus sind rückläufig. Daher ist es wenig sinnvoll, Afferenzen und Efferenzen zu trennen. In enger Beziehung zum Hypothalamus stehen die limbische Vorderhirnregion (durch Kreis markiert), die ein Haupteinfallstor für Afferenzen darstellt. der Retina, dem Bulbus olfactorius, der Stria terminalis, Stria medullaris, Fornix, der ventralen amygdalofugalen Bahn und orbitofrontalen Afferenzen.

Lesen Sie auch: Zwischenhirn/Endhirn-Abgrenzung

• Das periventrikuläre Fasersystem: Es verläuft als markarme Faserplatte unterhalb des Ependyms in der periventrikulären Längszone und orientiert sich in zwei Richtungen: Ein Zug wendet sich nach dorsal und erreicht den Ncl. mediodorsalis thalami. Hierdurch gewinnt der Hypothalamus (indirekt) Verbindung zum frontalen Kortex. Der andere Zug orientiert sich nach kaudal. Seine Fasern Durch die konzentrieren sich infolge der Einengung des 3. Ventrikels zum Aquaeductus (mesencephali) und werden dadurch als umschriebenes Faserbündel erkennbar (Fc. longitudinalis dorsalis).
• Markreiche, limbische Fasersysteme: Hierzu gehört der Fornix als Teil einer mehrgliedrigen Verbindung des Hypothalamus mit der Hippokampusformation (sog. Papezkreis, Abb. 12-11). Der Fornix selbst entwickelt sich aus der Hippocampusformation, verläuft zwischen lateraler und medialer Zone des Hypothalamus und strahlt von lateral in das Corpus mamillare ein. An der Medialseite verlassen die Fasern das Corpus mamillare als Tr. mamillo-thalamicus und erreichen nach Umschaltung im Ncl. Dieser Papezkreis besitzt zwei wichtige Ergänzungen: Ein kleineres Faserkontingent trennt sich vom Fornix und zieht über der Commissura anterior nach vorne in die limbische Vorderhirnregion (Area septi). Die Area septi ist beim Menschen zum wichtigsten Sammelpunkt für Impulse geworden, die viszerale Funktionen beeinflussen (siehe Limbisches System, Kap. 14). Ein anderes Kontingent entspringt mit dem Tractus mamillo-thalamicus an der Medialseite des Corpus mamillare und zieht dann kaudalwärts zu vegetativen Hirnstammkernen (Ncl. tegmenti dorsalis).
• Das mediale Vorderhirnbündel (MVB): Es verläuft in der lateralen Zone und besteht aus vielen Einzelkomponenten auf- und absteigender Fasern. Diese verbinden Strukturen des Paläocortex und orbitofrontalen Cortex sowie die Area septi mit der Hippocampusformation, dem Mandelkern und dem Striatum. Kaudal setzt sich das MVB in das dorsolaterale Fasersystem des Hirnstamms und des Rückenmarks fort. Es beeinflußt sowohl parasympathische (Ncl. solitarius, Ncl. dorsalis n. vagi, sakraler Abschnitt des Rückenmarks) wie sympathische Areale (intermediolaterale Zellsäule).

Funktionen des Hypothalamus

Der Hypothalamus erfüllt eine Vielzahl von Funktionen, die für das Überleben und die Aufrechterhaltung des inneren Gleichgewichts des Organismus unerlässlich sind:

1. Aufrechterhaltung der homöostatischen Ordnung (Konstanz des inneren Milieus): In seiner Auseinandersetzung mit der Umwelt befindet sich der Organismus in einem Zustand des Ungleichgewichts. Jede Abweichung von der Norm äußert sich beim inneren Milieu in dessen Konstanten: Druck, Volumen, Temperatur, chemische Zusammensetzung, etc.. Dank spezifischer Viszerorezeptoren können Veränderungen dieser Konstanten direkt erfaßt werden. Über Eingänge zum Hypothalamus, aber auch über Rezeptoren im Hypothalamus selbst, wird er über jegliche Abweichung des inneren Milieus informiert. Eine Aufgabe des Hypothalamus besteht darin, die Diskrepanz (Abweichung) aufzuheben. Der SCN besitzt hierbei eine wichtige integrative Funktion, indem er die Fluktuation des Zentralzustandes in ein der physikalischen Umwelt entsprechendes Tagesprogramm einbindet, d.h. den verschiedenen Organsystemen eine geregelte Arbeitszeit auferlegt. Er bildet damit die Voraussetzung einer zyklischen Routine der Lebensäußerung, die dem Menschen selbstverständlich ist.
2. Regulation elementarer Verhaltensweisen: Der Hypothalamus befriedigt nicht nur ein homöostatisches Bedürfnis. Auch elementare Verhaltensweisen wie Essen, Trinken, Explorationstrieb, Sexualtrieb sind an den Hypothalamus gekoppelt, wobei unterschiedlichen Hypothalamusregionen bestimmte Präferenzen für derartige Aufgaben zukommen. Für eine grobe Klassifizierung ist es zuträglich, die hypothalamische Funktion im Sinne eines funktionalen Dualismus zu verstehen. Hierfür hat man eine Theorie von Doppelzentren entwickelt. Entsprechend diesem Konzept findet sich neben einem Zentrum für Hunger ein solches für Sattheit, neben einem Zentrum für Lust eines für Ave…

Auswirkungen von Störungen im Zwischenhirn

Veränderungen können hormonelle Fehlregulationen auslösen, die die Anpassungsfähigkeit an Licht- und Dunkelphasen beeinträchtigen. Eine verminderte Hormonproduktion kann den Schlaf-Wach-Rhythmus stören und zu Augenbeschwerden führen.

Unter Einklemmungssydnromen versteht man Verschiebungen von Hirnanteilen, die (zum Beispiel infolge eines Tumors) durch aufgebrauchten Reserveraum und erhöhten Druck in der Schädelhöhle ausgelöst werden. Dabei geht es besonders um die Verschiebung von Großhirn‎anteilen in Richtung Zwischenhirn‎ und Hirnstamm‎ mit Druckschädigung dieser Strukturen (auch als diencephales Syndrom bezeichnet).

Insbesondere bei Patienten mit ZNS-Tumoren im Zwischenhirn‎bereich (zum Beispiel Gliom‎e im Bereich der Sehbahn) und Hirntumorpatienten, die eine Strahlentherapie‎ im Bereich des Kleinhirn‎s oder des Rückenmark‎s im Halswirbelsäulenbereich erhalten, kann die Hirnanhangsdrüse und auch die Schilddrüse Strahlung abbekommen und dadurch in ihren Funktionen beeinträchtigt werden.

Die innere Uhr und die Zeitumstellung

Die innere Uhr im Zwischenhirn wird durch Lichtreize beeinflusst, die über die Augen aufgenommen werden. Die Zeitumstellung kann den Schlaf-Wach-Rhythmus beeinflussen, da die innere Uhr sich an den neuen Hell-Dunkel-Zyklus anpassen muss.

Es kann sein, dass wir uns für einige Zeit nach der Herbst-Zeitumstellung etwas früher am Abend schläfrig fühlen und dafür etwas besser am Morgen aus dem Bett kommen. Unsere innere Uhr passt sich aber recht rasch an die neuen Verhältnisse an, indem sie in einer Übergangsphase etwas langsamer tickt. Dies geschieht über die Wirkung von Licht, das auf unser Auge trifft und die innere Uhr im Zwischenhirn nach dem neuen Zyklus von Hell und Dunkel ausrichtet. Neben der Schlafbereitschaft steuert die innere Uhr eine Vielzahl von zirkadianen Rhythmen in unseren Körperfunktionen. Dazu gehören zum Beispiel die Körpertemperatur und die Ausschüttung vieler Hormone, insbesondere von Melatonin, welches seinerseits den Schlaf fördert. Die meisten Menschen haben mehr Beschwerden mit der Zeitumstellung im Frühjahr. Dann ist die innere Uhr gezwungen, etwas schneller zu gehen. Dies fällt schwerer und so dauert es länger - allenfalls auch mehrere Wochen - bis eine Anpassung an den neuen Hell-Dunkel-Zyklus erfolgt ist. Bis das geschehen ist, sind unsere sozialen Zeitgeber und unsere Schlafenzeit nicht synchron mit den Signalen unserer inneren Uhr: Der Wecker klingelt, während unsere innere Uhr uns noch für Schlaf programmiert hat. Das kann sich schon ein bisschen wie Jetlag anfühlen.

Beeinflussung des Schlaf-Wach-Rhythmus

Man kann allerdings durch gezielte Lichtexposition - auch mit künstlichem Licht - die innere Uhr beeinflussen und damit die zirkadianen Rhythmen zeitlich verschieben. Damit ist eine schnellere Anpassung an einen neuen Hell-Dunkel-Zyklus möglich. Erfolg hatte man damit schon bei der Behandlung von Jetlag und gewisser zirkadianer Rhythmusstörungen.

Ohne den korrigierenden Einfluss des Lichts in unserer Umgebung tickt die Uhr bei Menschen, die eindeutig Frühtypen sind, etwas schneller und bei Spättypen etwas langsamer. Bei der Zeitumstellung im Herbst werden es eher Frühtypen sein, die Schwierigkeiten haben bei der Anpassung an die Zeitumstellung. In Extremfällen könnte hier die gezielte Nutzung von Licht in den Abendstunden zu einer schnelleren Anpassung führen.

Forschungsergebnisse zur inneren Uhr

Eine Reise über mehrere Zeitzonen lässt die innere Uhr verrückt spielen. Sie kann sich dann nicht schnell genug auf die verschobenen Tage einstellen. Dabei gibt es sogar zwei Mechanismen, die die Bio-Uhr mit dem Tagesrhythmus synchronisieren. Das hat ein internationales Team von Forschern um den Wissenschaftler Gregor Eichele vom Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen herausgefunden. Einen Regelkreis hatten Chronobiologen bereits vor Jahren entdeckt. Dieser klassische Mechanismus beruht darauf, wie bestimmte Gene in Proteine umgesetzt werden. In dem neuen Mechanismus arbeiten ausschließlich Proteine und Enzyme zusammen. Ein Enzym, das dabei eine zentrale Rolle spielt, kannten Biologen bereits aus anderen Prozessen. Jetzt hat das Forscherteam das Protein auch als Funktionsträger der inneren Uhr identifiziert.

Jedes Säugetier stimmt seine innere Uhr mit dem Tagesrhythmus ab. Taktgeber ist das Tageslicht. Damit synchronisiert ein Säugetier, wie lange es ruht und wie lange es aktiv ist. Einige Gene und Proteine regeln diesen zirkadischen Rhythmus. Und hier spielt sich mehr ab, als Chronobiologen bislang dachten. "Uns interessiert besonders wie dieses innere Uhrwerk verstellt wird, z.B.

Eicheles Team hat in Mäusen nun einen Mechanismus entdeckt, der nach der Transkription und Translation ansetzt. Dabei spielt das Enzym Protein Kinase C Alpha (PKCA), das andere Proteine verändert, eine zentrale Rolle. Wenn die Netzhaut der Tiere Licht wahrnimmt, sendet sie einen Nervenimpuls an den SCN, die Schaltstelle der Bio-Uhr. Dort bindet sich PKCA dann vorübergehend an die Period Proteine. Auf diese Weise verlangsamt PKCA den Abbau dieses Proteins - und verschiebt so den Biorhythmus.

Die Bedeutung der inneren Uhr für den Alltag

Jeder Mensch - und jede einzelne Zelle im Körper - verfügt über eine eigene innere Uhr. Sie steuert die rhythmischen Phasen des Tages: wann wir fit und wach aufstehen, wie ausgeprägt das Mittagstief ist und wann es Zeit wird, zur Ruhe zu kommen. Häufig wird zwischen Lerchen (Frühaufstehern) und Eulen (Spätaufstehern) unterschieden. Tatsächlich liegen viele Menschen irgendwo dazwischen - oft als „Tauben“ bezeichnet. Zwei Haupttaktgeber bestimmen die innere Uhr: die Gene und das Licht. Beides sind Faktoren, die sich nur begrenzt beeinflussen lassen.

Viele Menschen - etwa Schichtarbeitende und Menschen unter dauerhaftem Stress oder auch Teenager und junge Erwachsene - können bzw. wollen nicht im Einklang mit ihrer inneren Uhr leben. Berufliche Vorgaben, soziale Verpflichtungen und gesellschaftliche Erwartungen orientieren sich häufig an einem festen Zeitraster. Wer jedoch dauerhaft gegen seinen biologischen Rhythmus lebt, gerät leicht aus dem Gleichgewicht. Noch immer gelten die Frühaufsteher als besonders fleißig, während Eulen erst nach Feierabend zur Hochform auflaufen. In einer Welt, die rund um die Uhr aktiv ist, fällt es zunehmend schwer, dem eigenen Takt zu folgen. Doch gerade dieser Rhythmus ist entscheidend - für körperliche Leistungsfähigkeit, seelische Ausgeglichenheit und das allgemeine Wohlbefinden.

Tipps für einen gesunden Schlaf-Wach-Rhythmus

Regelmäßigkeit unterstützt den Körper dabei, im eigenen Rhythmus zu bleiben. Wer jeden Tag zu ähnlicher Zeit aufsteht und zu Bett geht - auch am Wochenende - tut seiner inneren Uhr etwas Gutes.

Eine effektive Möglichkeit, die innere Uhr zu stabilisieren und Stress abzubauen, ist der Powernap - ein kurzer Mittagschlaf von etwa 10 bis 20 Minuten. Studien belegen, dass ein solches Nickerchen nicht nur die Konzentration fördert, sondern auch das vegetative Nervensystem beruhigen kann.

tags: #zentral #uhr #im #zwischenhirn