Warum schlafen wir nachts ein und wachen morgens auf?

In gemäßigten Zonen oder in Gebieten niedriger Breiten sind neben einem geeigneten Klima auch deutliche Licht- und Dunkelheitswechsel für alle Lebewesen sehr wichtig.

Im Grunde verbringen wir jeden Tag damit, abends müde einzuschlafen und morgens wieder aufzuwachen. Dieser ständige Wechsel von Licht und Dunkelheit ist ein Rhythmus, an den sich fast alle Lebewesen anpassen müssen, um zu überleben und sich fortzupflanzen.

Was diesen Rhythmus steuert, ist die biologische Uhr unseres Körpers, oder genauer gesagt, eine Manifestation der biologischen Uhr – der circadiane Rhythmus.

Im Jahr 2017 wurde der Nobelpreis für Physiologie an die folgenden drei Wissenschaftler für die „Entdeckung des molekularen Mechanismus zur Regulierung des zirkadianen Rhythmus“ verliehen.

Wie entsteht also dieser zirkadiane Rhythmus?

Apropos, der circadiane Rhythmus ist auch eine Art biologische Uhr (biologische Uhr ist ein sehr weit gefasster Begriff). Da es sich bei allen um Uhren handelt, schauen wir uns zunächst die Uhren an, die wir aus dem täglichen Leben kennen.

Nach dem Kauf einer Uhr müssen wir eine Sache tun, nämlich die Zeit kalibrieren . Als Referenz-Standardzeit gilt im Allgemeinen die Standardzeit des jeweiligen Landes, beispielsweise die Peking-Zeit in China.

Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) im vorderen Hypothalamus unseres Gehirns entspricht einer zentralen Uhr in unserem Körper, und diese zentrale Uhr muss auch die Zeit kalibrieren. Die als Referenz verwendete „Peking-Zeit“ ist hell.

Da diese Korrektur jeden Tag und jede Nacht erfolgt, beträgt der Zyklus dieser Zentraluhr 24 Stunden.

Zusätzlich zur Anzeige der Uhrzeit drehen sich die verschiedenen Zeiger der Uhr ständig und zeigen so an, dass die Zeit vergeht.

Auch diese kleine Uhr in unserem Gehirn hat Zeiger, ist aber nicht so präzise wie die Uhren in unserem Leben. Es zeigt nur zwei Zustände an – Tag und Nacht, und es ist Melatonin, das die Bewegung der Zeiger steuert.

Die Zirbeldrüse ist eine wichtige endokrine Drüse im Hypothalamus. Obwohl es nur die Größe einer Erbse hat, beweist seine physiologische Bedeutung, dass die Größe eigentlich keine Rolle spielt . Was die Zirbeldrüse so wichtig macht, ist das Hormon, das sie absondert: Melatonin.

Die Melatoninsekretion ist eng mit dem zirkadianen Rhythmus verbunden. Im Sommer (lange Tage und kurze Nächte) hält die Sekretion (hoch) für einen kürzeren Zeitraum an, während sie im Winter (kurze Tage und lange Nächte) für einen längeren Zeitraum anhält.

Wenn die Ausschüttung dieses Hormons zunimmt, beginnt in unserem Gehirn die Nachtphase einzutreten. Die Produktion von Melatonin wird jedoch durch Licht beeinflusst, sodass die Beziehung zwischen Melatonin und Licht nicht sehr gut ist.

Wenn Licht auf die Netzhaut trifft, erzeugt es ein bioelektrisches Signal, das dann über die Nervenbahnen des retinohypothalamischen Trakts an den SCN gesendet wird.

Der SCN sendet dann ein Signal an den Hypothalamuskern und teilt ihm mit: „Hey, ich sehe Licht (Signal wird vom Sehnerv übertragen), du sagst der Zirbeldrüse, sie soll weniger Melatonin produzieren, und der Tag hat begonnen.“

Es gibt keinen anderen Weg, der Hypothalamus hemmt die enzymatische Reaktion der Zirbeldrüse zur Produktion von Melatonin und reduziert so die Melatoninsekretion.

Wenn die Sonne dann untergeht, empfängt der SCN weniger Lichtsignale und benötigt den Hypothalamus nicht mehr, um die Zirbeldrüse an der Produktion von Melatonin zu hindern. Wenn keine Einschränkungen vorliegen, beginnt die Zirbeldrüse, die Melatoninsekretion zu erhöhen. Zu dieser Zeit wechselt unsere Zentraluhr in den Nachtmodus.

Nach Sonnenuntergang steigt die Melatoninsekretion

Da die Lichter in der Stadt die Nacht jedoch mittlerweile taghell machen, muss SCN „gezwungenermaßen Überstunden machen“. Dementsprechend wird die Melatoninsekretion auch nachts unterdrückt und die Schlafenszeit aller Menschen immer weiter nach hinten verschoben.

Sie haben jedoch möglicherweise noch eine Frage: Warum kann SCN die Melatoninsekretion indirekt steuern?

Da alle Zellen in unserem Körper, mit Ausnahme der „Sehzellen“, nicht die Fähigkeit besitzen, Licht wahrzunehmen, kann man sagen, dass diese Zellen in einer „dunklen“ Umgebung arbeiten. In dieser Situation wird es immer zu Fehlern kommen.

Zu diesem Zeitpunkt übernimmt der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) die Oberhand. Es kann Signale vom Sehnerv empfangen und nach der Zeitkorrektur das Signal vom Zentralhirn an andere Körperteile weiterleiten. Dadurch wird den anderen Zellen mitgeteilt, dass es Morgengrauen ist und Sie Ihre Tagesaufgaben erledigen können.

Zu diesem Zeitpunkt hat der Oberbefehlshaber gesprochen und es wird ein Kommunikator benötigt. Diese Rolle spielt unser menschliches endokrines System. Durch die Ausschüttung verschiedener Hormone überträgt das endokrine System zentrale Befehle an verschiedene Körperteile. Verschiedene Hormone haben die Funktion, unterschiedliche Signale zu übertragen.

Apropos: Der Nucleus suprachiasmaticus ist ein bisschen wie eine alte Mutter, die früh aufsteht. Wenn sie aufwacht, wird sie ihre Kinder wecken, und diejenigen, die zur Schule gehen sollten, werden zur Schule gehen, diejenigen, die zur Arbeit gehen sollten, werden zur Arbeit gehen, und diejenigen, die tun sollten, was immer sie tun sollten!