Richtig wach: Welchen Einfluss Tageslicht und Dunkelheit auf die innere Uhr haben

Der zirkadiane Rhythmus und die Chronobiologie

Wachheit und Schlaf sind die deutlichste Ausprägung des so genannten „zirkadianen Rhythmus“: bei vielen Lebewesen gibt es einen (nahezu) 24-stündigen Rhythmus, dem Funktionen, Abläufe und Mechanismen im Körper folgen. 2017 wurde der Nobelpreis für Medizin an Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young verliehen. Die Forscher arbeiten im Bereich der Chronobiologie und setzen sich mit der Frage auseinander, inwiefern in Lebewesen eine innere Uhr den Takt angibt. Sie hatten bei einer Fruchtfliege molekulare Mechanismen nachweisen können, die den sogenannten zirkadianen Rhythmus steuern. Einer der führenden Forscher zum Thema Chronobiologie in Deutschland ist Dr. Dieter Kunz. Als Chefarzt für Schlaf- und Chronomedizin im St. Hedwig-Krankenhaus in Berlin erforscht er das Funktionieren dieses körpereigenen Rhythmus beim Menschen. Dabei setzt er sich damit auseinander, wie diese Uhr gesteuert wird und welche Risiken entstehen, wenn sie nicht funktioniert. „Jede einzelne Zelle unseres Körper hat ihren eigenen 24-Stunden Rhythmus“, erklärt er im Interview mit VELUX. „Wir sind ein riesiges Schweizer Uhrwerk.“

Wesentlicher Taktgeber dieser inneren Uhr ist das Licht – genauer gesagt ein passendes Zusammenspiel aus Licht und Dunkelheit. Die richtige Dosis an Tageslicht im Verlauf eines stabilen Hell-Dunkel-Zyklus ist entscheidend für einen gesunden Biorhythmus und unser biologisches Gleichgewicht. Dieter Kunz bestätigt das: „Licht ist der wichtigste Einflussfaktor an der Stelle auf das System der inneren Uhren.“

Tageslicht stellt die innere Uhr

Tageslicht ist ein physiologisches und psychologisches Stimulans. Es steigert die Wachheit, hebt die Stimmung und das Wohlbefinden, verbessert unsere Produktivität und Lernfähigkeiten. Es ist ausserdem der vom menschlichen Körper genutzte grundlegende Antrieb für die Regulierung des Schlaf-Wach-Rhythmus. Man hat lange unterschätzt, eine wie grosse Wirkung Licht auf den Menschen und den zirkadianen Rhythmus hat. Ausschlaggebend für die Steuerung der inneren Uhr sind die Ganglionzellen in der Netzhaut des Auges. Werden diese mit ausreichend Tageslicht versorgt, reguliert sich die innere Uhr. Das ist darin begründet, dass im Grossteil der menschlichen Geschichte kein künstliches Licht verfügbar war und sich daher die Entwicklung des Körper vor allem auf natürliches Licht und Dunkelheit eingestellt hat.

Typische Beleuchtungsstärken im Innenbereich liegen bei ca. 300 Lux. Sitzt man an einem Fenster sind es ca. 3.000 Lux – und draussen sogar ca. 10.000 bis 100.000 Lux. Die Beleuchtungsstärke im Aussenbereich ist problemlos in der Lage, den zirkadianen Rhythmus des Körpers ins Gleichgewicht zu bringen.

Dunkelheit als Grundlage für erholsamen Schlaf

Als Gegenstück für das gute Funktionieren der inneren Uhr und erholsamen Schlaf ist Dunkelheit. Schlafunterbrechungen machen uns weniger produktiv, lassen uns mehr Fehler machen und wirken sich negativ auf die Konzentrationsfähigkeit und Gedächtnisleistung aus, Geübtes wird verankert, Dinge im Gehirn werden neu sortiert. „Nachts, wenn Sie schlafen, ist im Körper die Hölle los“, so Dieter Kunz im Interview. Um den Körper optimal für einen gesunden Schlaf zu unterstützen, gilt vor allem für lichtdurchflutete Dachgeschosse: Licht muss abends draussen bleiben. Denn es signalisiert dem Körper: Bitte wachbleiben. Generell empfehlen Experten eine möglichst dunkle Schlafumgebung. Sorgen Sie daher besonders in Ihrem Schlafzimmer für eine gute Dachfenster-Verdunkelung.

Gesunder Schlaf: Natürliches Aufwachen für den richtigen Rhythmus

Auch der Wecker ist eigentlich ein Feind des natürlichen menschlichen Rhythmus: Prinzipiell ist es nicht gut, den Schlafrhythmus durch einen Wecker zu stören. Man schneidet quasi etwas von dem ab, was der Körper während des Schlafs macht, legt Dr. Kunz dar: ”Wem immer Sie von seiner individuellen Zeit, die er in der Nacht braucht, eine Stunde abschneiden, dann ist ganz offensichtlich Ihr Körper noch nicht mit dem fertig, was er machen wollte. Und das ist wie bei der Party, die sie dann nachher aufräumen: Wer dann vom Wecker geweckt wird, darf sich nicht wundern wenn die Flaschen noch rumstehen und man tagsüber stolpert. Dann funktionieren Sie tagsüber einfach nicht so gut.“

Kann ich die innere Uhr stellen?

Auch der Tagesrhythmus von „frühen“ und „späten“ Menschen - sogenannten „Lerchen“ und „Eulen“ - basiert auf der Inneren Uhr, erklärt Dr. Dieter Kunz. So ticken die Zellen der „Eule“ nicht auf einem 24 Stunden-Rhythmus, sondern eher auf einem 25-26 Stunden-Rhythmus. Der Tag der Lerche dauert eher 22-23 Stunden. Umprogrammieren kann man dies sicherlich nicht so einfach, so Kunz. Aber es lassen sich einfache Stellschrauben nutzen, um etwas zu verändern. Um mit dem normalen 24 Stunden-Tag übereinzustimmen, muss diese Verschiebung der inneren Uhr quasi jeden Tag neu getaktet werden. Das funktioniert vor allem durch Licht und Dunkelheit („Zeitgeber“). Ohne diese Zeitgeber würden diese Menschen durcheinander kommen.

Was passiert bei einer Störung der inneren Uhr

Die Einführung des elektrischen Lichts im 19. Jahrhundert und die daraus resultierende Umstrukturierung von Arbeitszeiten und längeren „ökonomischen“ Tagen haben uns zunehmend vom 24-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus der Sonne abgekoppelt. Die Folge ist eine Störung unserer körpereigenen Uhr, die dem Körper sagt, wann es Zeit ist, schlafen zu gehen bzw. wieder aufzustehen. Klassisch lässt sich dieses Phänomen bei einem Jet-Lag beobachten: Die innere Uhr kommt durcheinander, weil einzelne Körperteile sich unterschiedlichen schnell auf die neue Zeit einstellen. Daher fühlen wir uns dabei so komisch.

Gesundheitsrisiken durch den falschen Tagesrhythmus

Vor allem bei Schichtarbeitern, die oft nicht ausreichend Tageslicht und einen ständigen Wechsel des Tagesrhythmus ausgesetzt sind, werden gesundheitliche Risiken beobachtet. Das regelmässige Brechen mit dem Körper-Rhythmus und das Ignorieren der Taktgeber Tageslicht und Dunkelheit kann zu schweren körperlichen Problemen führen. „Das ist so, wie wenn jemand Sand in das Schweizer Uhrwerk geschmissen hat und dann knirscht es hier, knirscht es da – und dann geht irgendwann die Sollbruchstelle des menschlichen Körpers zu Bruch", so Dr. Dieter Kunz. Er führt die Auswirkungen drastisch vor Augen: „Schichtarbeiter haben ein erhöhtes Risiko für jede Erkrankung, die bisher untersucht worden ist.“

Licht zum falschen Zeitpunkt des Rhythmus ist einer der ausschlaggebenden Punkte, die die Schichtarbeit so ungesund machen. In weniger hohem Mass stören daher auch Laptops, Smartphones und Fernseher vor dem Schlafengehen mit ihrem künstlichen, oft blauen Licht diesen Rhythmus.

Selbst die Wirkung von Medikamenten reagiert auf die innere Uhr

Die grossen Auswirkungen auf den menschlichen Körper zeigt auch ein sich grade in Entwicklung befindlicher Bluttest, schildert Dr. Kunz. Mit einer einfachen Blutentnahme soll feststellt werden, an welcher Stelle des zirkadianen Rhythmus sich der Mensch grade befindet. Das befähigt den Arzt, „dessen weitere Blutwerte und Befunde im Blut anders bewerten. Denn es gibt viele Parameter im Blut, die um den Faktor 10, 20 oder 30 variieren im 24-Stunden Rhythmus“. Das heisst: Wenn man weiss, wo sich diese Person innerhalb des Rhythmus grade befindet, kann man diese Blutwerte auch viel besser einordnen. Ausserdem funktionieren die Rezeptoren zu unterschiedlichen Zeiten anders je nach Zeit der inneren Uhr – Medikamente kann man damit abgestimmt besser und effizienter einsetzen. Besonders relevant ist das bspw. bei der Chemotherapie, so Dr. Kunz.

Auswirkung der Gebäudeplanung auf die innere Uhr

Da wir uns 90 Prozent unserer Zeit in Gebäuden befinden, ist dort die ausreichende Versorgung mit Tageslicht und Dunkelheit natürlich besonders wichtig. Dr. Kunz äussert deutliche Kritik an der heutigen Gestaltung von Gebäuden: „Ich behaupte, dass der Tag kommen wird, dass wir uns totlachen werden über Gebäudeplanung inklusive heute noch.“ Bei Beleuchtung in Räumen verläuft die Planung oft nach ästhetischen Gesichtspunkten. Aber auch, wenn wir etwas schön oder ästethisch finden, ist das oft ein Ausdruck davon, dass es gesund für unseren Körper sein kann. Wenn wir etwas nicht schön finden, wenn etwas kein Wohlbefinden auslöst, ist das oft ein Symptom dafür, dass es schlecht für unseren Körper ist, führt der Chronobiologe aus. „Wenn ich etwas ästhetisch schön finde, hat es wahrscheinlich einen biologischen Eindruck.“

Dass die Gestaltung von Gebäuden nicht die ausreichende Versorgung mit Tageslicht berücksichtigt, und damit das Funktionieren des zirkadianen Rhythmus fördern, sieht Kunz als kritisch für die allgemeine Gesundheit: „Ich bin davon überzeugt, dass wir einen wesentlichen Beitrag zur Gesundheit der Allgemeinbevölkerung beitragen können, wenn Räume – nämlich die, in denen wir uns die ganze Zeit bewegen – so mit Beleuchtung ausgestattet sind, dass unser zirkadianes System optimal funktioniert.“ Doch Kunz bleibt auch hier optimistisch, dass wir hier reagieren können: “Ich sehe überhaupt keinen Grund, warum das nicht erreicht werden sollte.“

Das Gespräch mit Dr. Kunz und viele Studien zeigen, wie wichtig eine funktionierender innere Uhr ist. Der zirkadiane Rhythmus hat Auswirkungen auf unseren Körper, die sich nicht nur in Wachheit oder Müdigkeit ausdrücken. Eine „funktionierende“ innere Uhr schützt uns vor Unwohlsein und Krankheiten, vor gesundheitlichen Risiken und sorgt für hohe Leistungsfähigkeit und gute Laune. Daher sollten Sie in Ihrem Alltag unbedingt auf die ausreichende Versorgung mit Tageslicht genau wie mit Dunkelheit achten.