der individuelle rhythmus des lebens

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1 Das biologische Programm der inneren Uhr kommt in nahezu allen Organismen vor und reguliert eine ganze Reihe von Prozessen im Körper in Übereinstimmung mit äußeren geophysikalischen Rhythmen, etwa dem Tag-Nacht-Wechsel. Mit Hilfe eines Fragebogens will Professor Till Roenneberg vom Institut für Medizinische Psychologie die Verteilung der Chronotypen in der Bevölkerung erfassen:,lerchen gehen früh zu Bett und stehen früh auf.,eulen schlafen spät und lange. Die meisten Menschen liegen zwischen diesen beiden Extremen. INTERVIEW: SUSANNE WEDLICH der individuelle rhythmus des lebens Einsichten: Ob Lerche oder Eule der Chronotyp eines Menschen ist genetisch festgelegt. Das Sonnenlicht spielt aber ebenfalls eine große Rolle, weil der innere, circadiane Rhythmus über diesen Zeitgeber mit dem 24- Stunden-Rhythmus der Umwelt synchronisiert wird. Wie viel Sonnenlicht ist dafür nötig? Till Roenneberg: Um die innere Uhr zu synchronisieren, braucht man relativ wenig Licht. Es gibt zwar Individuen, die nicht genug Licht bekommen, und deren innerer Rhythmus deshalb frei läuft. Das ist aber relativ selten. Obwohl sich der Mensch im Industriezeitalter fast ausschließlich in Räumen aufhält und daher sehr viel weniger Licht ausgesetzt ist, bleibt die innere Uhr synchronisiert, allerdings bettet sie sich zu anderen Zeiten in den 24-Stunden-Tag ein. Meist viel zu spät, manchmal auch zu früh. Einsichten: Der Jahresrhythmus ist einer der wichtigen geophysikalischen Rhythmen, die Organismen beeinflussen. Die Menschheit stammt aber aus Gegenden in Afrika ohne ausgeprägte Jahreszeiten. Sind wir eher an diese geografischen Verhältnisse angepasst? Roenneberg: Es sieht so aus, als seien die biologischen Zeitprogramme nicht so sehr auf eine spezielle zeitliche Umwelt angepasst. Sie sind wohl ganz im Gegenteil eine Voraussetzung für eine flexible Anpassung an viele unterschiedliche Zeitumwelten. Man bedenke nur, dass die Tageslänge von 24 Stunden in der Geschichte der Erde ziemlich jung ist und nichts Starres. Im Laufe der Erdgeschichte hat sich der Tag wesentlich verlängert. Es ist also kein Wunder, wenn auch der Mensch ohne Schwierigkeiten alle Breitengrade besiedeln kann. Ein paar Anpassungsschwierigkeiten gibt es allerdings doch: Die Depressions- und Freitodraten sind in den polaren Regionen deutlich höher. Einsichten: Wie stellt sich die innere Uhr dann auf saisonale Änderungen ein? Roenneberg: Sie sprechen hier die Veränderungen der Tageslängen im Jahresverlauf an. Neben der inneren Tagesuhr, mit deren Hilfe wir unsere Physiologie und unser Verhalten im 24-Stunden-Tag organisieren, gibt es auch noch ein zeitliches Programm für den Jahresablauf. Dieses Programm benützt die innere Tagesuhr, um die Tageslänge die Photoperiode zu messen. Diese Photoperiode ist das wichtigste Signal für die Steuerung des jahreszeitlichen Programms. Aus Tier- und Pflanzenversuchen, der circadianen Theorie sowie Untersuchungen am Menschen wissen wir, dass sich der innere Tag im Laufe des Jahres, also mit länger und kürzer werdenden Tagen, verändert. 56

2 Einsichten: Sie haben öffentlich gefordert, die Schule für Jugendliche später beginnen zu lassen, weil deren Chronotyp tendenziell zur Eule neigt. Dürfen Ihre Kinder wenigstens am Wochenende ausschlafen, so lange sie wollen? Roenneberg: Die innere Uhr von Jugendlichen ist deutlich später dran als in der Kindheit und bei Erwachsenen. Das ist nicht mehr über Diskotheken-Argumente wegzudiskutieren. Ich gehe sogar so weit zu sagen, dass Jugendliche unter anderem Diskotheken besuchen, weil sie nachts noch voller Energie stecken. Die könnten sie an anderen Orten gar nicht austoben, ohne zu stören. Die chronotypische Spätheit der Jugend wird durch Lichtmangel weiter verstärkt. Jugendliche sind heutzutage einfach wesentlich weniger draußen als früher. Dennoch haben sich die sozialen Zeiten wie Schul- und Arbeitsbeginn nicht verändert. Jugendliche haben deshalb bezogen auf die Weckerdiktatur Probleme, früh genug einzuschlafen. Das Signal hierfür kommt von innen. Als Folge davon häufen sie im Laufe der Woche einen ernst zu nehmenden Schlafmangel an, den sie nur am Wochenende aufholen können. Das Ausschlafen von Jugendlichen am Wochenende ist daher für deren Schlafhaushalt sehr wichtig. Es hat allerdings auch eine verstärkende Wirkung auf die jugendliche Spätheit, da nur das Morgenlicht die Uhr vorstellen kann, während das Abendlicht die Uhr noch weiter nach hinten dreht. Man sollte also einen Kompromiss zwischen Schlafbedarf und dem ungewollten Verspäten der inneren Uhr suchen. Einsichten: Wie kam es zur Entwicklung des Munich ChronoType Questionnaire, in dem sie Menschen zu ihren Schlafgewohnheiten befragt haben, um mehr über die Verteilung von Chronotypen zu erfahren? Roenneberg: Aus der circadianen Theorie heraus haben wir schon lange von der Existenz verschiedener Chronotypen gewusst und dies immer auch auf den Menschen übertragen. Nur wurde mir eines Tages klar, dass wir bezüglich des Menschen keine guten Daten über die Verteilung der Chronotypen in der Bevölkerung haben. Die existenten Fragebögen über die Ermittlung von Chronotypen erschienen mir nicht ausreichend und nicht genau genug. Aus diesem Grund haben wir einen eigenen Fragebogen mit sehr einfachen und klaren Fragen entwickelt, den Munich ChronoType Questionnaire MCTQ. Anfänglich, so ab 2000, wurde der MCTQ vor allem bei Studierenden eingesetzt. Als wir dann aber zunehmend an der Genetik interessiert waren, die hinter den verschiedenen Chronotypen beim Menschen steckt, brauchten 57

3 wir viele extreme Chronotypen, die jedoch sehr selten sind. Daraufhin haben wir versucht, so viele Menschen wie möglich zu erreichen und den MCTQ zu einer Internetseite gemacht. Einsichten: Ist der im Internet stehende Test der ursprüngliche MCTQ oder wurde er verändert? Roenneberg: Es gibt ein paar Formulierungen im MCTQ, die ich heute anders gestalten würde, so etwa die Frage Wann gehen Sie ins Bett? Das kann missverstanden werden, da manche Menschen ins Bett gehen, um noch mehrere Stunden zu lesen oder fernzusehen. Was wir natürlich meinen, ist Wann gehen Sie ins Bett, um zu schlafen? Der Nachteil des großen Erfolges des MCTQ ist, dass man den Fragebogen des durchgängigen Vergleichs wegen nicht einfach ändern kann. Der MCTQ wurde mittlerweile von mehr als Menschen ausgefüllt. Unser Ziel sind mehr als Teilnehmer und darüber hinaus noch viele mehr in anderen Breitengraden und Kulturen oder bei bestimmten Patientengruppen. Wir starten nun eine Longitudinalstudie, die Gymnasiasten von der 5. Klasse an so lange wie möglich begleiten soll, also bestenfalls so lange, wie wir zu ihnen auch noch nach dem Abitur Kontakt halten können. In dieser Studie werden wir erstmals zwar nicht die Frage ändern, aber erklären, was wir mit der Frage meinen. Einsichten: Mit Hilfe des Fragebogens möchten Sie auch die genetischen Grundlagen der verschiedenen Chronotypen untersuchen. Haben Sie schon Gene gefunden, die in diesem Zusammenhang interessant sind? Roenneberg: Es gibt bereits zahlreiche Studien, die die Genetik der inneren Uhr des Menschen untersuchen. Die meisten rekrutieren ihre Probanden entweder aus klinischen Studien und untersuchen damit Menschen, die unter ihrer inneren Uhr so leiden, dass sie deshalb einen Arzt aufgesucht haben, oder sie verwenden genau die Fragebögen, die wir mit dem MCTQ ersetzen wollen. Wir wollen nun das durch ein Gen oder das Zusammenspiel mehrerer Gene entstehende Erscheinungsbild, den Phänotyp, genau eingrenzen und definieren, weil sonst die Ergebnisse kaum interpretierbar sind. Der MCTQ erfasst erstmals das Schlafverhalten an Werk- und an freien Tagen. Es stellte sich heraus, dass beide sehr wichtig beim Bestimmen des Chronotypus sind, ebenso wie das Alter des Probanden. Nun sind wir soweit, uns erstmals an die zugrunde liegende Genetik zu wagen. Einsichten: Sie haben von einem Versuch zum natürlichen Schlafbedürfnis des Menschen berichtet: Freiwillige haben sich in den USA bei Sonnenuntergang schlafen gelegt und sind erst bei Sonnenaufgang aufgestanden. Danach hätten die Probanden zum ersten Mal verstanden, was der Begriff ausgeschlafen bedeute. Welche Schlüsse lassen sich daraus ziehen? Roenneberg: Ich hatte mich damals auf Untersuchungen des in den USA arbeitenden Wissenschaftlers Tom Wehr bezogen, bei denen Menschen streng mit der natürlichen Photoperiode leben mussten. Das bedeutet, dass sie im Winter etwa 16 Stunden im Stockdunklen verbrachten. Diese Menschen haben diese sehr langen Nächte nicht allein mit Schlafen verbracht, sondern für viele Stunden auch in einem Dämmerzustand gelegen. Über die Berichte, was diese Zustände für die einzelnen Menschen bedeuteten, steht nichts in der Publikation. Auf jeden Fall waren sich alle Probanden darüber einig, dass sie bis zu diesem Versuch noch nicht wussten, was richtig ausgeschlafen sein heißt. 58

4 1 Chronobiologen teilen die Menschen in so genannte Chronotypen auf: Die Eule (rechts) steht für spätes aber langes Schlafen. Als Lerchen (links) bezeichnen die Wissenschaftler Menschen, die früh ins Bett gehen und früh aufstehen. Die meisten Menschen liegen zwischen diesen beiden Extremen. Einsichten: Es gibt ja noch Menschen, die ohne Elektrizität aufgewachsen sind, also bei Dunkelheit schlafen oder ruhen mussten. Haben sie, sobald ihnen Strom zur Verfügung stand, einen Sprung gemacht von ausgeschlafenen zu chronisch schlafunterversorgten Menschen und gilt das möglicherweise für uns alle? Roenneberg: Nein, das kann es nicht heißen. Denn die Situation, dass sich Menschen vor der Erfindung elektrischen Lichts in mehr als zwölf Stunden Dunkelheit wieder fanden, gilt nur für Menschen, die fernab vom Äquator leben. Das kann daher nicht das Schlafmaß aller Dinge sein. Es gibt dennoch Anzeichen für einen chronischen Schlafmangel der Menschen in den Industriegesellschaften. Statistiken in den USA zeigen, dass sich die durchschnittliche Schlafdauer über die letzten Jahrzehnte wesentlich verkürzt hat. Die Tatsache, dass Lichtmangel zu einer später liegenden inneren Uhr und damit einem späteren Einschlafsignal führt, gepaart mit praktisch gleich gebliebenen sozialen Anfangszeiten des Tagwerks Stichwort Wecker führt zu einem Schlafdefizit, das umso größer ist, je später der genetische Chronotyp eines Menschen. Die Erfindung der elektrischen Versorgung hat dabei zwei fast gegensätzliche Einflüsse. Zum einen ermöglicht sie uns, gerade auch tagsüber immer mehr Zeit in Innenräumen zu verbringen. Zum anderen, wenn wir uns abends noch fit fühlen, brauchen wir uns nicht mit Dunkelheit zufrieden zu geben. Dies ist ein wichtiger Punkt, da sowohl Licht als auch Dunkelheit Signale für die innere Uhr sind. Einsichten: Bei uns ist mittlerweile die Aufteilung Norm. Wir teilen unsere Zeit also in ungefähr acht Stunden Schlaf, acht Stunden Arbeit und acht Stunden Freizeit ein, schlafen damit aber zu wenig. Was ist denn eine normale oder angemessene Schlafdauer? Roenneberg: Die Verteilung des Schlafbedürfnisses und die Verteilung der Chronotypen in der Bevölkerung sind nicht miteinander gekoppelt. Betrachtet man Kurzschläfer, die nur drei bis sechs Stunden schlafen, und Langschläfer mit neun bis zwölf Stunden Schlaf, so haben sie eine identische Verteilung von Chronotypen. Da der Chronotypus von vielen Einflüssen abhängt, unter anderem genetischen Faktoren, Lichteinflüssen, Alter und Geschlecht, kann man eigentlich gar keinen normalen Chronotypus festlegen. Dieselben Menschen sind unter gleichen Lebensumständen mit 20 und mit 40 ein anderer Chronotyp. Dieselben gleichaltrigen Chronotypen sind unterschiedlich, wenn der eine als Landwirt draußen, und der andere als Büroangestellter drinnen arbeitet. Ähnliches gilt sicher auch für die Schlaflänge. Sie ist individuell sehr verschieden, hat genetische Komponenten, hängt aber auch vom Alter und von der Art der Tätigkeit ab. Auch hier kann man keine DIN-Norm ansetzen. 59

5 Während der Arbeitswoche gilt die strikte Drittelung des Tages eigentlich nur noch für einen kleinen Teil der Bevölkerung, nämlich für die eher seltenen Frühtypen. Der Rest der Bevölkerung steuert eher einer Verteilung von acht Stunden Arbeit, zehn Stunden Freizeit und sechs Stunden Schlaf entgegen. Einsichten: Zwanzig Prozent der Bevölkerung arbeiten Schicht. Welche Probleme ergeben sich daraus? Roenneberg: Das Problem an Schichtarbeit liegt unter anderem an der Tatsache, dass man einer inneren Uhr nicht einfach sagen kann Stell dich mal acht Stunden um! Für Nachtschichtarbeiter kommt erschwerend hinzu, dass sie in ihrer Freizeit sogar noch mehr Möglichkeiten haben, sich dem Sonnenlicht auszusetzen, als ihre Kollegen in der Tagesschicht. Die innere Uhr weiß also ganz genau, wo der eigentliche Tag liegt und stellt sich nicht auf die Nachtschicht um. Man isst also, wenn der Magen durch die innere Uhr auf Ruhe und Nacht eingestellt ist, und schläft oder fastet, wenn die Magensäureproduktion Nahrung erwartet. Dieses Problem hat mittlerweile auch die Industrie erkannt und ist mehr als früher bereit, sich an Studien über Schichtarbeit und innere Uhr zu beteiligen. Dennoch würde ich sagen, dass wir noch viel zu wenig wissen, um feste Regeln für den Umgang mit Nachtschichtarbeit zu geben. Eines steht fest: In einem Drei-Schicht-Modell verbringt jeder Mitarbeiter ein Drittel seiner Arbeitszeit in Nachtschicht, und das ist nachgewiesenermaßen langfristig sehr ungesund. Jedes Modell, dem es gelingt, das Drittel zu verkleinern, zum Beispiel indem sich die innere Uhr anpassen kann, bringt also mehr Gesundheit. Einsichten: Müsste nicht, wenigstens so lange es nichts Besseres gibt, der erste Ratschlag an Schichtarbeiter lauten, tagsüber nicht ins Freie zu gehen? Roenneberg: In der Tat gibt es Untersuchungen auf Ölplattformen, die dies bestätigen. Die Arbeiter reisen für einige Wochen an, um bis zu 16 Stunden am Tag in verschiedenen Schichten zu arbeiten. Den Rest der Zeit schlafen sie in fensterlosen Kabinen. Unter diesen Bedingungen gibt es keine Probleme mit der Arbeit gegen die innere Uhr. Sie wird perfekt umgestellt. Andere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die innere Uhr leichter auf Nachtschicht umstellt, wenn der Arbeitnehmer tagsüber mit einer sehr dunklen Sonnenbrille herumläuft. Von der circadianen Theorie her macht das viel Sinn. Im Alltag stellt man allerdings fest, dass sich diese Maßnahmen natürlich nicht umsetzen lassen. Wir fangen gerade an, das Kapitel Optimierung der Schichtarbeit zu schreiben, und es ist noch lange nicht abgeschlossen. Einsichten: Sie suchen in Ihrer Arbeit immer auch nach alltagstauglichen Anwendungen, etwa für Schichtarbeiter. Die innere Uhr des Menschen ist auf molekularer Ebene aber ein sehr viel komplexeres Netzwerk als lange angenommen. Wird es mit den praxisorientierten Anwendungen also noch etwas dauern? Roenneberg: In den Kinder- und Jugendjahren der molekularen Uhrenforschung dachte man, mit einigen wenigen Genen den molekularen Mechanismus der inneren Uhr erklären zu können. Mittlerweile mehren sich die Hinweise, dass sehr viel mehr Gene in einem Netzwerk an der Generation des inneren 24-Stunden-Rhythmus beteiligt sind. Die traditionelle Wissenschaft verfolgte einen reduktionistischen Ansatz und hat die Komplexität nicht gerade umarmt. Daher brauchen wir ganz neue Denkmethoden, um mit der eigentlichen Komplexität in der Biologie wissenschaftlich umzugehen nicht nur in Bezug auf die innere Uhr. 60

6 Es wird sicherlich bald Menschen geben, die aufgrund der bisherigen Erkenntnisse Patente für das eine oder andere Uhren-Umstellpräparat einreichen. Dennoch bin ich vorsichtig. Die Erfahrungen, die wir gemacht haben mit Eingriffen in die Komplexität der Biologie, bevor wir die Systeme richtig verstanden haben, hatten selten einen wirklich zufrieden stellenden Ausgang. Einsichten: Sie arbeiten intensiv an der Schaffung eines europäischen Netzwerks der Chronobiologie durch Kooperation der Wissenschaftler, aber auch der Industrie. Was ist das Ziel dieser Zusammenarbeit? Roenneberg: Gerade weil ich davon überzeugt bin, dass wir beginnen müssen, die Komplexität zu umarmen und neue Methoden des Denkens und des Experimentierens zu entwickeln, ist die Zeit der Einzelgänger in der Forschung vorbei. Es müssen große Teams gebildet werden, die sich gegenseitig ergänzen, die einander zuarbeiten und sich gegenseitig interdisziplinär befruchten. Dies ist nur in großen Netzwerken möglich. Das Thema innere Uhr ist für unseren Europäischen Wirtschaftsraum hoch aktuell und wegen seiner traditionellen Interdisziplinarität für einen derartigen Ansatz prädestiniert. Das neue Rahmenprogramm der Brüssler Forschungsförderung hat nun zum ersten Mal die Erforschung der inneren Uhr ausgeschrieben, und ich bin dabei, ein hervorragendes Netzwerk zusammenzustellen. Einsichten: Sie haben im Zusammenhang mit den verschiedenen Chronotypen erwähnt, dass jeder Mensch Veränderungen im Laufe seines Lebens durchmacht. Im Alter würde man demnach eher zur Lerche, also tendenziell am Abend früher einschlafen und am Morgen früher aufwachen. Sich selbst haben Sie als Eule geoutet. Planen Sie eine midlife crisis für den Fall, dass Sie erste Anzeichen einer Lerche an sich entdecken? Roenneberg: Als Kind ist man früh dran, als Teenager spät, und je älter man wird, desto früher wird man wieder. Diesen Verlauf scheinen alle Menschen durchzumachen. Dennoch ist es übertrieben, von Lerchenkindern und erwachsenen, aber von Eulenteens zu sprechen. Wer genetisch zur Lerche neigt, wird in der Jugend eher normal und dann im Alter wieder zur Lerche. Wer zur Eule neigt, wird als Teen eine extreme Eule und dann wieder eine moderate Eule. Von einer Chronotypus-Krise zu sprechen, ist jedoch ganz falsch. Ich habe nämlich gar nichts gegen einen frühen Tagesbeginn. Ganz im Gegenteil. Wenn ich jetzt bereits feststelle, dass ich früher einschlafen und freiwillig früher aufwachen kann, ist mir das nur recht. Prof. Dr. Till Roenneberg übernahm 2001 am Institut für Medizinische Psychologie der LMU die erste Professur für Chronobiologie in Deutschland. Mit einem Fragebogen ( untersucht er die Ursachen, die den unterschiedlichen Chronotypen zugrunde liegen und warum sich die innere Uhr bei verschiedenen Menschen unterscheidet. 61