Studie: Starker Lichtreiz hat Einfluss auf die innere Uhr
Eine neue Studie belegt, dass sich die innere Uhr des Menschen an eine bestimmte Tageslänge anpassen kann, wenn man einige Stunden vor dem Schlafengehen eine kurze Zeit extrem hellem Licht ausgesetzt ist. Die Ergebnisse der Studie, die zum Teil im Rahmen des EUCLOCK-Projekts unter dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) gefördert wurde, wurden in der Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht. Unsere biologische Uhr hat einen weitreichenden Einfluss auf die verschiedensten Faktoren, u. a. den Hormonspiegel, die kognitive Leistung und die Schlafstruktur. Die innere Uhr ist von Natur aus auf eine Tagesdauer von etwas über 24 Stunden ausgerichtet. Deshalb muss sie mithilfe externer Faktoren, sogenannter Zeitgeber, auf den 24-Stunden-Takt der Erde geeicht werden. Der wichtigste Zeitgeber ist der Tag-Nacht-Zyklus. Wenn die biologische Uhr gestört ist, kommt es häufig zu einem Rückgang der kognitiven Leistung und zu Schlafstörungen. In der jüngsten Studie wurde untersucht, wie Menschen am besten an eine Tagesdauer von über 24 Stunden gewöhnt werden können. Diese Frage ist vor allem für die NASA (National Aeronautics and Space Administration), die sich ebenfalls an der Finanzierung der Studie beteiligte, von Bedeutung. Häufig leiden Astronauten nämlich darunter, dass ihr Tagesrhythmus gestört ist. In Weltraummissionen wurde bereits die Erfahrung gemacht, dass dies einen Leistungsabfall der Astronauten nach sich zieht. Im Weltraum könnte dies gefährliche Folgen für die Sicherheit der Besatzung und den Erfolg der Mission haben. Während der Marsmission, die für 2020 geplant ist, werden die Astronauten ein Jahr lang dem Tagesrhythmus des Mars ausgesetzt sein. Ein Marstag dauert 24 Stunden und 39 Minuten und ist somit länger als ein Erdtag. Allerdings wird das Licht im Raumfahrzeug und in den Wohnmodulen auf dem Mars nicht ausreichen, um die biologische Uhr auf den neuen Tagesrhythmus einzustellen. In Rahmen der Studie wurden drei Versuchsgruppen 65 Tage lang vom Tagesrhythmus der Erde isoliert. In dieser Zeit wurden sie einem Schlaf-Wach-Rhythmus unterworfen, der nicht dem natürlichen Tagesrhythmus entsprach, da ihr Tag eine Stunde länger dauerte als ein Erdtag. Zwei Versuchsgruppen wurden Lichtverhältnissen ausgesetzt, die denen an Bord des Raumschiffs und in den Wohnmodulen auf dem Mars ähneln (25 Lux und 100 Lux). Bei der dritten Gruppe wurde das Prinzip der regulierten Lichteinwirkung ("modulated light exposure" - MLE) getestet, d. h. die Versuchspersonen wurden in den ersten zehn Stunden der Tagesphase einem Dämmerlicht (25 Lux) und in der übrigen Zeit der Tagesphase Zimmerlicht (100 Lux) ausgesetzt. Gegen Ende der Tagesphase schlossen sich zusätzlich zwei 45-minütige Phasen an, in denen diese Gruppe extrem hellem Licht von 10 000 Lux ausgesetzt wurde. Die Wissenschaftler kamen zu dem Ergebnis, dass Lichtmangel zu einer Störung der inneren Uhr des Menschen führt. Bei Personen, die nicht genügend Licht erhielten, nahmen Schlafqualität und Konzentrationsfähigkeit schrittweise ab. Bereits nach 30 Tagen waren die Reaktionszeiten dieser Versuchspersonen auf visuelle Reize auffällig lang. Der Gruppe, die über kurze Phasen extrem hellem Licht ausgesetzt war, gelang es, ihren Tagesrhythmus an den neuen Schlaf-Wach-Zyklus anzupassen, was sich an der hohen Schlafqualität und der guten kognitiven Leistung zeigte. "Unsere Erkenntnisse lassen darauf schließen, dass die innere Uhr durch Lichteinwirkung von entsprechender Dauer an einen Schlaf-Wach-Zyklus angepasst werden kann, der vom 24-stündigen Tagesrhythmus abweicht, bzw. die Auswirkungen unzureichender Lichtverhältnisse hierdurch ausgeglichen werden können", so die Forscher. "Astronauten könnten an den Tagesrhythmus des Mars von 24 Stunden und 65 Minuten gewöhnt werden, indem man für die gleichen Lichtverhältnisse sorgt wie in der aktuellen Studie, d. h. indem die Astronauten in einem hell erleuchteten Treibhausmodul Kulturpflanzen anbauen. Dazu müssen die Arbeiten allerdings in einer bestimmten Tagesphase durchgeführt werden." Allerdings haben nicht nur Astronauten Probleme mit ihrem Schlaf-Wach-Rhythmus. Die Behandlung mit Lichtreizen könnte sich daher auch für Schichtarbeiter, im Falle von Jetlags und für Menschen mit Schlafstörungen als hilfreich erweisen.