BioPsy

Erde (Perioendauer 365) 

Mond (Periodendauer: 28 Tagen)

Tage (Periodendauer: 24 Stunden) = Hell Dunkel Rythmus= wichtigster Faktor 

Ebbe und Flut (12,5h)

§ Circadian (Periodendauer ≈ 1 Tag, dauern einen Tag) = Schlaf-Wach Zyklus 

 Infradian (Periodendauer > 1 Tag, größer ein Tag)= Menstruationszyklus, Fortpflanzung und WInterschlaf im Tierreich (1 Jahr) 
 

 Ultradian (Periodendauer < 1 Tag, kleiner ein Tag)= Schlafzyklus (ca. 90 Minuten), Atmung (ca. 4 s in Ruhe), Herzschlag (ca. 1 s in Ruhe)

Viele körperliche und psychische Funktionen zeigen eine ausgeprägte circadiane Rhythmik

erst steigen Werte an, dann im Laufe des Tages sinkt es (vorm Schlafengehen wenig), kann aber auch varierieren (z.B. Klausur mitten am Tag=Stress)

„Stresshormon“, ermöglicht die Bereitstellung von Energie
 

α-Amylase
Ermöglicht Spaltung von Kohlehydraten aus der Nahrung, Energiegewinnung

Über Tag hinweg Anstieg 

Anstieg auch durch Stress (Kopplung mit sympathischem Nervensystem)

Hormonspiegelmessung während der Nacht 

ACTH („Stresshormon“, regt die Bildung von Glukokortikoiden (Cortisol und Corticosteron) an in Nebenrindenniere 

Während der Nacht steigt der Spiegel des ACTH  

Person mit Sehr präzise innere Uhr 

Grün schlafen wie will 

Blaue sollen selbst um 6 Uhr wach werden 

Grün wurden überraschend um 6 Uhr geweckt 

= Spigel des ACTH steigt automatisch bevor sie um 6 Uhr wach werden (natürlich wach werden) 

Bei überraschend aufgeweckten stiegt Spiegel erst nach wach wreden

Hautleitfähigkeit (sensitiver Indikator symphatischer Aktivierung) 

Immer wieder Messung unter gleichen klimatischen Bedingungen: man sieht Fluktuation, höchste nachmittags 

Gleiche Bilder werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten am Tag anders bewertet (unpleasend oder gut) 

Daueraufmerksamkeit
Leistung minimal ca. 3-4 Uhr morgens (entsprechend Fehlerhäufigkeit bei Autofahren, Zwangsbremsungen bei Zugführern, Unfälle – weiterer Gipfel bei
14-15 Uhr)

Kurzzeitgedächtnis (hohe Variabilität) 
Leistung maximal am Morgen, minimal abends, Leistungsanstieg nachts bis 23 Uhr

Schmerzwahrnehmung (extrem subjektiv, hohe Variabilität zwischen Menschen und Zeitpunkten am Tag)
Geringste Schmerzempfindlichkeit ca. 12-18 Uhr, höchste Empfindlichkeit ca. 0-2 Uhr (schlechtere Wirkung von Analgetika während der Nacht)
 

= In Abhängigkeit der beteiligten Informationsverarbeitungsprozesse unterschiedliche Rhythmen

Körperliche Funktionen:
§ Körpertemperatur
§ Stoffwechsel
§ Muskeltonus
§ Nierenfunktionen
§ Hormone
§ Transmittersysteme

Psychische Funktionen:
§ Aktiviertheit
§ Konzentrationsfähigkeit
§ Befinden
§ Lernen und Gedächtnis
§ Schmerzwahrnehmung

Isolierung von externen Zeitgebern 
 

Aufzwingen eines neuen Rhythmus: Höhlenexperiment von Kleitman (1938):
28h (9h Schlaf, 10h Arbeit, 9h Freizeit) 
 

Nur teilweise erfolgreich: einer hat Ryhthmus übernommen, anderer konnte sich nicht anpassen 

Mögliche Ursache: unterschiedliche Alter 

Ergebnis: innere Uhr scheint weitgehend auf 24h festgeschrieben zu sein 

Auch Tierexperimente: 

Hamster haben gute innere Uhr (circadiane Rhytmik), sind nachtaktiv, Rhytmus verschiebt sich, aber schlecht für Tiere 

Hell Dunkel Wechsel- Verschiebung: 

In hellen Phasenn ruht es, in dunklen ist er aktiv; man verschiebt Tageszeit im Käfig; Tier braucht ca eine Woche bis es an neuen Rhytmus angepasst ist; vergleichbar mit Jetlag 

verschiedene biologische Rhytmen sind nicht zwangsläufig synchronisiert 

Anpassung der Körpertemperatur an Schlafrthmus

Es gibt auch seltene Fälle, in denen biologische Rhytmen nicht synchron sind (Körpertemperatur 25h Rhytmus und Schlafzyklus desynchron) 

-  Circadiane Rhythmik wird durch externe Zeitgeber nur moduliert aber nicht bestimmt
 

- Es existiert ein endogener „Oszillator“ der einen Rhythmus von ca. 24 Stunden (meist etwas länger, eher so 25) erzeugt
 

- Diese „innere Uhr“ wird primär über Lichtreize synchronisiert, eine Modulation über andere regelmäßige Ereignisse ist ebenfalls möglich (z.B. Nahrung, Sozialkontakte)
 

- Die Modulation der inneren Uhr durch Zeitgeber heißt Entrainment (Kopplung eines inneren Rhythmus an einen exogenen Zeitgeber)

Nucleus suprachiasmaticus 

- Zerstörung des Nucleus suprachiasmaticus (über der Sehbanhkreuzung) führt zu chaotischen Schlaf-Wach-Zyklus (zeitliche Ordnung geht verloren, es wird aber noch geschlafen) 

- arbeitet mit Signalen aus der Nähe der Sehbahn (da es sich ja auch in der Nähe dazu befindet) 

- Synchronisation durch LIcht ist nicht mehr möglich 

Experiment zur Kausalität des Nucleus suprachiasmaticus: 

Untersuchung zwei typen von Hamstern (Wildtyp mit 24h Rhytmus und mutierte Tiere mit verkürztem Rhytmus) 

Wildtyp wurde neuer Nucleus implantiert von mutierten Typ= nach Implataion neuer Rhythmus

Informationen aus der Retina erreichen den NSC über eine Abzweigung der Sehbahn (Tractus retinohypothalamicus)

§ Lichtinformationen werden über intrinsisch fotosensitive retinale Ganglionzellen vermittelt (A)

§ Reaktionen auf Lichtreize sind verzögert und lösen eine schnelle Folge von Aktionspotentialen aus (B)

§ Als Fotopigment dient Melanopsin

Länger als eigentlicher LIchtreiz andauert, weniger präzise, aber gut damit man lange was sieht, unabhängig ob z.B. Wolken alles verdunkeln

Verbindung zum Hpothalamus und anderen Regionen

- Evolutionär hervorgegangen aus dem Scheitelauge von niederen Wirbeltieren

- Umwandlung zur – oftmals noch lichtempfindlichen – Zirbeldrüse (Epiphyse) bei höheren Wirbeltieren (aber weniger Bedeutung bei Menschen für Lichtempfindung)

- Ausschüttung von Melatonin bei Menschen = synthethitsitert insbesondere bei Nahct aus Serotonin das Hormon Melatonin 

- erhält Efferenzen aus dem Nucleus suprachiasmaticus 

-

- Exogenes Melatonin kann schlafanstoßend wirken oder helfen den circadianen Rhythmus zu verschieben (Reduktion der negativen Effekte von Jetlag)

- Exogenes Melatonin kann therapeutische Effekte bei Insomnie und blinden Patienten haben, denen die Hell-Dunkel- Synchronisation fehlt

- Licht kurzer Wellenlängen kann Melatoninproduktion hemmen oder reduzieren (à negativer Effekt von Computern und Fernsehen auf das Einschlafen)

- Melatonin wirkt auf verschiedene Hirnstrukturen die Melatoninrezeptoren enthalten und beeinflusst auf diese Weise circadiane und saisonale Zyklen à größere
Melatoninausschüttung in langen Winternächten

- Saisonale Depressionen können als Folge dauerhaft erhöhter Melatoninspiegel in den Wintermonaten auftreten
 

- Läsionen des Nucleus suprachiasmaticus (NSC) beenden circadiane und saisonale Rhythmen
 

- Transplantation von NSC-Gewebe stellt circadiane nicht jedoch saisonale Rhythmen wieder her weil Verbindungen des Implantats zur Epiphyse fehlen