11. Zirkadiane Rhythmik, Schlaf & Oszillatoren Flashcards
Endogene Oszillatoren
Endogene Oszillatoren sind Rhythmusgeber, die nur eine begrenzte Flexibilität durch Umweltreize aufweisen. Die wichtigste zirkadiane Periodik wird von Zeitgebern (Licht) synchronisiert und weist im Freilauf (ohne Zeitgeber) zeitverschobene Perioden auf.
● Viele endogene Rhythmen des Menschen weisen als Spontan Rhythmus, Rhythmen von etwas mehr als 24 h auf. Dies erlaubt eine begrenzte Flexibilität der Anpassung an veränderte Zeitgeber. Der Mitnahmebereich durch Zeitgeber ist aber sehr begrenzt.
Spontane Desynchronation frei laufender zirkadianer Rhythmen weist darauf hin, dass?
Spontane Desynchronisation frei laufender zirkadianer Rhythmen in Isolation ohne Zeitgeber weist darauf hin, dass mehrere endogene Oszillatoren nebeneinander existieren
● Zirkadiane Uhren und Rhythmusgeber sind eine wichtige Ursache für Antrieb und Emotion. Hinzu kommt, dass die Wirksamkeit positiver und negativer Verstärker auch vom Zeitpunkt und der Phase der zirkadianen Periodik abhängt.
Welches Areal steuert endogene Rhythmen sowie Tag / Nacht Rhythmen?
Nucleus Suprachiasmaticus (SCN) des Hypothalamus
Arbeitsweise endogener Oszillatoren
● Endogene Oszillatoren haben Messfühler in der Peripherie (z. B. Retina) und im ZNS. Sie teilen ihren Rhythmus sekundären Oszillatoren oder passiven Elementen mit.
● Die Mitnahme (≫entrainment≪) endogener Rhythmen durch Umgebungsreize erfolgt zwar v. a. Durch Licht, kann aber durch soziale Reize (z. B. Gruppen) beeinflusst werden.
Der Nucleus suprachiasmaticus und molekulare Genetik zirkadianer Periodik 22.2.1 Die suprachiasmatischen Kerne des Hypothalamus
● Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) ist bei Säugetieren der zentrale zirkadiane Schrittmacher. Bei Transplantation der SCN-Zellen in Empfangertiere wird auch der zirkadiane Rhythmus des SCN ubertragen, bei Läsion des SCN geht der Rhythmus verloren.
● Der SCN wird von spezialisierten retinalen Ganglienzellen, die Melanopsin als lichtsensitives Pigment aufweisen, mit Licht-Dunkel-Informationen versorgt. Den zirkadianen Rhythmus zwingt er dann vielen Hirnstrukturen auf.
→ Endogene Oszillatoren können durch … Schrittmacher getriggert werden
→ Endogene Oszillatoren können durch exogene Schrittmacher getriggert werden
→ Schlaf-Wach-Strukturen
Lichthatv.a.während … einenmodifizierendenEinflussauf zirkadianePeriodik.
Lichthatv.a.währendsubjektiverNachteinenmodifizierendenEinflussauf zirkadianePeriodik.
Molekulare Uhren
SPVZ→ Supraventrikuläre Zone des Hypothalamus
→ Melatonin besteht aus Kohlenwasserstoff → Bildung von Melatonin wird durch Licht gehemmt → Molekular Uhren - Interaktion mit Genen → Syntheseprozess → Regelkreislauf → Rhytmuszität
ultradiane Aktivitats-Ruhe- Zyklen
● Neben dem zirkadianen Schlaf-Wach-Antrieb existieren davon unabhängige, aber die zirkadianen Rhythmen überlagernde homöostatische und ultradiane Aktivitats-Ruhe- Zyklen. Bei den homöostatischen Komponenten spielt Adenosin eine entscheidende Rolle.
● Die zirkadiane Periodik wird von molekularen Rückmelde Vorgängen zwischen Proteinen und deren Genen in den Rhythmus-gebenden Hirnstrukturen bestimmt. Die Auf- und Abbauzeiten von Genen und Proteinen bestimmen den endogenen Rhythmus.
● Die synchronen Entladungen der SCN-Zellen werden durch Diffusion von NO und frühe Reaktionsgene gesteuert.
Physiologische Rhythmen
● Der Verlauf der Körpertemperatur und der Außentemperatur bestimmt das Schlaf-Wach- Verhalten und Einschlafen.
● Endokrine Rhythmen sind für geordnete Stoffwechsel-und Immunregulation notwendig, ihre Störung führt zu lebensbedrohlichen Folgen.
● Der Rhythmus der Nahrungsaufnahme ist an den Schlaf-Wach-Rhythmus gekoppelt, wird aber stark von Lernfaktoren (Gewohnheiten) bestimmt. Die Nahrungsaufnahme selbst führt durch Abfall der Orexin Aktivität zu Müdigkeit.
Psychologische Rhythmen
● Das Maximum der Schmerzempfindlichkeit liegt zwischen 0 und 4 Uhr früh. In dieser Zeit
wirken auch Placebos schlecht.
● Viele psychologische Leistungen folgen dem Temperatur Oszillator und der Müdigkeit und
weisen von 1 bis 4 Uhr früh einen Tiefpunkt auf. Die besten kognitiven Leistungen werden in den Stunden vor Mittag erbracht.
Körpertemperatur hängt mit … Rhythmus zusammen
Körpertemperatur hängt mit Schlaf- Wach- Rhythmus zusammen Periodik kognitiver Leistungen → Schlaf
EOG → Elektrookologramm - Schlaphasenbeobachtung; REM
→ Nur Wissen, dass es Unterschiedliche Schlafphasen gibt
Störungen der zirkadianen Periodik
● Bei Störungen der zirkadianen Periodik kommt es entweder zu Desynchronisation oder extremer Synchronisation verschiedener Rhythmen.
● Nacht- und Schichtarbeit führen zu gesundheitlichen Störungen, wenn nicht ausreichend Zeit für die Resynchronisation besteht.
● Die Folgen der Missachtung der zirkadianen Periodik sind in vielen Bereichen modernen Arbeitslebens gravierend. Viele Katastrophen und Unfälle werden zwischen 0 und 4 Uhr früh ausgelöst.
● Beim Überfliegen der Zeitzonen, besonders von West nach Ost, kommt es auch beim Flugpersonal zu Rhythmus- & Gesundheitsstörungen. Der Einfluss sozialer Rhythmen ist auf diese Störungen eher gering
● Dauerhaft verzögertes oder verfrühtes Einschlafen lassen sich durch Lichttherapie, langsames Verschieben des Rhythmus und Melatonin positiv beeinflussen. Auch bei Blindgeborenen verbessert Melatoningabe vor dem Einschlafen die Rhythmizität.
Schlafstadien
● → Stadium 1: Fehlen von Alpha, niedrige schnelle Beta-Aktivität und niedrige Theta- Aktivität;
● → Stadium 2: niedrige schnelle Aktivit.t mit Spindeln und später K-Komplexen;
● → Stadium 3: 10–50% der Zeit Delta;
● → Stadium 4: mehr als 50% der Zeit Delta (>100 μV, <3 Hz) und schlie.lich
● → REM-Stadium: niederamplitudiges EEG mit niederen Theta-Wellen, sog. Sägezahnwellen,
ansonsten ähnelt das EEG einem aufmerksamen Wachstadium ohne Alpha. Vermehrte Gamma-Wellen (30–70 Hz).
PGO → Ponto- Genikulo- Okzipitale Kortex Wellen
enstehen im Hirnstamm - breiten sich in den limbischen & Isischen Kortex aus
