Suprachiasmatischer Kern: Unser Schlaf-Wach-Zentrum

· 14. März 2019

Der suprachiasmatische Kern befindet sich im vorderen Bereich des Hypothalamus und enthält etwa 20.000 Neuronen. Seine Funktion ist ebenso faszinierend wie entscheidend für unseren Alltag: Er dient als eine innere Uhr, die den Schlaf- und Wachzyklus reguliert. Vor allem dank der Reize, die dieser Kern über unsere Netzhaut erhält, sind wir je nach Tageszeit mehr oder weniger aktiv. Und kommen durcheinander, wenn wir lange Flugreisen unternehmen.

Menschen wie Tiere reagieren empfindlich auf Veränderungen in ihrer Umgebung. Die Erde und ihre Rotation bestimmen jene Licht- und Temperaturmuster, die wiederum unser Level an Aktivität beeinflussen. Das erhöht unsere Fähigkeit zur Anpassung enorm. Daher ist unser Stoffwechsel stets in gewisser Art und Weise mit der Natur verbunden, obwohl uns das manchmal nicht so erscheinen mag.

Unsere alltäglichen Rhythmen werden von sehr interessanten Bereichen unseres Gehirns gesteuert. So werden Regionen wie der suprachiasmatische Kern zu Zentren, die eine regulatorische Funktion ausüben, die präzise neuronale und hormonelle Ereignisse koordinieren. All das, um Aspekte wie Ruhe und Aktivität, Körpertemperatur, Hunger und Durst zu modulieren.

Im Folgenden wollen wir mehr darüber erfahren.

„Schau tiefer in die Natur hinein und du wirst sie besser verstehen.“

Albert Einstein

Auge nimmt Lichtreize wahre

Der suprachiasmatische Kern: Seine Lage und Funktionen

In Wahrheit ist da nicht nur ein suprachiasmatischer Kern in unserem Kopf. Wir besitzen zwei; beide befinden sich in je einer Gehirnhälfte und sind sehr nahe am Hypothalamus gelegen. Ebenso sind sie direkt über dem Chiasma opticum integriert und zwar zu einem ganz bestimmten Zweck: um die von der Netzhaut erfassten Signale zu empfangen und eine Vielzahl an biologischen Prozessen zu regulieren.

Andererseits wird der suprachiasmatische Kern in Studien, wie jener, die in der Zeitschrift Frontiers in Neuroscience  von Dr. Joseph L. Bendot veröffentlicht wurde, gern als Uhrwerk des Gehirns bezeichnet. Es ist weiterhin bekannt, dass diese Struktur des Gehirns sehr komplexe Prozesse, wie zum Beispiel das Gedächtnis oder das Lernen, begünstigt. Eine angemessene Phase der Erholung zu genießen, ist für unser Gehirn in jeder Hinsicht eine Notwendigkeit, weshalb der suprachiasmatische Kern in so viele Vorgänge involviert ist.

Somit stehen Funktionsstörungen dieses Systems in direktem Zusammenhang mit einer Vielzahl an Symptomen, die von Schlafstörungen bis hin zu Gedächtnisverlust reichen.

Wie funktioniert der suprachiasmatische Kern?

Die Funktion des suprachiasmatischen Kerns ist überaus komplex. Auch die biochemischen Prozesse, die zu seiner Funktion beitragen, sind ebenso präzise wie kompliziert. Wir können deren Entwicklung jedoch leichter verstehen, wenn wir sie in einzelne Schritte unterteilen:

  • Dieser Bereich erhält Informationen über das Umgebungslicht, wie wir sie über unsere Netzhaut wahrnehmen.
  • Die Netzhaut hat nicht nur Fotorezeptoren, mit denen sich Formen und Farben unterscheiden lassen. Sie integriert auch sogenannte Ganglienzellen, welche reich an einem Pigmenttyp namens Melanopsin sind.
  • Dieses Pigment und seine Zellen leiten die Informationen direkt in den suprachiasmatischen Kern. Später, und nach der Analyse der erhaltenen Informationen, sendet dieser die Signale an die oberen Ganglien der Halswirbelsäure, welche sie wiederum an die Zirbeldrüse oder Epiphyse weitergeben. Diese ist dann dafür zuständig, die Produktion von Melatonin anzuregen oder auch zu hemmen.
  • Wenn es Abend wird und kein Sonnenlicht mehr zur Stimulation existiert, erhöht sich die Sekretion von Melatonin, um die Aktivität zu reduzieren und den Schlaf zu fördern.
Ein Auge in bunten Farben

Der suprachiasmatische Kern ist der Meister unserer „inneren Uhren“

Nun schon vor einigen Jahrzehnten konnten Wissenschaftler dank Untersuchungen an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster mehr über diese Struktur herausfinden. Studien zu diesem äußert gut untersuchten Insekt liefern uns wertvolle Informationen über die grundlegenden Prinzipien der Biologie und der Genetik.

Zum heutigen Zeitpunkt wissen wir, dass der suprachiasmatische Kern uns dabei unterstützt, den zirkadianen Rhythmus aufrechtzuerhalten, indem er die Synchronisation vieler anderer interner „zirkadianer Uhren“ koordiniert. Denn weit über das hinaus, was wir vielleicht annehmen mögen, verfügen sowohl unser Körper als auch unser Geist über Hunderte von Mechanismen, die unendliche Prozesse und Verhaltensweisen regulieren.

Die Prozesse, zu deren Regulierung der suprachiasmatische Kern beiträgt, sind die folgenden:

  • Er reguliert unsere Körpertemperatur.
  • Ebenso reguliert er die Produktion von Hormonen, wie zum Beispiel des Wachstumshormons.
  • Er steuert Hungergefühl und Verdauungsprozesse.
  • Er hilft dem Gehirn und unserem Körper bei Wartungs- und Wiederherstellungsaufgaben. Dies geschieht während der REM-Schlafphase.
  • Er begünstigt den Winterschlaf bei Tieren.
Schwebende Frau, die mit ihrem Stofftier kuschelt

Veränderungen im suprachiasmatischen Kern

Die Funktion des suprachiasmatischen Kerns kann durch viele verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Viele von ihnen können auf unsere Lebensgewohnheiten zurückgeführt werden:

  • Während der Nacht wach zu sein und sich mit elektronischen Geräten zu beschäftigen
  • Keinen festen Abläufen im Alltag zu folgen
  • Jetlag
  • In Städten mit einer hohen Umweltverschmutzung zu leben

Darüber hinaus hat der suprachiasmatische Kern auch eine direkte Beziehung zur Hypophyse und zur Produktion von Melatonin. Wie wir uns vorstellen können, ist es üblich, dass der Spiegel dieses Hormons mit zunehmendem Alter abnimmt. Das geht mit einem erhöhten Risiko für Schlafstörungen, Müdigkeit, Erschöpfung, Verlust der Motivation und Gedächtnisstörungen einher.

Ebenso konnte gezeigt werden, dass neurodegenerative Erkrankungen, wie zum Beispiel Morbus Alzheimer, zu einem fortschreitenden Verlust von jenen Neuronen führen, aus denen der suprachiasmatische Kern besteht.

Darum sollten wir also so gut wie möglich versuchen, unseren Routinen zu folgen. Ideal wäre es, wenn wir damit beginnen würden, einem Tagesplan zu folgen, der nicht zu viele Variationen aufweist, und ebenso die Wirkung des blauen Lichts unserer elektronischen Geräte abzuschwächen.