Veränderungen in den Licht- und Temperaturzyklen könnten unsere innere Uhr irritieren

Dass Veränderungen bezüglich Tageslicht und Dunkelheit unsere circadiane Rhythmik – unsere sogenannte innere Uhr – stören können, ist bereits bekannt. Doch nun haben von der EU geförderte Forscher im Rahmen einer mit Fruchtfliegen (Drosophilia) durchgeführten Studie festgestellt, dass auch Veränderungen in der Umgebungstemperatur Auswirkungen auf die circadiane Rhythmik haben können.

Der Temperaturverlauf während eines Tages hängt eng mit der Anzahl an Sonnenstunden ab. Forscher haben nun Folgendes festgestellt: Sind Temperaturverlauf und Lichtverhältnisse nicht im Einklang, wirkt sich dies bei Fruchtfliegen ganz erheblich auf deren Aktivität aus. Fruchtfliegen sind für gewöhnlich hauptsächlich während der zwölf Tageslichtstunden aktiv und ganz besonders abends, kurz bevor Lichtintensität und Temperatur abnehmen.

Da bisher weniger Studien zu den Auswirkungen von Temperaturveränderungen auf die circadiane Rhythmik durchgeführt wurden als zu den Auswirkungen von Veränderungen in den Lichtverhältnissen, konnte das vom University College London (UCL) geleitete und im Rahmen des Projekts CLOCK MECHANICS geförderte Forscherteam einen wichtigen Beitrag zum Thema Optimierung der Arbeitsbedingungen leisten. Zu diesen Optimierungsmaßnahmen zählen beispielsweise die verbesserte Regulierung von Heizungs- und Klimaanlagen zur Steigerung der Produktivität sowie die Stärkung der psychischen Gesundheit.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Auswirkungen von Temperaturveränderungen auf unsere innere Uhr stärker sind als bisher angenommen“, schreiben die Forscher in einem im Oktober in der Fachzeitschrift Cell Reports veröffentlichten Artikel.

Desynchronisation der Temperatur- und Lichtzyklen

Der natürliche 24-Stunden-Zyklus besteht aus zwölf Stunden Tageslicht bei warmen Temperaturen, gefolgt von zwölf Stunden Dunkelheit bei kälteren Temperaturen. In einer Reihe von Untersuchungen haben die Forscher nun diesen natürlichen Rhythmus desynchronisiert, sodass der Lichtzyklus dem Temperaturzyklus um zwei bis zehn Stunden hinterherhinkte. Dabei zeigte sich, dass eine Verschiebung von weniger als vier Stunden relativ geringe Auswirkungen auf die circadiane Rhythmik der Fruchtfliege hatte und die Aktivität von den Temperaturverhältnissen bestimmte wurde.

Eine erhebliche Verschiebung dieser zwei Zyklen bewirkte jedoch eine Anpassung der circadianen Rhythmik an den Lichtzyklus, wobei der Temperaturzyklus ignoriert wurde. Dies deutet darauf hin, dass sich die innere Uhr der Fruchtfliegen bis zu einem gewissen Grad auf Verschiebungen zwischen den Licht- und Temperaturzyklen einstellen kann, anstatt separat auf Licht- und Temperaturverhältnisse zu reagieren.

Die Studie zeigte zudem, dass moderate Verschiebungen von etwa sechs Stunden zur Verwirrung der circadianen Rhythmik führten und das Verhalten der Fruchtfliegen erheblich störten – eine völlig neue Erkenntnis. In diesem Fall waren die Fruchtfliegen ausschließlich während der sechs Stunden, in denen es hell und kalt war, aktiv.

Lassen sich die Fruchtfliegen beirren?

Dass die innere Uhr der Fruchtfliegen manche Verschiebungen zwischen diesen beiden Zyklen ignorieren kann, auf andere jedoch reagiert, deutet daraufhin, dass sich die Fruchtfliege unter bestimmten Bedingungen nicht beirren lässt. Dies könnte bedeuten, dass auch Verhaltensgewohnheiten eine Rolle dabei spielen, inwiefern sich die Fliegen beirren lassen.

Hinweise darauf, dass sich die Fliegen nicht irritieren lassen, sind deshalb von Bedeutung, weil Forscher beim Menschen bereits einen Zusammenhang zwischen Störungen der inneren Uhr und psychischen Erkrankungen beobachtet haben, die Ursache-Wirkungs-Beziehungen bisher jedoch nicht klar definieren konnten. Zudem weisen die Forscher darauf hin, dass eine bessere Kenntnis der Auswirkungen von Störungen der circadianen Rhythmik die Basis für neue Methoden zur Behandlung und Prävention von psychischen Erkrankungen schaffen würde.

Auch wenn Menschen und andere Säugetiere, im Gegensatz zu Insekten, ihre Körpertemperatur regulieren können, könnten diese Forschungsergebnisse – sollte sich herausstellen, dass sie auf Säugetiere übertragbar sind – dennoch relevant für die Optimierung der Arbeitsbedingungen sein. So könnten sie beispielsweise Aufschluss darüber geben, wie die Produktivität durch eine bessere Regulierung von Heizungs- und Klimaanlagen gesteigert werden könnte.

Das CLOCK MECHANICS-Projekt, das im August 2020 abgeschlossen werden soll, wurde mit knapp zwei Millionen Euro von der EU unterstützt.

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