Die Bildschirmzeit unterbricht den Schlaf durch Zurücksetzen der internen Uhren
Neuere Forschungen haben herausgefunden, wie lichtempfindliche Zellen im Auge die innere Uhr zurücksetzen können, wenn sie Licht ausgesetzt werden.
Die Entdeckung könnte erklären, warum eine längere Exposition gegenüber Licht, das nicht mit dem natürlichen oder zirkadianen Rhythmus einer Person übereinstimmt, den Schlaf stören und die Gesundheit schädigen kann.
Dies kann beispielsweise auf eine anhaltende Belichtung spät in der Nacht zurückzuführen sein.
Die Forscher vom Salk-Institut für biologische Studien in La Jolla, Kalifornien, hoffen, dass ihre Ergebnisse zu Verbesserungen bei der Behandlung von Schlaflosigkeit, Jetlag, Migräne und zirkadianen Rhythmusstörungen führen werden.
Das Team hat seine Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Zellenberichte.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass zirkadiane Rhythmusstörungen mit schwerwiegenden gesundheitlichen Problemen verbunden sind, darunter metabolisches Syndrom, Insulinresistenz, Krebs, Fettleibigkeit und kognitive Dysfunktion.
Da wir künstliche Lichtquellen verwenden, sind unsere Schlaf-Wach-Zyklen nicht mehr an Muster von Tag und Nacht gebunden.
Dank tragbarer Technologien wie Smartphones und Tablets waren die Möglichkeiten, Tag und Nacht in die Bildschirmzeit einzutauchen, noch nie so groß.
"Dieser Lebensstil", sagt der leitende Studienautor Prof. Satchidananda Panda, "stört unseren Tagesrhythmus und hat schädliche Folgen für die Gesundheit."
Zirkadianer Rhythmus und Schlaf
Der Körper hat eine innere Uhr, die normalerweise einem 24-Stunden-Tag-Nacht-Muster folgt. Dies wird auch als circadianer Rhythmus oder Schlaf-Wach-Zyklus bezeichnet.
Die interne Uhr hilft dabei, unsere Gefühle von Wachheit und Schläfrigkeit zu regulieren. Seine Mechanismen sind komplex und sie gehorchen Signalen aus einem Bereich des Gehirns, der das Umgebungslicht überwacht.
Jede Zelle, jedes Organ und jedes Gewebe im Körper ist auf diesen Zeitnehmer angewiesen. Ausreichend Schlaf zu bekommen und zur richtigen Zeit schlafen zu gehen, trägt dazu bei, dass es gut funktioniert.
Schätzungen des National Heart, Lung und Blood Institute (NHLBI) zufolge leiden in den USA 50 bis 70 Millionen Menschen an anhaltenden Schlafstörungen.
Der NHLBI weist auch auf eine Umfrage der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) hin, in der 7 bis 19 Prozent der Erwachsenen angaben, nicht genug Schlaf zu bekommen oder sich täglich auszuruhen. Außerdem gaben 40 Prozent an, dass sie tagsüber mindestens einmal im Monat ungewollt eingeschlafen sind.
Lichtempfindliche Zellen beeinflussen die Uhr des Körpers
Die jüngste Forschung konzentrierte sich auf eine Gruppe von Zellen in der Netzhaut, bei der es sich um die lichtempfindliche Membran handelt, die die Rückseite des Augeninneren auskleidet.
Die Zellen sind lichtempfindlich, aber sie sind nicht an der Weitergabe von Bildern an das Gehirn beteiligt. Stattdessen verarbeiten sie Umgebungslichtpegel, um Signale für biologische Mechanismen zu liefern.
Ein Protein namens Melanopsin in den Zellen hilft ihnen, Umgebungslicht zu verarbeiten. Längerer Lichteinfall bewirkt, dass sich das Protein in den Zellen regeneriert.
Die kontinuierliche Regeneration von Melanopsin löst Signale an das Gehirn aus, die es über die Umgebungslichtbedingungen informieren. Das Gehirn verwendet diese Informationen dann, um Schlaf, Wachsamkeit und Bewusstsein zu regulieren.
Wenn die Melanopsinregeneration verlängert wird und das Licht hell ist, sendet es ein Signal, das beim Zurücksetzen der biologischen Uhr hilft. Dies blockiert Melatonin, ein Hormon, das den Schlaf reguliert.
Aufrechterhaltung der Empfindlichkeit gegenüber längerer Belichtung
Um diesen Prozess zu untersuchen, schalteten die Forscher die Melanopsinproduktion in den Netzhautzellen von Mäusen ein.
Die Ergebnisse zeigen, dass bei anhaltender Belichtung einige Zellen weiterhin die Auslöser senden, während andere an Empfindlichkeit verlieren.
Weitere Untersuchungen ergaben, dass bestimmte Proteine, sogenannte Arrestine, dazu beitrugen, das Melanopsin bei längerer Lichtexposition empfindlich zu halten.
Melanopsin-erzeugende Zellen in Mäusen, die weder Arrestin-Typ (Beta-Arrestin 1 noch Beta-Arrestin 2) hatten, verloren ihre Fähigkeit, die Empfindlichkeit gegenüber längerer Lichtexposition aufrechtzuerhalten.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Netzhautzellen beide Arrestine benötigen, um Melanopsin herzustellen.
Ein Protein „stoppt die Reaktion“, während das andere „dem Melanopsin-Protein hilft, seinen lichtempfindlichen Co-Faktor der Netzhaut nachzuladen“, erklärt Prof. Panda.
"Wenn diese beiden Schritte schnell hintereinander ausgeführt werden, scheint die Zelle kontinuierlich auf Licht zu reagieren."
Prof. Satchidananda Panda
Er und sein Team planen, Ziele für Behandlungen zu finden, die einer Störung des zirkadianen Rhythmus entgegenwirken, die beispielsweise durch künstliche Belichtung verursacht werden kann.
Sie hoffen auch, Melanopsin zu verwenden, um die innere Uhr des Körpers als mögliche Behandlung für Schlaflosigkeit zurückzusetzen.
