Zirkadianer Rhytmus

Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) des Hypothalamus liegt oberhalb des Chiasma opticum und spielt eine zentrale Rolle in der Regulation des zirkadianen Rhythmus. Er fungiert als die Hauptuhr des Körpers, die unsere innere biologische Uhr mit den äußeren Licht-Dunkel-Zyklen synchronisiert.

• Hauptregulator: Der SCN koordiniert die zirkadianen Rhythmen des Körpers, einschließlich des Schlaf-Wach-Zyklus, der Hormonausschüttung, der Körpertemperatur und weiterer wichtiger physiologischer Prozesse
• Lichtempfindlichkeit: Der SCN empfängt direkte Signale von fotosensitiven Ganglienzellen in der Retina, die auf Licht reagieren. Die Ganglienzellen besitzen Melanopsin und leiten Informationen über Lichtverhältnisse über den retinohypothalamischen Trakt direkt zum SCN weiter. Diese Lichtsignale ermöglichen es dem SCN, den zirkadianen Rhythmus an den 24-Stunden-Zyklus der Umwelt anzupassen
• Genetische Steuerung: Der SCN steuert zirkadiane Rhythmen durch die Regulation der Expression bestimmter Gene, die die Produktion von Proteinen beeinflussen, welche wiederum die zelluläre Aktivität und den zirkadianen Rhythmus regulieren
• Unabhängigkeit von externen Reizen: Obwohl der SCN durch äußere Lichtsignale beeinflusst wird, behält er seine rhythmische Aktivität auch ohne äußere Zeitgeber bei. Dies zeigt, dass der zirkadiane Rhythmus endogen ist und der SCN als eine Art interne Uhr funktioniert

Epiphyse:

Die Epiphyse trägt durch die Produktion des Hormons Melatonin ebenfalls zur Regulation des zirkadianen Rhythmus bei. Dunkelheit stimuliert die Melatoninproduktion und Tageslicht hemmt sie. Melatonin trägt zur Regulation des Schlaf-Wach-Rhythmus bei.

Schlafen im Verlauf des Lebens: 

• Veränderung der Schlafdauer im Lebensverlauf:
  • Neugeborene: ca. 16 Stunden täglich
  • Nach der Pubertät: 6-8 Stunden
• REM- und Non-REM-Schlafverhältnis:
  • Bei Neugeborenen: 50% REM-Schlaf
  • Mit 5 Jahren: 25% REM-Schlaf
  • Im Erwachsenenalter: ca. 20% REM-Schlaf
• Schlaf im höheren Alter:
  • Gesamtschlafdauer bleibt gleich
  • Abnahme von Tiefschlafphasen (Stadien III und IV)
  • Häufig wahrgenommene Verringerung der Schlafqualität 

Endogene schlaffördernde Substanzen – Adenosin 

Adenosin ist ein wichtiger Schlafförderer, dessen Konzentration im Gehirn mit der Dauer des Wachseins zunimmt und Müdigkeit verursacht. Es entsteht beim Abbau von ATP. 

• Wirkung: Adenosin wirkt hemmend auf erregende Neuronen in den Kerngebieten des basalen Vorderhirns, die für die Schlaf-Wach-Regulierung wichtig sind. Es wirkt durch die Bindung an A1-Rezeptoren
• Koffeinwirkung: Koffein blockiert die A1-Rezeptoren, was die Müdigkeit verringert und Wachheit fördert
• Schlaf und Adenosinabbau: Im Schlaf wird Adenosin abgebaut, was zur Erholung beiträgt und das Gehirn für den nächsten Tag vorbereitet
• Schlaf-Wach-Regulation: Adenosin verknüpft die homöostatische Regulation des Schlafs, die sich nach der Wachdauer richtet, mit dem zirkadianen Rhythmus 

Aufmerksamkeit und Bewusstsein: 

Aufmerksamkeit und Bewusstsein sind zentrale Elemente der menschlichen Kognition, die es ermöglichen, Informationen selektiv wahrzunehmen und zu verarbeiten. 

Kognitive Prozesse: 

• Gerichtete Aufmerksamkeit: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit, unsere Aufmerksamkeit gezielt auf bestimmte Reize oder Aufgaben zu lenken und andere störende Einflüsse auszublenden. Gerichtete Aufmerksamkeit ermöglicht es uns, uns auf wesentliche Informationen zu konzentrieren und diese effizient zu verarbeiten
• Verbalisierung: Verbalisierung ist die Fähigkeit, Gedanken, Gefühle und Beobachtungen in Worte zu fassen. Dieser Prozess unterstützt nicht nur die Kommunikation, sondern auch die Strukturierung und Klarheit unserer Gedanken
• Fähigkeit zur Abstraktion: Die Abstraktionsfähigkeit ermöglicht es uns, allgemeine Prinzipien oder Konzepte zu erkennen. Dies ist entscheidend für Problemlösungen und das Verstehen komplexer Zusammenhänge
• Selbsterkenntnis: Selbsterkenntnis beinhaltet das Bewusstsein über unsere eigenen Gedanken, Gefühle und Handlungen. Sie ist grundlegend für die Reflexion und das Selbstverständnis
• Bildung von Wertvorstellungen: Unsere Wertvorstellungen leiten unser Verhalten und unsere Entscheidungen. Sie entstehen durch die Reflexion unserer Erfahrungen und Überzeugungen
• Planen auf Basis von Erfahrungen: Das Planen ermöglicht es uns, zukünftige Handlungen zu strukturieren und zu koordinieren, basierend auf früheren Erfahrungen und erworbenem Wissen

Das Aufsteigendes retikuläres Aktivierungssystem (ARAS) bezeichnet aufsteigende Bahnen einer Gruppe von Kerngebieten in der Formatio reticularis. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Informationsflusses vom Thalamus zum Kortex und ist unerlässlich für die Aufrechterhaltung eines optimalen Aktivierungsniveaus des Kortex. Dieses System sorgt dafür, dass wir wach und aufmerksam bleiben, indem es den Grad der Erregung des Kortex und weiterer Hirnstrukturen anpasst. Über den Hypothalamus werden vegetative und endokrine Reaktionen vermittelt und über das limbische System mit emotionalen Reaktionen verknüpft. Es ist somit unerlässlich für das Bewusstsein und ermöglicht Wachsamkeit und Reaktionsbereitschaft.

Störungen im ARAS können zu erheblichen kognitiven und bewusstseinsbezogenen Beeinträchtigungen führen. Solche Beeinträchtigungen können sich in Form von Aufmerksamkeitsdefiziten, verminderter Wachheit oder sogar Bewusstlosigkeit äußern.

Der Thalamus fungiert als zentrale Schaltstelle für Aufmerksamkeit und bewusste Wahrnehmung. Er filtert die Reize und steuert, welche Informationen bewusst wahrgenommen werden. Er leitet relevante Informationen an die Großhirnrinde weiter. Ohne den Thalamus wären wir nicht in der Lage, sensorische Informationen zu filtern und bewusst wahrzunehmen.

Bewusstsein entsteht durch das Zusammenspiel der Großhirnrinde mit subkortikalen Strukturen. Diese Interaktion ermöglicht es uns, unsere Umgebung und Reize bewusst wahrzunehmen, zu interpretieren und darauf zu reagieren.