Einfacher Mechanismus steuert die innere Uhr für Aufwachen und Schlafen

Nach mehr als einem Jahrzehnt der Forschung entdeckten Wissenschaftler den Mechanismus der sich für den Takt der inneren Uhr verantwortlich zeichnet und sowohl das Aufwachen als auch das Schlafen gehen regelt

Die Ergebnisse der Studie wurden im Magazin Cell veröffentlicht und könnten zur Entwicklung eines Medikaments führen mit dem Störungen der inneren Uhr wie Jetlag behandelt werden könnten. Wie der Lead-Autor Matthieu Flourakis und seine Kollegen feststellten, war der Mechanismus bei Fruchtfliegen und Mäusen gleich. Die Fliegen seien tagaktiv und die Mäuse nachtaktiv aber dennoch würde ihr Schlaf-Wach-Takt auf gleiche Weise gesteuert

Die Forschungsarbeit an der inneren Uhr begann im Jahr 2000 als der leitende Studienautor Dr. Ravi Allada, Neurowissenschaftler an der Northwestern University in Evanston (USA) eine mutierte Fruchtfliege untersuchte

Das Schlafbedürfnis wird von einem Körpersystem bestimmt, welches als Schlaf / Wach-Homöostase bekannt ist. Dieses System hilft Menschen dabei einzuschlafen und bestimmt wie viele Stunden man schläft. Die zirkadianen Neuronen sind Zellen im Gehirn und für den Schlaf-Wach-Zyklus verantwortlich. In der neuen Studie entdeckten die Forscher einen einfachen Schwingmechanismus, der in diesen Neuronen das Aufwachen und Schlafen steuert. Diese Neuronen seien sehr aktiv am Morgen aber zeigten abends nur sehr wenig Aktivität

Wie die Forscher herausfanden, bestand eine hohe Natriumkanalaktivität in den frühen Morgenstunden und verursachte eine höhere Aktivität bei den zirkadianen Neuronen, wenn das Tier aufwachte. Im Gegensatz dazu waren die Neuronen im Lauf des Tages weniger aktiv und führte zu einer Kaliumkanalaktivität, was das Tier dazu veranlasste zu schlafen

Der Mechanismus habe den Forschern zufolge zwei »Pedale«, weshalb sie ihn als Fahrrad-Mechanismus bezeichnen. Diese beiden Pedale würden innerhalb der 24 Stunden eines Tages nach unten und oben schwingen, wenn die innere Uhr eines Individuums mitteilt aufzuwachen oder schlafen zu gehen. Zum Test ob diese Mechanik des Tieres ähnlich wie beim Menschen sein könnte, untersuchte das Forscherteam den suprachiasmatischen Kern einer Maus, ein Bereich des Gehirns, der aus 20.000 Neuronen besteht und die innere Uhr steuert.

Laut Dr. Allada sei der zugrundelegende Mechanismus der den Schlaf-Wach-Zyklus steuert sehr alt und habe sich über mehrere hundert Millionen Jahre erhalten. Da dies bei einer Maus der Fall sei, könnte dies beim Menschen ebenso sein. Das Team glaubt, wenn sie die Funktionsweise des Fahrradmechanismus besser verstehen, sei es in Zukunft möglich, dass Menschen in der Lage sein könnten ihre innere Uhr zu ändern und wäre vor allem für jene interessant die sich in Schichtarbeit befinden.