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Lichtverhältnisse: Eine Frage der Farbe

Licht spielt eine große Rolle für unsere innere Uhr. Doch neben der Helligkeit geben auch Veränderungen im Farbspektrum den Takt im Körper an.
Himmel bei SonnenaufgangLaden...

Auch wenn es im Arbeitsalltag oft so viel praktischer wäre: Unsere innere Uhr schert sich grundsätzlich recht wenig darum, ob der Wecker gerade sieben oder acht Uhr in der Früh anzeigt. Statt an der Uhrzeit, so konnten in der Vergangenheit bereits zahlreiche Studien zeigen, orientiert sich unser biologischer Taktgeber nämlich hauptsächlich am Zeitpunkt von Morgen- und Abenddämmerung – und korrigiert dementsprechend immer ein wenig mit, wenn sich Sonnenauf- und -untergang im Lauf des Jahres verschieben. Das ist einer der Gründe, warum wir frühmorgens oft so schlecht aus dem Bett kommen – und warum vor allem die Umstellung auf die Sommerzeit vielen Menschen in den ersten Wochen Schwierigkeiten bereitet.

Offenbar ist es allerdings nicht nur der Wechsel von dunkel auf hell und umgekehrt, der die innere Uhr während der Dämmerung stellt. Das berichten Forscher um Timothy Brown von der University of Manchester im Fachmagazin »PLOS Biology«. Im Versuch mit Mäusen entdeckten sie Hinweise darauf, dass überraschenderweise auch die Farbe des Lichts einen großen Einfluss auf zirkadiane Rhythmen hat.

Dieses weist nämlich, wie Messungen des Lichtspektrums und des Sonnenstands über mehrere Monate hinweg ergaben, während der Dämmerung im Vergleich zum Rest des Tages einen höheren Anteil an kurzwelligem blauem Licht auf. Das hängt unter anderem mit der Ozonschicht zusammen, die bei einem tiefen Sonnenstand wie eine Art Farbfilter wirkt. Anhand ihrer Daten konnten Brown und seine Kollegen berechnen, dass der Farbunterschied ausreicht, um verlässliche Rückschlüsse auf die Position unseres Zentralgestirns zu ziehen – und zwar sogar noch besser, als wenn man nur die Beleuchtungsstärke zu Rate zieht.

Florenz im SonnenuntergangLaden...
Florenz im Sonnenuntergang

Um zu schauen, ob diese Veränderungen aber auch tatsächlich einen Einfluss auf den inneren Taktgeber haben, begaben die Wissenschaftler sich im Nucleus suprachiasmaticus von Mäusen – jenem Gebiet im Hirn, das Forscher inzwischen als Sitz der inneren Uhr ausmachten – auf die Suche nach Zellen, die genau auf solche Reize reagieren. Und sie wurden fündig: Offenbar verfügt zumindest die »Master Clock« im Nagerhirn über Neurone, die sehr sensibel auf entsprechende Farbverschiebungen von Gelb nach Blau reagieren.

Anhand ihrer Messdaten kreierten Brown und sein Team schließlich einen künstlichen Himmel mit wechselnden Lichtverhältnissen, die sie allerdings nach Belieben im Detail manipulieren konnten. Unter diesem Himmel ließen sie einige Tage lang mehrere Mäuse leben, deren Körpertemperatur und Verhalten sie aufzeichneten. Dabei entdeckten sie, dass die Nager typisch für nachtaktive Tiere die höchsten Temperaturwerte kurz nach Einbruch der Nacht erreichten, wenn der Himmel sich dunkelblau färbte. Strichen die Forscher allerdings die Farbkomponente an ihrem Himmel und variierten nur die Helligkeit, wurden die Tiere schon lange vor Sonnenuntergang aktiv – die innere Uhr geriet aus dem Takt.

Die britischen Wissenschaftler glauben, dass sich diese Erkenntnisse auch auf die meisten anderen Säugetiere übertragen lassen – so auch auf den Menschen. »In der Theorie könnten wir somit Farben dazu nutzen, unsere innere Uhr zu manipulieren. Das wäre beispielsweise hilfreich für Schichtarbeiter oder Reisende, die ihren Jetlag abmildern wollen«, sagt Brown. In der Natur könnte sich der Farbkode vor allem auf Grund der wechselnden Wetterbedingungen bewährt haben, mutmaßen die Forscher. Denn bei bedecktem Himmel ist die Helligkeit allein kein gutes Maß für die aktuelle Tageszeit. Auf das Lichtspektrum hat eine dichte Wolkendecke dagegen nur einen relativ geringen Effekt.

16/2015

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16/2015

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