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Pflügers Archiv

, Volume 306, Issue 1, pp 58–70 | Cite as

Circadiane Periodik des Menschen unter dem Einfluß von Licht-Dunkel-Wechseln unterschiedlicher Periode

  • J. Aschoff
  • E. Pöppel
  • R. Wever
Article

Zusammenfassung

An 10 Versuchspersonen wurde die circadiane Periodik unter dem Einfluß eines künstlichen Licht-Dunkel-Wechsels mit zwischengeschalteten Dämmerungen untersucht. Die Zeitgeberperiod wurde zwischen 22/23 und 26 2/3 Std variiert. Von 7 Personen ließen sich nur 3 voll auf eine Periode von 26 2/3 Std synchronisieren; 2 waren mit ihrer Aktivitätsperiodik, aber nicht mit der Periodik der Rectaltemperatur auf den Zeitgeber synchronisiert (interne Desynchronisation), und 2 waren vollständig desynchronisiert. 1 von 5 Personen folgte eine Zeitgeberperiode von 22 2/3 Std, jedoch lediglich mit der Aktivitätsperiodik, während alle anderen überhaupt nicht synchronisiert waren. Die Versuche zeigen, daß ein künstlicher Licht-Dunkel-Wechsel die menschliche circadiane Periodik nur auf Perioden synchronisiert, die dicht bei 24 Std liegen; dieser Mitnahmebereich ist für die Aktivitätsperiodik größer als für die Temperaturperiodik. Damit ist auf anderem Wege als durch den Nachweis einer freilaufenden Periodik nach Ausschluß der Zeitgeber der endogene Charakter der circadianen Periodik des Menschen bestätigt. Der Befund, daß, Aktivitäts- und Temperaturperiodik unabhängig voneinander variieren können, läßt vermuten, daß beide Rhythmen verschiedenen Oscillatoren zuzuordnen sind.

Die externe Phasenbeziehung zwuschen Zeitgeber und Aktivitätsperiodik und die interne Phasenbeziehung zwischen Aktivitäts- und Temperaturperiodik sind Funktionen der Zeitgeberperiode. Bei einer Verlängerung der Zeitgeberperiode um 1 Std verfrüht sich die Aktivitätsperiodik gegenüber dem Zeitgeber um 17°, und die Temperaturperiodik verfrüht sich gegenüber der Aktivitätsperiodik um 21°. Die Ergebnisse sprechen für unterschiedliche Wirkung des Zeitgebers auf Aktivität und Temperatur oder für unterschiedliche Schwingungstypen als Grundlagen der beiden Periodizitäten.

Schlüsselwörter

Circadianer Rhythmus bei Menschen Mitnahmebereich Phasenbeziehung Interne Desynchronisation 

Circadian rhythms in men as influenced by artificial light-dark cycles of various periods

Summary

Circadian rhythms of 10 subjects were studied under the influence of an artificial light-dark cycle including twilight-transitions. The Zeitgeber was changed to periods either longer or shorter than 24 hours. Three out of seven subjects became synchronized completely to 26 2/3 hours; two subjects were synchronized with their activity-rhythm but not with the rhythm of rectal temperature (internal desynchronization), and two were completely desynchronized. One out of five subjects followed a Zeitgeber-period of 22 2/3 hours, but only with the activity rhythm, while all others were completely desynchronized. These experiments demonstrate that an artificial light-dark cycle synchronizes circadian rhythms in men only to periods which are close to 24 hours. For the activity rhythm, this range of entrainment is larger than for the temperature rhythm. By other means than by the demonstration of free-running rhythms after the exclusion of Zeitgebers, these results establish the endogenous character of human circadian rhythms. The finding that the rhythms of activity and of rectal temperature can vary independently, suggests that the two rhythms have to be considered as separate oscillators.

Both, the external phase-relationship between Zeitgeber and activity rhythm, as well as the internal phase-relationship between the rhythms of activity and of temperature, are functions of the Zeitgeber-period. With an increase of the Zeitgeber-period by one hour, the activity rhythm is advanced relative to the Zeitgeber by 17°, and the temperature rhythm is advanced relative to the activity rhythm by 21°. The results suggest either different types of action of the Zeitgeber on activity and on temperature, or different types of oscillations underlying the two rhythms.

Key-Words

Circadian Rhythms in Men Range of Entrainment Phase-Relationship Internal Desynchronization 

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Literatur

  1. 1.
    Aschoff, J.: Desynchronization and resynchronization of human circardian rhythms. AGARD Conf. Proc.25, 1,1–1,12 (1967).Google Scholar
  2. 2.
    —,U. Gerecke, andR. Wever: Desynchronization of human circadian rhythms. Jap. J. Physiol.17, 450–457 (1967).Google Scholar
  3. 3.
    ———: Phasenbeziehungen zwischen den circadianen Perioden der Aktivität und der Kerntemperatur beim Menschen. Pflügers Arch. ges. Physiol.295, 173–183 (1967).Google Scholar
  4. 4.
    —,U. v. St. Paul u.R. Wever: Circadiane Periodik von Finkenvögeln unter dem Einfluß eines selbstgewählten Licht-Dunkel-Wechsels. Z. vergl. Physiol.58, 305–321 (1968).Google Scholar
  5. 5.
    —, u.R. Wever: Über Phasenbeziehungen zwischen biologischer Tagesperiodik und Zeitgeberperiodik. Z. vergl. Physiol.46, 115–128 (1962).Google Scholar
  6. 6.
    ——: Beginn und Ende der täglichen Aktivität freilebender Vögel. J. Ornith.103, 2–27 (1962).Google Scholar
  7. 7.
    ——: Biologische Rhythmen und Regelung. Bad Oeynhausener Gespräche5, 1–15 (1962).Google Scholar
  8. 8.
    Brown, F. A., Jr.: A unified theory for biological rhythms: rhythmic duplicity and the genesis of ‘circa’ periodisms. In: Circadian Clocks, pp. 231–261. Hrsg.:J. Aschoff). Amsterdam: North Holland Publ. Comp. 1965.Google Scholar
  9. 9.
    Halberg, F., andH. Simpson: Circadian acrophases of human 17-Hydroxycorticosteroid excretion referred to midsleep rather than midnight. Hum. Biol.39 405–413 (1967).Google Scholar
  10. 10.
    Hildebrandt, G.: Die Bedeutung der Umweltreize für den Tagesrhythmus des Menschen. Z. angew. Bäder- u. Klimaheilk.13, 626–644 (1966).Google Scholar
  11. 11.
    Holst, E. v.: Die relative Koordination als Phänomen und als Methode zentralnervöser Funktionsanalyse. Ergebn. Physiol.42, 228–306 (1939).Google Scholar
  12. 12.
    Jenner, F. A., J. C. Goodwin, M. Sheridan, I. J. Tauber, andM. C. Lobban: The effect of an altered time regime on biological rhythms in a 48 hour periodic psychosis. Brit. J. Psychiat.114, 215–224 (1968).Google Scholar
  13. 13.
    Kleitman, N.: Sleep and wakefulness, p. 178. Chicago-London: Univ. of Chicago Press 1963Google Scholar
  14. 14.
    Lewis, P. R., andM. C. Lobban: Dissociation of diurnal rhythms in human subjects living on abnormal time routines. Quart. J. exp. Physiol.42, 371–386 (1967).Google Scholar
  15. 15.
    Pöppel, E.: Desynchronisationen circadianer Rhythmen innerhalb einer isolierten Gruppe. Pflügers Arch. ges. Physiol.299, 364–370 (1968).Google Scholar
  16. 16.
    Tribukait, B.: Die Aktivitätsperiodik der weißen Maus im Kunsttag von 16 bis 29 Stunden Länge. Z. vergl. Physiol.38, 479–490 (1956).Google Scholar
  17. 17.
    Wever, R.: Pendulum versus relaxation oscillation. In: Circadian Clocks, pp. 74–83 (Hrsg.J. Aschoff) Amsterdam: North Holland Publ. Comp. 1965.Google Scholar
  18. 18.
    —: Ein mathematisches Modell für die circadiane Periodik. Z. angew. Math. Mech.46, T 148–157 (1966).Google Scholar
  19. 19.
    —: Gesetzmäßigkeiten circadianer Aktivitätsrhythmen bei Tier und Mensch. In: La distribution temporelle des activités animales et humaines, pp. 3–17. Paris: Masson & Cie. 1967.Google Scholar
  20. 20.
    —: Über die Beeinflussung der circadianen Periodik des Menschen durch schwache elektromagnetische Felder. Z. vergl. Physiol.56, 111–128 (1967).Google Scholar
  21. 21.
    —: Gesetzmäßigkeiten der circadianen Periodik des Menschen, geprüft an der Wirkung eines schwachen elektrischen Wechselfeldes. Pflügers Arch.302, 97–122 (1968).Google Scholar
  22. 22.
    —: Autonome circadiane Periodik des Menschen unter dem Einfluß verschiedener Beleuchtungs-Bedingungen. Pflügers Arch.306, 71–91 (1969).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1969

Authors and Affiliations

  • J. Aschoff
    • 1
    • 2
  • E. Pöppel
    • 1
    • 2
  • R. Wever
    • 1
    • 2
  1. 1.Max-Planck-Institut für VerhaltensphysiologieSeewiesen
  2. 2.Max-Planck-Institut für VerhaltensphysiologieErling-Andechs

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