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

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.

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.