Die Erkundung weit entfernter Reiseziele kann eine Fülle neuer Erlebnisse mit sich bringen, der damit verbundene Jetlag kann jedoch auch unangenehme Nebenwirkungen haben. Die Anpassung an eine andere Zeitzone bringt oft Müdigkeit, Schlafprobleme und eine Vielzahl anderer Probleme mit sich, die die Spannung eines neuen Abenteuers überschatten können.

Jetlag wird durch Unterschiede zwischen dem zirkadianen System (der inneren Uhr des Körpers) und der Umgebung verursacht. Um die Jahrhundertwende begannen Wissenschaftler zu erkennen, dass der menschliche Körper über mehrere innere Uhren verfügt, die auf unterschiedliche Weise kalibriert sind. Wenn diese Uhren nicht synchron sind, können Symptome wie Jetlag auftreten. Diese Erkrankung kann auf unterschiedliche Weise auftreten und wird mit zunehmendem Alter immer häufiger.

In dem von AIP Press veröffentlichten Buch „Chaos“ entwickelte ein Team von Wissenschaftlern der Northwestern University und des Santa Fe Institute ein theoretisches Modell, um die Interaktion zwischen mehreren inneren Uhren unter dem Einfluss von Störungen wie Alterung und Jetlag zu untersuchen.

Moderne Forschungen zeigen, dass die zirkadiane Uhr in nahezu jeder Zelle und jedem Gewebe des menschlichen Körpers vorhanden ist. Jede Uhr ist zur Kalibrierung auf ihre eigenen Hinweise angewiesen. Beispielsweise ist die Uhr des Gehirns auf Sonnenlicht angewiesen, während periphere Organe auf die Essenszeiten ausgerichtet sind.

Der Autor Huang Yitong sagte: „Konfliktierende Signale, wie warmes Wetter während kurzer Lichtperioden oder nächtliches Essen – Essen, wenn das Gehirn gerade zur Ruhe kommt – können die inneren Uhren durcheinander bringen und dazu führen, dass sie desynchronisiert werden.“

Derzeit ist wenig darüber bekannt, wie die verschiedenen inneren Uhren des Körpers miteinander interagieren. Die Komplexität der Berücksichtigung mehrerer Uhren führt dazu, dass Forscher dazu neigen, vereinfachte Modelle zu verwenden.

Schematische Darstellung des mathematischen Modells. Das Modell besteht aus zwei Sätzen gekoppelter Oszillatoren, von denen einer die zentrale Uhr im Gehirn darstellt, die durch Licht beeinflusst wird, und der andere die periphere Uhr darstellt, die durch Nahrung beeinflusst wird. Bildquelle: Huang et al.

„Die meisten Studien haben sich auf einen bestimmten Zeithinweis oder eine einzelne Uhr konzentriert“, sagte Huang. „In unserem Verständnis der Synchronisation mehrerer Uhren unter widersprüchlichen Zeitvorgaben bestehen weiterhin erhebliche Lücken.“

Huang und ihre Kollegen verfolgten einen anderen Ansatz und entwickelten einen mathematischen Rahmen, um diese komplexe Interaktion zwischen Systemen zu erklären. Ihr Modell verfügt über zwei gekoppelte Oszillatorgruppen, die den natürlichen Rhythmus des zirkadianen Zyklus nachahmen. Jeder Oszillator beeinflusst die anderen und passt sich dabei an einzigartige externe Signale an.

Mithilfe dieses Modells konnte das Team untersuchen, wie dieses gekoppelte System gestört wird und wodurch sich die Auswirkungen verschlimmern. Sie fanden heraus, dass häufige Alterserscheinungen, wie schwächere Signale zwischen den zirkadianen Uhren und eine verringerte Lichtempfindlichkeit, das System anfälliger für Störungen machen und sich langsamer erholen.

Sie haben auch einen neuen Weg gefunden, die Erholung von Jetlag und ähnlichen Störungen zu beschleunigen. Ihren Erkenntnissen zufolge führt der Weg zur Verbesserung des Schlafes über den Magen.

„Das Essen einer zusätzlichen Mahlzeit am frühen Morgen in der neuen Zeitzone kann helfen, den Jetlag zu überwinden“, sagte Huang. „Vom ständigen Wechsel der Essenszeiten oder vom Essen am Abend ist abzuraten, da dies dazu führen kann, dass die inneren Uhren nicht mehr stimmen.“

Die Autoren planen, die andere Seite der Gleichung zu betrachten und Faktoren zu identifizieren, die die innere Uhr widerstandsfähiger machen. Diese Erkenntnisse können zu Empfehlungen führen, um Jetlag von vornherein zu verhindern oder das zirkadiane System bis ins hohe Alter gesund zu halten.