Unsere innere Uhr tickt
oft anders, als es die
Umgebung zulässt - was vor allem im Schichtbetrieb Leistungsvermögen und Gesundheit beeinträchtigen kann und ein Problem ist, das sich mit zunehmendem Alter verschärft. Als erstes Unternehmen weltweit untersucht Siemens, ob und wie ein individuell angepasstes Schichtsystem Erleichterung bringen kann.
Jetlag für jeden Tag
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Im Meeting bespricht das Forscherteam Leistungsmessungen sogenannter Eulen und Lerchen.
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Viel Kaffee braucht Michael Scheuerer nicht, um eine Nachtschicht im Siemens-Gerätewerk Amberg zu absolvieren. Denn der gelernte Elektroinstallateur, der sich im Dreischichtbetrieb um den reibungslosen Ablauf an einer Montagestraße kümmert, ist eine Eule. So bezeichnen Chronobiologen Menschen, die am liebsten spät zu Bett gehen und morgens lange schlafen. Schuld ist die innere Uhr: ein körperinterner Taktgeber, der sich in Millionen Jahren Evolution entwickelt hat und von einem stecknadelkopfkleinen Zellhaufen im Zwischenhirn, dem suprachiasmatischen Kern, gesteuert wird. Dessen Nervenzellen schicken Impulse zu anderen Gehirnregionen und dirigieren Körpertemperatur, Hormonproduktion – und die Wach- und Schlafzeiten.
Wie schnell die innere Uhr tickt, ist genetisch bestimmt, wie Augen- oder Haarfarbe. In Nachtschichten ist ein Eulentyp wie Scheuerer eindeutig im Vorteil. „Den meisten meiner Kollegen macht die Müdigkeit nachts deutlich mehr zu schaffen“, berichtet der 59-Jährige. „Sie würden am liebsten nur Frühschichten machen.“ Offenbar sind in seinem Team die Frühaufsteher, Chronotyp: Lerche, in der Überzahl.
Dass durch Schichtarbeit die Schlafqualität leidet, die Konzentrationsfähigkeit sinkt, Nervosität und Müdigkeit steigen, ist bekannt. Belegt ist auch, dass Schichtarbeiter häufiger zu Alkohol und Zigaretten greifen und anfälliger für Krankheiten sind. Ein möglicher Grund: Tageslicht und Nachtdunkelheit, die die innere Uhr und die Außenzeit synchronisieren, fallen quasi aus (siehe Artikel „Himmel im Zimmer“). Doch welchen Einfluss hat der individuelle Chronotyp und lassen sich mit neuen Erkenntnissen die Arbeitsbedingungen verbessern? Das hat Siemens mit Forschern um Prof. Till Roenneberg von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München untersucht – als erstes Unternehmen weltweit.
„Lange war die Chronobiologie nur ein Thema für die Wissenschaft“, sagt Wolfgang Kloke von Siemens Corporate Technology. Dabei sei es gerade für die Arbeitswirtschaft immens wichtig. Bei Siemens arbeiten weltweit mehr als 150 000 Menschen im Schichtbetrieb. In allen Firmen in Deutschland sind es 17 Millionen. Könnte man sie ihrem Chronotyp entsprechend einsetzen, so Klokes Vermutung, würden sie sich wohler fühlen, seltener krank werden und effizienter arbeiten. „Wer ausgeschlafen im Takt der inneren Uhr arbeitet, ist produktiver und macht weniger Fehler“, meint er.
Chronotyp bestimmen. Erste Projektergebnisse deuten darauf hin, dass diese Annahme berechtigt ist, berichtet die Psychologin Céline Vetter, die von der LMU aus die Studie betreut: „Wir konnten zeigen, dass es zwischen dem individuellen Chronotyp und der Reaktionszeit in einer bestimmten Schicht einen klaren Zusammenhang gibt.“ So reagierten „Lerchen“ in der Nachtschicht langsamer als die Spättypen. Und nicht nur das: Auch der Schlaf am Tag danach fällt bei Frühaufstehern eher kurz aus und bringt weniger Erholung. „Wenn wir den Chronotyp eines Mitarbeiters kennen, können wir vorhersagen, wie lange er schläft und wie es um seine Reaktionsfähigkeit in einer bestimmten Schicht bestellt ist“, betont die Forscherin.
Viele Wochen lang war sie mit ihren Kollegen in Siemens-Werkhallen unterwegs, mit Fragebögen, psychologischen und motorischen Tests. Im Chamer Siemens-Werk testeten sie, wie sich der Chronotyp in den verschiedenen Schichten auf die Konzentrationsfähigkeit auswirkt. Im Motorenwerk Berlin standen die motorischen Fähigkeiten auf dem Prüfstand. Für die Feldtests fanden sich rund 180 Freiwillige. „Zuerst ging es darum, den Chronotypen der Probanden festzustellen“, erzählt Vetter. Bei Menschen, die nur tagsüber arbeiten, findet man den Zeittyp mit Fragebögen leicht heraus. Maßstab ist das Schlafverhalten an freien Tagen, denn nur dann schläft man in der Regel der inneren Uhr entsprechend. „Bei Schichtarbeitern funktioniert dies aber nicht, weil sie auch an freien Tagen noch unter dem Einfluss der vorangegangenen Schicht stehen können und zum Beispiel noch Schlaf nachholen müssen“, sagt die Wissenschaftlerin.
Deshalb haben die LMU-Forscher mit den erhobenen Daten eine Korrekturformel entwickelt. Mit ihr lässt sich jetzt auch der Chronotyp eines Schichtarbeiters anhand eines Fragebogens ermitteln, in nur fünf Minuten. Um die Formel zu verifizieren, hatten die Forscher die Probanden für die gesamte Studiendauer mit Aktimetern ausgerüstet. Diese Messgeräte wer-den wie Armbanduhren getragen, erfassen die Körperbewegung und liefern so ein Maß für die Aktivität des Studienteilnehmers. Zudem hatten die Wissenschaftler Daten zur Körpertemperatur und zum Schlaf-Wach-Verhalten gesammelt. „Mit diesen Informationen konnten wir die per Fragebogen bestimmten Chronotypen objektiv bestätigen“, berichtet Vetter.
„Der Chronotyp ist allerdings nicht in Stein gemeißelt“, räumt Till Roenneberg ein und weist darauf hin, dass mit zunehmendem Alter die inneren Uhren aller Menschen etwas schneller ticken und sich zu früheren Zeiten verschieben, auch wenn aus einer Eule nie eine Lerche wird. Nachtschichten werden mit den Jahren auch für Spättypen immer schwerer. Michael Scheuerer, der bald seinen 60. Geburtstag feiert, hat dieselbe Erfahrung gemacht: „Als ich mit 24 anfing, hat es mir überhaupt nichts ausgemacht, die Nächte durchzumachen. Heute ist das nicht mehr ganz so einfach.“ Ebenfalls genetisch bedingt und durch das Alter beeinflusst, ist das Schlafbedürfnis. Wie britische Forscher kürzlich zeigten, sinkt der Schlafbedarf, je älter man wird.
Als nächstes wollen Siemens- und LMU-Forscher einen dritten Feldversuch starten, eine Art Nagelprobe. Dann sollen Freiwillige über mehrere Wochen nur in solchen Schichten eingesetzt werden, die mit ihrer inneren Uhr harmonieren. Dieser Test wird zeigen, ob dadurch tatsächlich Fehlerquoten sinken, die Qualität der Produkte steigt und die Mitarbeiter sich wohler fühlen und besser schlafen. Die Erkenntnisse dann aber in die Praxis umzusetzen, wird ein langwieriger Prozess, glaubt Kloke. „Eins zu eins lässt sich das nicht umsetzen.“ Ein Zweischichtsystem mit einer Frühschicht für Frühaufsteher und einer Spätschicht für Langschläfer kann schon aus einem nahe liegenden Grund nicht funktionieren. „Die Leute haben ja auch noch ihr soziales Umfeld und können und wollen nicht nur Nachtschichten machen“, erklärt er. „Eine Anpassung an den Chronotypen kann deshalb nur freiwillig und individuell erfolgen.“ Denkbar sei dennoch etwa den Anteil der für einen Chronotypen besonders belastenden Schichten zu senken.
Was jeder tun kann, ist den äußeren Zeitgeber Tageslicht auszutricksen. So empfehlen Schlafforscher, in Nachtschichtwochen nach der Arbeit eine Sonnenbrille zu tragen, um das aktivierende Morgenlicht zu vermeiden. Für einen besseren Schlaf am Tag sollte das Schlafzimmer abgedunkelt werden. Und wer kann, macht es wie der Siemens-Mitarbeiter Michael Scheuerer. Er hat mit den Jahren die Fähigkeit entwickelt, immer und überall einschlafen zu können, selbst auf einem Stuhl sitzend. „Wenn ich müde bin und gerade Pause habe“, sagt er, „schlafe ich ein Viertelstündchen und dann geht es wieder weiter.“