Innri móðurklukka líkamans, lífsklukkan, er afmarkaður klasi af taugafrumum í undirstúku heilans. Í frumum lífsklukkunnar er takturinn sleginn og vísindamönnum hefur tekist að einangra genin sem liggja þar að baki, svonefnd klukkugen. Dægursveiflur þar mælast 24 klukkustundir en þó einungis að því gefnu að réttar upplýsingar berist um stöðu jarðar gagnvart sólu, þ.e. ytri tímann. Slík tímamerki eru margvísleg í umhverfinu en dagsbirtan er þar þýðingarmest. Hitastig í umhverfinu er einnig mikilvægt tímamerki sem og ýmis umhverfishljóð, t.d. fuglasöngur á morgnana, hljóðin þegar borg vaknar til daglegs lífs (strætóferðir, dagblöð inn um bréfalúguna o.fl.) og ennfremur félagsleg samskipti og nákvæmlega tímasett atvik, s.s. hádegisfréttir, sjónvarpsdagsskrá, matmálstímar.
Lífsklukkan þarf að stilla sig af
Ef komið er í veg fyrir öll tímamerkin, með algerri einangrun frá umhverfisþáttum, kemur í ljós að dægursveiflur eru til staðar eftir sem áður. Þetta sýndi m.a. fræg tilraun sem gerð var snemma á 18. öld af franska eðlisfræðingnum de Mairan á blaðhreyfingum mímósuplöntunnar, þar sem blöð hennar opnuðust og lokuðust áfram, þrátt fyrir að sólarljóss nyti ekki við. Lengd dægursveiflnanna breytist hins vegar og þær verða að jafnaði ívið lengri en 24 klukkustundir [1]. Rannsóknir á síðustu árum benda til þess að fleiri frumur líkamans hafi innbyggða klukkuvirkni og dægurklukkur, t.d. í meltingarveginum, hafa verið þekktar um nokkurt skeið, sem eru undir yfirstjórn lífsklukkunnar [2].
Dagsbirtan er þannig mikilvægasta tímamerkið fyrir lífsklukkuna, ekki eingöngu styrkur ljóssins heldur einnig samsetning þess [3]. Í augnbotninum eru sérstakar frumur næmar fyrir birtumagni og bylgjulengd ljóssins sem senda boð beint til lífsklukkunnar um vaxandi eða þverrandi birtu, í dagrenningu og ljósaskiptunum. Frá lífsklukkunni fara síðan boð meðal annars til heilakönguls sem framleiðir hormónið melatónín þegar birtustigið er lítið og því kallast það stundum myrkurhormón. Melatónínmagn í líkamanum endurspeglar í raun lengd dags og nætur eftir árstíðum og þess má geta að atferli margra dýra, t.d. fengitími og vöxtur felds og fiðurs, er háður þessum upplýsingum. Slíkar árstíðabundnar upplýsingar skipta nútímamanninn í raun litlu máli en þýðing aukins magns melatóníns á kvöldin er hins vegar skýr. Það er merki um að nótt sé að skella á og kjöraðstæður fyrir svefn séu að skapast.
Sú vitneskja að lífveran skynjar mismunandi birtustig og bylgjulengd skýrir meðal annars af hverju lífverur sem lifa nærri norður- og suðurpólnum geta haldið dægursveiflum nokkuð eðlilegum, þrátt fyrir bjartar sumarnætur og dimma vetrardaga. Ef gangur lífsklukkunnar hins vegar hliðrast, þegar misræmi verður milli innri lífsklukku og ytri klukku (staðartíma), leiðir það til þess að þeim líkamsferlum sem eru háðir lífsklukkunni annaðhvort seinkar eða er flýtt, og meginvirkni lendir þá á röngum tíma sólarhringsins. Slíkt er þekkt hjá einstaklingum sem ekki ná að nema upplýsingar um dagstímann, t.d. hjá sumu blindu fólki. Með raflýsingu og framþróun tækninnar er manninum einnig kleift að raska eðlilegum gangi lífsklukkunnar. Þannig veldur mikil birta að kvöldi því að innri klukku seinkar en ljós snemma á morgnana flýtir henni. Á síðustu hundrað árum hefur háttatíma Vesturlandabúa seinkað vegna aukinnar raflýsingar á heimilum og í umhverfi og afleiðingin er sú að svefntíminn hefur styst um rúman klukkutíma. Vaktavinnufólk sem vinnur á síbreytilegum birtutíma þarf að kljást við fyrrgreint misræmi og margir þekkja það einnig af eigin raun í skamman tíma, þegar flogið er yfir mörg tímabelti.
Sumartími allt árið veldur togstreitu
Með því að taka upp svokallaðan sumartíma eins og mörg Evrópuríki gera, þar sem klukkunni er seinkað um klukkutíma, skapast ákveðin togstreita milli náttúrulegrar tímastillingar lífsklukkunnar (dagsbirtu) og þeirrar sem verður til vegna daglegs lífs í föstum skorðum, sem stjórnast af staðarklukku (t.d. vinnu- og skólatími). Víðast hvar er staðarklukkunni aftur breytt í rétt horf á vetrartíma yfir dimmustu mánuðina, þó ekki hér á landi. Hér ríkir ,,sumartími“ allan ársins hring og hefur gert í hartnær hálfa öld (frá 1968) og því er togstreitan hér viðvarandi. Þegar lífsklukkan gengur þannig á skjön við staðarklukkuna hefur það áhrif á líðan fólks og framkallar það, sem hefur verið kallað félagslegt dægurrask (e. social jetlag) [4]. Oftast einkennist það af seinkuðum dægursveiflum, fólk fer seinna að sofa þrátt fyrir að það þurfi að vakna á ákveðnum tíma til vinnu eða skóla – og það leiðir af sér svefnskort. Afleiðingar of lítils nætursvefns er dagsyfja, sem leiðir til skertra afkasta einstaklingsins, lengri viðbragðstíma og minni einbeitingarhæfni, árvekni og athygli. Nýlegar rannsóknir benda einnig til þess að of lítill svefn sé áhættuþáttur fyrir offitu. Ýmsir sjúkdómar eru nú rannsakaðir með hliðsjón af gangi lífsklukkunnar, þar má nefna efnaskiptasjúkdóma, hjarta- og æðasjúkdóma og krabbamein. Lengi hafa verið kenningar uppi um að skammdegisþunglyndi tengist starfsemi lífsklukkunnar og melatónín framleiðslu [5]. Nýjar rannsóknir benda til þess að fyrrnefndir skynnemar í augnbotni, sem nema birtustig og samsetningu ljóssins í umhverfinu, starfi öðruvísi hjá þeim sem svara árstíðabundnum birtubreytingum með einkennum skammdegis þunglyndis [6].
Starfsemi lífsklukkunnar og annarra líkamsklukkna er víða rannsökuð af miklum krafti. Sífellt safnast í þekkingarsarpinn og það eykur vonir um aukinn skilning á samspili umhverfis og líðanar okkar.
Heimildir
- Roenneberg T, Merrow M. Circadian clocks – the fall and rise of physiology. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2005; 6, 965-971.
- Bass J. Circadian topology of metabolism. Nature. 2012;491(7427):349-356.
- Duffy JF, Czeisler CA. Effect of light on human circadian physiology. Sleep Med. Clin. 2009;4(2):165-177.
- Wittmann M, Dinich J, Merrow M, Roenneberg T. Social jetlag: misalignment of biological and social time. Chronobiology International. 2006; 23(1&2):497-506.
- Lewy AJ, Lefler BJ, Emens JS, Bauer VK. The circadian basis of winter depression. Proc Natl Acad Sci USA. 2006;103:7414-7419.
- Roecklein KA, Wong PM, Miller MA, Donofry SD, Kamarck ML, Brainard GC. Melanopsin, photosensitive ganglion cells and seasonal affective disorder. Neurosci. Biobehav. Rev. 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j. neubiorev.2012.12.009.
