Diskussion und Forschung: Ladenburger Kollegs

Abschlusskolloquium des Ladenburger Kollegs „ClockWORK“
am 16. Juni 2010 in Berlin

Ein sichtlich entspannter Till Roenneberg tritt ans Pult. Entspannt, aber unausgeschlafen. Mit seinem Auftaktvortrag beim Abschluss des Ladenburger Kollegs „ClockWORK“ liefert der wissenschaftliche Leiter des Kollegs den besten Beweis für dessen Sinn und Nutzen: Roenneberg ist kein Morgentyp, er spricht am Vormittag langsamer und läuft erst später zu Hochformen auf. Aber er spricht langsam - und damit verständlicher für die Zuhörer, die ihm sonst nicht immer folgen können, wie er selbst gesteht.

Kollegleiter Till Roenneberg eröffnete die Tagung. Der Münchner Chronobiologe hatte das Kolleg im Jahr 2005 initiiert.

Der Münchener Chronobiologe hat die Teilnehmer der Abschlussveranstaltung von „ClockWORK“ gleich auf seiner Seite. Denn alle kennen das Problem des „Social Jetlag“, manche bisher nur nicht unter diesem Begriff. Frühe Typen, die morgens gut aus dem Bett kommen, deren innere Uhr aber am Abend aufs Schlafengehen drängt, gelten als Langweiler, wenn sie nachts beim Um-die-Häuser-ziehen nicht mehr dabei sind - und sind doch weder langweiliger noch aufregender als ihre feierfesten Freunde.

11 Einzelprojekte hat das Ladenburger Kolleg „ClockWORK“ durchgeführt, von denen die letzten fünf auf der Abschlusskonferenz vorgestellt wurden. „ClockWORK“ dürfte die Gesellschaft mit seinen Ergebnissen zu Arbeitszeit und innerer Uhr einen guten Schritt voranbringen - sofern die Wirtschaft bereit ist, auf die Wissenschaft zu hören.

Der Vorstand der Gottlieb Daimler- und Karl Benz-Stiftung, Rainer Dietrich, hatte in seiner Begrüßung die Besonderheit dieses Ladenburger Kollegs betont: Waren die früheren Forschungsbereiche vor allem auf die Techniksicherheit und die Kommunikation zwischen Mensch und Computern ausgerichtet, ging es nun erstmals um die körperliche Disposition des Menschen in der hochbrisanten Arbeitswelt.

Während der Postersession in der Mittagspause: Michael Steinborn
erklärt die Arbeiten des Tübinger Projekts.

Dabei ist es wirklich an der Zeit, sich endlich mit dieser Frage zu beschäftigen. Denn unsere heutigen Arbeitszeiten stammen noch aus der fernen Vergangenheit, als die Menschheit mehrheitlich auf dem Feld war. Die Agrarwirtschaft forderte eine Umstellung der inneren Uhr an den Lauf der Sonne. Heute aber, da die meisten von uns im geschlossenen Raum arbeiten, scheint das Festhalten an den Arbeitszeiten nicht mehr zeitgemäß. Wahrnehmung, Reaktionsgeschwindigkeit, Feinmotorik und Sprachgebrauch sind beeinflusst von Tageszeit und innerem Rhythmus. Dies zeigten nach Roennebergs Einleitungsvortrag auch der Psychologe Daniel Bratzke von der Universität Tübingen und der Neuropsychologe Joachim Hermsdörfer vom Krankenhaus Bogenhausen.

Tagesverlauf der Reaktionszeit und - genauigkeit bei der Ausführung von Doppelaufgaben unter konstanten Umgebungsbedingungen.
(Quelle: Bratzke et al. (2007). Psychological Science)

Bei Bratzke mussten Probanden zu verschiedenen Zeiten des Tages - und bei Schlafentzug - Aufgaben unterschiedlicher Art lösen. Neben Doppelaufgaben, Aufgaben im Wechsel und Zahlenvergleichen waren auch Konfliktauflösungen zu bewältigen. Klassische Konfliktauflösung ist die Nennung der Schriftfarbe eines präsentierten Wortes. Solange das Wort „ROT“ in roter Farbe erscheint, ist die Antwort leicht, ist „ROT“ aber in grün geschrieben, fällt die Benennung der Schriftfarbe schon deutlich schwerer.

Das Tübinger Team erforschte die Fähigkeit von Beschäftigten, rasch zwischen verschiedenen Aufgaben zu wechseln beziehungsweise Doppelaufgaben auszuführen (v.l.): Daniel Bratzke, Sarah Postler, Rolf Ulrich, Bettina Rolke und Michael Steinborn. (Foto: privat)

Die Versuchsergebnisse lassen den Schluss zu, dass es deutliche Schwankungen in der Leistungs- und Reaktionsfähigkeit beim Menschen gibt. Doch unabhängig vom Schlafentzug gab es stets um die Nachmittagszeit vergleichsweise gute Leistungen bei den Probanden. Nicht alle Tätigkeiten unterliegen dabei gleich hohen Schwankungen, doch bei der Verarbeitung fast aller kognitiver Reize kommt es zu Einbußen; auch die Feinmotorik wird im Tagesverlauf besser und lässt wieder nach.

Dr. Joachim Hermsdorfer und Professor Serge Daan

Joachim Hermsdorfer und Serge Daan während der Postersession. Hermsdörfer leitete das Kolleg-Projekt zur Feinmotorik. Der niederländische Chronobiologe Daan begleitete das Kolleg von Anfang an.

Joachim Hermsdörfer bewies die Tagesschwankungen etwa beim Verfassen von kurzen Texten. Zu welchen katastrophalen Folgen eine nachlässige Handschrift führt, hatte der „Spiegel“ vor drei Jahren gezeigt: 7000 Todesfälle gehen danach jährlich auf falsch gelesene Rezepte zurück. Auch wenn man Ärzten allgemein eine schlechte Handschrift unabhängig von der Tageszeit nachsagt, dürfte es von Nutzen sein, die Feinmotorik nicht unnötig weiter zu beeinträchtigen.

Auch bei Menschen in Nordnorwegen funktioniert die innere Uhr - trotz eines halben Lebens in Dunkelheit. Und doch hat Licht eine entscheidende Wirkung auf die Leistungsfähigkeit von Geist und Organismus, wie Christian Cajochen zeigte. Dass Lichtquellen mit höherem Blauanteil - sowohl Raumbeleuchtung als auch Monitore - den Arbeitsalltag verbessern und Leistung optimieren, belegen seine aufwändigen Lichtstudien im Rahmen des „ClockWORK“-Projektes.

Die letzten Vorbereitungen auf den Vortrag: Christian Cajochen und Kollegkoordinatorin Ildiko Meny. Cajochen sprach über Kognitive Leistung im Labor und am Computer.

Schon Wilhelm von Humboldt hat es bei seinen Reisen auf die Südhalbkugel gespürt: „Nur der Wechsel ist wohltätig. Unaufhörliches Tageslicht ermüdet.“ Auch hier bleibt weiter zu prüfen, wann wie viel Licht einzusetzen ist, und welche Farben erwünschte Effekte bewirken.

Doch die bestausgeklügelte Neuordnung der Schichtarbeit ist nur die Hälfte wert, wenn man keine Rücksicht auf die unterschiedlichen Typen unter seinen Angestellten nimmt. Dass es eine innere Uhr bei allen Lebewesen gibt, war schließlich schon seit Aschoffs Bunkerexperimenten in den 1960er Jahren bekannt. Wenn man es genau nimmt, sogar schon seit dem Jahr 1729, als der Geophysiker Jean de Mairan feststellte, dass sich die Blätter der Mimosa pudica auch bei konstanter Dunkelheit im Tagesrhythmus öffnen und schließen. Aber wie die innere Uhr außerhalb dieser Bunker, im richtigen Leben funktioniert, inwieweit sie sich beeinflussen lässt, untersuchte Céline Vetter im Rahmen des „ClockWORK“-Kollegs. In einem kurzen Statement nach der Mittagspause berichtete die Neuropsychologin, wie die innere Uhr bei der Schichtarbeit funktioniert - und wie stark sich die Chronotypen voneinander unterscheiden.

Die Münchner Neuropsychologin Céline Vetter sprach über den Umgang der unterschiedlichen Chronotypen mit den Schichtarbeitszeiten.

Eine Frühschicht ist eben keine Frühschicht für den frühen Chronotypen, der späte Typ empfindet sie eher als seine Nachschicht. Auch Schlafdauer und Wohlbefinden verändern sich mit den Schichten, variieren aber auch in derselben Schicht bei den verschiedenen Chronotypen. Vetters Ergebnisse unterstreichen die Resultate auch der anderen Teilprojekte. Unternehmen können die Fähigkeiten der verschiedenen Chronotypen nutzen und ihre Produktivität steigern.

Mehr als das: Der Einsatz zur falschen Zeit hat gesundheitliche Beeinträchtigungen zur Folge, Nachtarbeit ist für die späten Chronotypen weniger schädlich als für frühe oder mittlere. Auch das Gesundheitssystem würde also von einer Umstellung der Arbeitszeiten profitieren. Sogar lebensrettend kann ein Umdenken sein.

Denn nicht nur die Gesundheit des betroffenen Angestellten leidet unter den schlecht verteilten Schichten. Wenn Ärzte und Pflegekräfte in einer für sie ungünstigen Schicht arbeiten, kann dies auch zu verlangsamten und ungenauen Antworten und Missverständnissen führen. Die Linguistin Kathrin Pusch, die tagesrhythmische Schwankungen in der Sprachverarbeitung untersucht hatte, zeigte dabei auch Neues: Der Nachtdienst führt zu keiner messbaren kognitiven Verlangsamung. Bislang war nur bekannt, dass das Kurzzeitgedächtnis, das einen Großteil der Sprachverarbeitung übernimmt, auch nachts gut arbeitet. Dass man aber in der Nacht durchaus schneller und genauer antworten kann, erstaunt und zeigt die Bedeutung der Forschungsprojekte des Ladenburger Kollegs.

Die Spätschicht also als günstige, die Nachschicht als akzeptable, die Frühschicht als bedenkliche Arbeitszeit für Wirtschaft, Leib und Leben - wenn man keine Rücksicht auf die einzelnen Chronotypen nimmt. Nachdem alle Beeinträchtigungen des arbeitenden Menschen durch biologische Uhr und äußere Zeit erörtert waren, entließ das Ladenburger Kolleg seine Besucher und Teilnehmer energiegeladen: Denn die Versuche haben gezeigt, dass man am Nachmittag auf der Höhe seiner Konzentrationsfähigkeit angelangt ist.

Nur eine einzige Frage ans Ladenburger Kolleg bleibt: Wer hat eigentlich bei der Unterscheidung von Tag- und Nachtmenschen Shakespeares wunderbare Differenzierung zwischen Lerche und Nachtigall zugunsten des Paares Lerche und Eule aufgegeben?

Zum Schluss der Tagung - und damit des Kollegs - dankte Anna Wirz-Justice für das ganze Kolleg dessen Initiator und Leiter Till Roenneberg, ...

dpa, 16. Juni 2010
Forscher: Innere Uhr bestimmt Leistungsfähigkeit
von Andrea Barthélémy
Der Bericht wurde in verschiedenen Zeitungen nachgedruckt (wie Welt, Mannheimer Morgen und Märkische Allgemeine Zeitung) und

Der Tagesspiegel, 21.6.2010
Müdigkeit am Arbeitsplatz:
Gegen die innere Uhr arbeiten
von Adelheid Müller-Lissner

Ergebnisse des Ladenburger Kollegs "ClockWORK"
am 16. Juni 2010 im Haus des DIN, Berlin

Wer im Beruf bestehen will, muss den ganzen Arbeitstag über kognitive Leistungen erbringen: Immer wieder wechseln die Aufgaben, Entscheidungen sind zu treffen, Feinmotorik ist verlangt, und viele Berufe fordern eine hohe Sprachkompetenz. Doch diese Leistungen kann niemand ständig auf gleich hohem Niveau erbringen. Die Leistungsschwankungen im Laufe eines 24-Stunden-Tages untersucht seit 2005 das Forschungskolleg „ClockWORK“. Hierfür entwickelten die Biologen und Psychologen, Ärzte und Ingenieure im Labor robuste Testverfahren. Diese Verfahren dienen auch dazu, mit geringem Aufwand die individuelle, genetisch bedingte „innere Uhr“ und den Schlaf von Beschäftigten in rotierenden Schichtsystemen zu messen.

Unsere innere Uhr bestimmt sämtliche Vorgänge im Körper und spielt daher auch im Alltag eine wichtige Rolle für Gesundheit und Lebensqualität. Vor allem durch Licht wird die innere Uhr mit dem 24-Stunden Tag synchronisiert - und nicht durch soziale Tagesabläufe. Daher kommt es im Arbeitsleben oft zu erheblichen Diskrepanzen zwischen der individuell geprägten biologischen Innenzeit und der sozialen Außenzeit. Diese Diskrepanz, der sogenannte „soziale Jetlag“, ist bei Schichtarbeitern besonders drastisch, so dass ein immer größerer Teil der arbeitenden Bevölkerung unter verschiedenen Gesundheitsproblemen wie Schlafstörungen leidet.

Abgeschottet von natürlichem Licht wurden im Schlaflabor die Schwankungen der kognitiven Leistungen gemessen.

Das Kolleg orientierte sich an dem medizinischen Ansatz „from bench to bedside“, bei dem die krankheitsbezogene Grundlagenforschung die klinische Therapie beeinflusst. Entsprechend erforschte das Kolleg das Problem des sozialen Jetlags in einem „from Lab to Labour“-Ansatz, mit dem es die Laborergebnisse der ersten Phase in Feldstudien in der Arbeitswelt testete. Partner waren hierbei Volkswagen, Siemens, Osram und die Charité. Die im Labor entwickelten Verfahren wurden in der zweiten Phase an Arbeitsplätzen in rotierenden Schichtsystemen eingesetzt. Wie die gesamten Ergebnisse der beiden Phasen in der Arbeitszeitplanung angewendet werden können, werden die Wissenschaftler am 16. Juni 2010 in Berlin vorstellen.

Das Kolleg „ClockWORK“ ist ein Förderschwerpunkt der Gottlieb Daimler- und Karl Benz- Stiftung. Es will dazu beitragen, die Situation der Beschäftigten in Schichtarbeit zu verbessern.

Die Ergebnisse der fünfjährigen Forschungsarbeit wurden am 16. Juni 2010 in einer Abschlusstagung des Kollegs im Haus des DIN Deutsches Institut für Normung e. V. in Berlin präsentiert. Die ClockWORK Tagung fand im Anschluss an das 4. DIN-Expertenforum „Wirkung des Lichts auf den Menschen“ statt. Das international besetzte Expertenforum diskutierte am 15. Juni 2010 auf Einladung des Normenausschusses Lichttechnik (FNL) im DIN die Grundlagen und Anwendungsmöglichkeiten auf diesem Gebiet.
http://www.din.de

Begrüßung
Prof. Dr. Rainer Dietrich
Vorstand der Gottlieb Daimler- und Karl Benz-Stiftung

Schichtarbeitsforschung: komplex aber machbar
Prof. Dr. Till Roenneberg
Institut für medizinische Psychologie,
Ludwig-Maximilians-Universität München

Circadiane Rhythmik in kognitiven Prozessen
Dr. Daniel Bratzke
Universität Tübingen, Psychologisches Institut

Tagesschwankungen der Feinmotorik
PD Dr. Joachim Hermsdörfer
Entwicklungsgruppe Klinische Neuropsychologie,
Städtisches Krankenhaus Bogenhausen, München

12.45-14.30 Mittagspause
ab 13. 30 aufeinanderfolgend 10-minütige Posterpräsentationen der Einzelprojekte im Foyer

Frühschicht ist eben keine Frühschicht -
Schichtarbeiter und ihre Chronotypen
Céline Vetter
Ludwig-Maximilians-Universität München

Macht Licht heller? Kognitive Leistung
im Labor und am Computer
Prof. Dr. Christian Cajochen
Psychiatrische Universitätsklinik Basel

Besser zu hören - tagesrythmische Schwankungen
in der Sprachverarbeitung
Kathrin Pusch
Institut für deutsche Sprache und Linguistik,
Humboldt Universität zu Berlin

Schlusswort
Prof. em. Dr. Anna M. Wirz-Justice
Psychiatrische Universitätsklinik Basel

16.00 Ende

Vom Einzeller über Pflanzen und Tiere bis hin zum Menschen unterliegen alle Lebewesen der zeitlichen Kontrolle durch eine innere Uhr. Die Anpassung an unveränderbare Zyklen - den Wechsel von Tag und Nacht, Sommer und Winter, Regenzeit und Trockenzeit oder Ebbe und Flut - hat im Laufe der Evolution dem Organismus selbst innewohnende zeitliche Strukturen entstehen lassen.

Dieser körpereigene etwa eintägige (= circadiane) Rhythmus ist genetisch festgelegt und führt daher - wie bei anderen genetisch bedingten Eigenschaften (z.B. Haarfarbe oder Körpergröße) - zu individuellen Unterschieden, den so genannten Chronotypen. Jeder kennt sie: die Frühaufsteher und die 'Nachteulen'. Die einen eilen dem Tag voraus, die anderen hinken ihm hinterher. Beide wiederholen aber ihren individuellen Tagesrhythmus alle 24 Stunden. Dieser wiederum bedingt im Tagesverlauf geradezu drastische Veränderungen in unserem Körper: Biochemisch gesehen sind sich zwei Individuen - auch wenn es sich um verschiedene Chronotypen handelt - zur gleichen Tageszeit untereinander ähnlicher als mit sich selbst zwölf Stunden später. Neben den Genen wird der genetisch bestimmte Chronotyp allerdings auch noch von anderen Faktoren beeinflusst, etwa, wie viel Licht wir ausgesetzt oder wie alt wir sind.

Das Ladenburger Kolleg "ClockWORK" untersucht, wie sich die innere Uhr auf den Arbeitsalltag auswirkt. Hauptziele von ClockWORK sind:

Vergrößerte Darstellung der Projektskizze siehe hier ...

Für einen späteren Forschungsabschnitt sind auch Feldstudien in der Produktion geplant. Aus diesem Grund nahmen an den vorbereitenden Diskursen 2004 und 2005 Vertreter der Industrie teil, die spätestens dann wieder einbezogen werden sollen, wenn es um die Durchführung von Feldstudien geht. Sie werden allerdings ständig über den neuesten Erkenntnisstand unterrichtet. Eine Internetseite des Kollegs (www.clock-work.org) soll den kontinuierlichen Austausch zwischen den fünf Forschergruppen gewährleisten; sie dient auch als Plattform der Öffentlichkeitsarbeit.

Projektziele im ersten Jahr

Chronobiologische Grundlagen I: Schichtarbeit, Chronotypen und Risiken
Ein Teilprojekt wird eine Metastudie zu gesundheitlichen Schäden bei Schichtarbeitern unter gesundheitsökonomischen Gesichtspunkten erstellen. Ein weiteres Teilprojekt wird den Munich ChronoType Questionnaire (MCTQ) für die Bestimmung des Chronotyps bei Schichtarbeitern adaptieren. Nach Validierung diese Schichtarbeiter-MCTQ werden (in den Folgejahren des Projektes) durch experimentelle Studien Richtlinien und Empfehlungen erarbeitet, die eine individuelle Einteilung in Schichtsysteme mit geringerer Belastung für den einzelnen Arbeitnehmer erlauben.
Prof. Dr. Till Roenneberg, Myriam Juda, Susanne Troppmann, Ildiko Meny (Kollegkoordination)
Ludwig-Maximilians-Universität München, Institut für medizinische Psychologie, Abteilung für Chronobiologie

Chronobiologische Grundlagen II: Schlaf, Ernährung, Temperatur und Wachsamkeit
Die Forschergruppe wird mit den drei Gruppen in Berlin, Tübingen und München die geeignetsten Protokolle ausarbeiten, um den Einfluss von circadianer Rhythmik und Schlafdruck auf die Sprache, Feinmotorik und exekutive Prozesse zu untersuchen. Die Fragen sind: welche Experimente sollen im eigenen Labor, welche im "constant routine"-Labor Basel durchgeführt werden, wo kann man mehr als eine Methode bei den gleichen Probanden anwenden, was für alternative Protokolle wären sinnvoll?
Prof. Dr. Anna Wirz-Justice, Dr. Christian Cajochen, Dr. Kurt Kräuchi
Psychiatrische Universitätsklinik Basel

Circadiane Faktoren beim Wechsel zwischen Aufgaben
Zunächst ist eine Literaturrecherche über exekutive Funktionen und circadiane Rhythmik geplant. Ein Literaturüberblick soll zunächst erarbeitet und ausgewertet werden. Außerdem werden verschiedene Designs zum Aufgabenwechsel und zur Doppelaufgaben-Interferenz adaptiert, pilotiert und ausgewertet. Daran soll eine statische Poweranalyse angeschlossen werden. Wenn möglich sollen einzelne Untersuchungen zusammen mit der Arbeitsgruppe in Basel durchgeführt werden.
Prof. Dr. Rolf Ulrich, Dr. Bettina Rolke, Daniel Bratzke
Universität Tübingen, Institut für Psychologie

Circadiane Faktoren bei der Sprachverarbeitung
Das Projekt untersucht, ob auch die Performanz der menschlichen Sprachverarbeitung (Produktion und Rezeption) circadian schwankt. Es wurden im Februar und im Juni 2005 zwei Probeexperimente durchgeführt. Die im zweiten Experiment (Quasi Constant Routine - QCR-Berlin 2005) erhobenen Daten werden - in Zusammenarbeit mit Projekt 3 (Tübingen) - ausgewertet und die Befunde schriftlich dokumentiert. Die Daten der QCR-Komponente Visual Memory werden in Form einer Diplomarbeit dokumentiert. Darüber hinaus ist eine Veröffentlichung weiterer publizierbarer Befunde zur Sprachverarbeitung geplant, Auf der Grundlage der Befunde werden die Projektziele für die Arbeit im ersten Projektjahr bestimmt. Langfristig sollen aus diesen Studien Empfehlungen zur tageszeitlichen Verteilung von sprachlichen Aktivitäten an Arbeitsplatz und in der Freizeit abgeleitet werden. Wann sind die besten Zeiten des "Zuhören-Könnens", des "Sich-Verständlich-Machen-Könnens"?
Prof. Dr. Rainer Dietrich, Maren Peters
Humboldt-Universität-Berlin, Institut für deutsche Sprache und Linguistik

Zirkadiane Faktoren in der Motorik
Literaturrecherchen und Vorexperimente sollen Hypothesen zu rhythmik-sensitiven und non-sensitiven Aspekten sensomotorischer Leistungen generieren. Diese Hypothesen sollen mit entsprechenden Methoden in Kooperation mit den anderen Fachgruppen getestet werden. Zur Anpassung der Methoden an den Anwendungsfall sind technische Entwicklungsarbeiten notwendig. An einer Gruppe von Patienten mit Hirnschädigungen ist eine experimentelle Überprüfung subjektiver Berichte von verstärkten Tagesschwankungen in der Motorik geplant.
Dr. Joachim Hermsdorfer, Isabelle Jasper
Städtisches Krankenhaus Bogenhausen- München, Entwicklungsgruppe Klinische Neuropsychologie (EKN)

Ildiko Meny
Clockwork Kolleg-Koordination
Ludwig-Maximilians-Universität
Institut für Medizinische Psychologie
Goethestr. 31.
80336 München
Germany
Tel. +49-89-2180-75-239; Fax(-615)
clockwork [at] med.uni-muenchen.de

Links und Downloads zum Thema "Innere Uhr"


Die Berliner Psychologin Kathrin Pusch