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Mit Mathe gegen den Zeitzonenkater

 

Wir müssen unser Leben nach zwei Uhren richten: Zum einen die innere Uhr, nach der unsere Körperprozesse ablaufen. Sie steht auf der von uns gefühlten Zeit und bestimmt zum Beispiel unser Schlaf-Wach-Verhalten. Die andere ergibt sich durch die Drehung der Erde um die Sonne und äußert sich in unterschiedlichen Ortszeiten und Zeitzonen rund um den Planeten. Passen beide nicht zusammen, herrscht Chaos im Körper. Mathe aber kann ihn wieder ins Lot bringen. Sind beide Uhren nicht synchronisiert, sprechen wir von einem „Jetlag“. Der Zustand tritt häufig ein bei Schichtarbeitern, Menschen mit Schlaf-Rhythmus-Störungen und – am bekanntesten – nach einer Reise über Zeitzonen hinweg. Eine Faustregel besagt, dass es im Schnitt einen Tag für jede Stunde Unterschied zwischen beiden Uhrzeiten dauert, bis der Zeitzonenkater überwunden ist.

Ein Team um den Mathematiker Daniel Forger von der Universität Michigan hat jetzt eine kostenlose Smartphone-App entwickelt, mit der Zeitgeplagte ihren Jetlag schneller wieder loswerden (Serkh & Forger, 2014). Die Faktoren Licht und Dunkelheit und der Rhythmus, mit dem sie aufeinanderfolgen, sind hierfür entscheidend. Denn sind die Phasen optimal aufeinander abgestimmt, kann die innere Uhr gezielt verstellt werden, nach vorne oder nach hinten.

Es ist entscheidend, wann der Körper relativ zum Zeitpunkt seiner geringsten Körperkern-Temperatur (ungefähr zwischen 3 Uhr und 5 Uhr nachts auf der inneren Uhr) Licht ausgesetzt ist: Wirkt helles Licht sechs Stunden vorher ein, bewirkt es eine Zurückstellung der inneren Uhr. Wirkt helles Licht in den sechs Stunden danach ein, wird die innere Uhr nach vorne gestellt.

Die App benötigt für eine Reise die aktuelle Ortszeit am Ausgangsort und am Zielort und gibt dann für mehr als 1.000 Reiserouten Informationen von folgendem Typ: Hat sich der Reisende beispielsweise über 12 Zeitzonen nach Osten bewegt und möchte um 7 Uhr seinen Tag dort beginnen, dann teilt die App mit, wann man sich am ersten Tag Licht aussetzen und wann im Dunkeln aufhalten sollte. Für die folgenden Tage ändert sich das Muster schrittweise. Im Falle eines Flugs über 12 Zeitzonen sollten dann nur etwa vier bis fünf Tage vergehen bis der Unterschied zur Ortszeit verschwindet, nicht zwölf wie nach der Faustregel üblich.

Van-der-Pol-Oszillator als Modell für die innere Uhr

Forger und sein Team haben es sich mit der Mathematik des Jetlags nicht leicht gemacht. Sie arbeiten mit dem Van-der-Pol-Oszillator, einem schwingungsfähigen System, das die periodische Taktung der inneren Uhr gut mathematisch nachbilden kann, und mit experimentellen Daten über die Beeinflussung des Biorhythmus durch Licht- und Dunkelphasen.

Zur groben Orientierung seien einige Richtwerte angegeben:

Da für einen Flug nach Osten die innere Uhr nach vorne gestellt werden muss, sollte für eine Reise in diese Richtung über bis zu 9 Zeitzonen hinweg der Körper im Intervall von ungefähr 4 Uhr bis 10 Uhr gefühlter innerer Zeit Licht ausgesetzt werden und vorher von 22 Uhr bis 4 Uhr Licht vermieden werden. Geht die Reise über mehr als 9 Zeitzonen, sollte man sich im Intervall von 22 Uhr bis 4 Uhr gefühlter innerer Zeit dagegen Licht aussetzen und von 4 Uhr bis 10 Uhr Licht vermeiden. Die letztere Empfehlung gilt auch für Reisen nach Westen.

Am schwersten dürfte es dabei sein, sich länger im Dunkeln aufzuhalten, wenn man eigentlich hellwach ist. Und insofern läuft die Nutzung dieser Empfehlung sowie auch der App darauf hinaus, ob man für einen oder zwei Tage nach der Reise einen etwas unnatürlichen Hell-Dunkel-Rhythmus pflegen will oder sich doch dem klassischen Jetlag hingibt.

Viele Menschen haben ihr eigenes Rezept gegen den Zeitzonenkater. Ich bemühe mich am Ankunftsort so gut und schnell es geht, in den dortigen Tagesablauf zu kommen, notfalls mit Kaffee zum Wachbleiben, aber ohne Zufuhr von Medikamenten. Wie machen Sie es?

17 Kommentare


  1. Ich pflege den „Reset“: Wenn ich abends einfach nich müde werde und dann erst spät schlafen gehe, zwinge ich mich am zweiten Tage früh aufzustehen und gegen alle Müdigkeit bis zum Abend wach bleiben (ohne mich einem erholsamen „Mittagsschlaf“ oder so etwas hinzugeben) und dann einmal durchzuschlafen. Für gewöhlich komme ich aus jeder Ausgangssituation mit diesen 2 Tagen aus, um meinen Schlaf wieder umzustellen. Der „lange Tag“ ist zwar hart, aber mir hilft die Müdigkeit, asnchließend richtig zu schlafen.


  2. Nach dem Rückflug von Neuseeland nach FFM, Ankunft 9:00, abends bis 22:00 wach geblieben und erst dann ins Bett. Am nächsten Morgen Synchronisation abgeschlossen. So hab ichs gemacht. No worries ;D


  3. Interessant, aber unter der Überschrift „Math up your life!“ hätte ich etwas anderes erwartet. Nur weil da Mathe drinsteckt habe ich jetzt nicht wirklich etwas über Mathematik gelesen.

    Schade, dass dem Autor hier offenbar die schönen mathematischen Themen ausgehen, obwohl es davon noch sehr viele gibt, die auch populärwissenschaftlich abgegrast werden können. Als Inspiration könnte man vielleicht mal „Pentagonien, Andromeda und die gekämmte Kugel“ von Ian Stewart lesen. Sehr empfehlenswert!

  4.   Marc

    Kurze Frage: Aber wie heißt die App und wo kann ich sie runterladen? Irgendwie finde ich das grad im Artikel nicht?!

    Danke & Grüße, Marc

  5.   Solkar

    Ähnlich wie in #1 beschrieben.
    Dafür brauch ich weder App noch Abakus.

  6.   Johannes

    zu 1 ist kaum etwas hinzuzufügen. Vor und während Langstreckenflügen ein bißchen später ins Bett als sonst und kein Kaffee, kein Cola, kein Alkohol vor und während des Fluges hat sich bei mir bei ca 20 Langstreckenflügen pro Jahr als beste Methode erwießen.


  7. Befragen Sie Schichtarbeiter, wie sie über viele Jahre hinweg den „Jetlag“ (ohne Flugreise) überwinden. Jeder hat so seine eigenen Methoden etwickelt, die schwer zu pauschalisieren sind.

    Einige schwören auf Kurzschlaf vor und nach der Schicht, andere wiederum sind Langschläfer nach der letzten (Nacht)Schicht.

    Mir fällt jede Reise in den Fernen Osten eigentlich schwer, da ich aber ganz gut mehrmals am Tag „kurzschlafen“ kann (1-3 Stunden) fällt die Umstellung nicht ganz so problematisch aus.

    Eine Patentlösung gibt es schlichtweg nicht, auch keine oszillographische.


  8. Ok. Ich habe mal darüber nachgedacht was ich von einem Blog erwarten würde, der „Math up your life“ heißt:

    1. Fixpunktsatz von Banach anhand praktischer Beispiele (z.B. Landkarte in der Region, die die Landkarte abbildet)
    2. Graphentheoretische Probleme (Die sind interessant und Graphen sind für jeden intuitiv verständlich oder zumindest einfach zu erklären, Beispiele: Eulerwege oder der Vier-Farben-Satz.)
    3. Fraktale (sind immer schön anzusehen und beeindruckend)
    4. Einfach verständlich ungelöste Probleme (z.B. das Collatz-Problem)
    5. Geschichte der Mathematik (z.B. Entstehung des Dezimalsystems, der Infinitesimalrechnung, Hilberts 23 Probleme)
    6. Gödels Unvollständigkeitssatz (und die Konsequenzen für die Mathematik)
    7. Kryptographie (Einweg-Funktionen, etc.)
    8. Mathematische Beweisführungen (z.b. durch Kontraposition, Induktion, etc.)
    9. Zahlentheorie (z.B. Primzahlen und wo sie in der Natur vorkommen)
    10. Beispiele aus der Spieltheorie (oft zitiert, (fast) nie verstanden)
    11. Mathematische Schriften (z.B. die Principia Mathematica)

    Alleine die Personen Euler, Gauß und von Neumann würden mit ihren Ideen Stoff für jeweils einen lebenslangen Blog hergeben. Selbst wenn dieser nur für „Hobbymathematiker“ gedacht ist.

    Herr Hesse, ich glaube Sie können ihrer Leserschaft durchaus mehr zutrauen als nur einschläfernde Jetlags.


  9. „Van-der-Pol-Oszillator“ – das erinnert mich an das bekannte physikalische Märchen, in welchem Graf Oszillo von Kathodenstrahl gemeinsam mit seinem getreuen Knappen Wolfram Draht auf die Suche nach der entführten Prinzessin Elektroliese geht …

 

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