Het brein als klokkenwinkel

0 N DE LOOP der eeuwen is uit de maatschappelijke tijdregeling steeds meer natuur verdwenen. Tot aan het eind van de middeleeuwen werd de dag verdeeld in twaalf zonne-uren, 'uren' die varieerden met de seizoenen en op onze breedte op de langste dag tweemaal zo lang waren als op de...

Tegenwoordig is de tijd de uitkomst van een reeks afspraken. In de tweede helft van de vorige eeuw onderging de tijdregeling een proces van uniformering en standaardisering. Op instigatie van vooral spoorwegen, posterijen en handel kwam een einde aan de 'plaatselijke tijden' die steden en regio's aanhielden. De techniek verschafte daartoe de mogelijkheden: met telegrafische seinen kon een centraal opgelegde tijd snel en nauwkeurig worden gedistribueerd. Elektrische klokken - geschakeld als hoofd- en nevenuurwerken - vestigden in stations, fabrieken en kantoren een punctueel bewind. Prik- en stempelklokken dwongen een tot op de minuut nauwkeurig beheer van de werktijd af. De chronocratie waarin we nu leven, kreeg al voor de eeuwwisseling gestalte.

Dat de tijdregeling geen direct verband meer heeft met de natuurlijke cyclus van de zon en in wezen niets anders is dan een collectieve afspraak over welke tijd klokken aan moeten wijzen, heeft een paradoxaal effect gehad: het stelt ons in staat de maatschappelijke tijd in één handomdraai beter op de natuur af te stemmen. Dat is de gedachte achter de zomertijd: door de wijzers in de lente een uur vooruit te zetten, schuiven we ons land een eind naar het westen, zodat de zon later opkomt, maar ook langer blijft schijnen en de maatschappelijke dag beter in de periode van zonlicht past. Als de tijdregeling niet zuiver artificieel was, zouden we deze vrijheid niet kunnen nemen.

Ieder jaar opnieuw veroorzaken de manipulaties met de wijzers van de klok - spring forward, fall backward - ongerief en ongemak, emotioneel en fysiek, wat ons herinnert aan nog een ander soort klokken: die in ons lijf. In ons lichaam tikken tientallen klokken, een organische horlogerie die de maat slaat in ons gestel. Deze klokken geven ons leven ritme en cadans en ze zijn niet zo gemakkelijk op een andere tijd te zetten als de klokken die we voor de zomertijd bijstellen. Ademhaling, bloeddruk, hartslag, hormoonafgifte, celdeling, slaap, stofwisseling, temperatuur - al deze processen hebben hun eigen cyclus en bij sommige van deze biologische klokken duurt het wel een week voordat ze terug zijn in de cadans van de maatschappelijke tijd.

In de chronobiologie zijn nu zo'n honderd biologische klokken ontdekt. Daarmee is in feite niets anders gezegd dan dat allerhande fysiologische processen een karakteristieke periodiciteit vertonen. Die processen 'klokken' noemen is eerder een metafoor dan een verklaring, maar het is wel een metafoor die interessante vragen suggereert. Kun je biologische klokken ook stilzetten? Kun je ze voor of achter laten lopen? Kun je een klok die van slag is geraakt, weer gelijkzetten? Bestaan er hoofd- en nevenuurwerken in de natuur? Heerst er in het lichaam ook een standaardtijd, aangegeven door een centraal uurwerk? Waar zitten al die klokken en wie draait ze op?

In De biologische klok geeft de wetenschapsjournaliste Carol Orlock een rondleiding door de horlogerie van inwendige cycli. De snelste ritmen worden aangetroffen in het zenuwstelsel. Sommige neuronen vuren met een frequentie van duizend impulsen per seconde. Minder hectisch zijn de cycli van hersenactiviteit, zoals gemeten op een EEG: tussen de acht en twaalf cycli per seconde. Deze periodiciteit is weer afhankelijk van het tijdstip van de dag en de slaap-waakcyclus: als het donker wordt, komen hersengolven sneller na elkaar en tijdens de slaap volgen ze elkaar het snelst op. Tegenover deze snelle ritmen staan cycli die een etmaal beslaan, zoals de schommelingen in lichaamstemperatuur en bloeddruk.

Van de cycli die langer duren dan een dag, is die van de menstruatie de belangrijkste. De gemiddelde menstruatiecyclus beslaat een 'maan-maand' oftewel 29 1/2 dag. Jaarlijkse cycli doen zich voor bij gewichtstoename en de conditie van ons afweersysteem. Bij het afweersysteem is ook een zevendaagse cyclus aangetoond, wat opmerkelijk is, want waar dag, maand en jaar verband houden met de omloop van zon en maan, is de week een sociale uitvinding.

Ergens halverwege de snelste en traagste cycli tikt de enige klok die we kunnen horen en voelen: het hart, een pompende spier waarvan het spannen en ontspannen gedirigeerd wordt door een zorgvuldig afgestelde verzameling chronometers. Inzicht in het ritme van deze natuurlijke klokken maakt het mogelijk pacemakers te ontwerpen, impulsgenerators die met prikkelstroompjes de maat slaan in een ontregeld hart.

Zelf is het hart onderworpen aan cycli van langere duur. Zo'n half uur voor we opstaan gaat de bloeddruk omhoog en klontert het bloed makkelijker samen. De bloedvaten van het hart passen zich daaraan met enige vertraging aan, wat kan resulteren in minder bloedtoevoer en - bij sommige hartpatiënten - pijn op de borst. De kans op een hartaanval is tussen acht en tien 's morgens twee keer zo groot als in de namiddag of avond. Hartaanvallen hebben een afgetekende jaarpiek in januari en februari, ongeacht het klimaat. Raadselachtig is het bestaan van een weekcyclus: op maandag is de kans op een hartaanval 40 procent hoger dan op andere dagen. Dit patroon laat zich niet afdoende verklaren door een relatie met een werkweek, want ook in bejaardentehuizen is er die maandagpiek.

Dagritmen kunnen van iemand een uitgesproken ochtend- of avondmens maken. Bij ochtendmensen begint de temperatuur al in de vroege ochtenduren te stijgen, bereikt rond vier uur 's middags zijn top en zakt dan weer terug. Als ochtendmensen 's avonds moeten werken, scheidt hun lichaam stresshormonen af. Hun lichaamsklokken lopen uren voor op die van avondmensen, die met een latere temperatuurtop 's avonds nog alert en actief zijn en in feite liever dagen van zesentwintig uur zouden hebben. Naarmate we ouder worden, schuiven de biologische klokken meer naar de ochtend en beginnen de verschillen af te nemen. Deze synchronisatie van de oude dag gaat wel gepaard met een aanzienlijke vertraging van het levenstempo, wat je op stations en postkantoren wel eens kan doen verlangen naar de instelling van aparte seniorenloketten.

De problemen met de cyclus van slapen en waken die zich op oudere leeftijd voordoen, zouden het gevolg kunnen zijn van het verlies van cellen in de suprachiasmatische kern (SCN). Deze SCN is - intact - niet groter dan 1 mm3, omvat zo'n achtduizend cellen en ligt vlak boven de plaats waar de oogzenuwen elkaar kruisen. De SCN functioneert als moederklok; bij een defect aan dit ene uurwerk raakt een heel stel klokken tegelijk van slag.

Een moederklok heeft zelf ook tijdsignalen nodig. Proeven hebben uitgewezen dat de SCN door licht wordt bijgesteld. Blinden hebben daardoor soms moeite om op de cycli van licht en donker afgestemd te blijven. Andersom kan licht ook gebruikt worden om de SCN te manipuleren. Als proefpersonen in laboratoriumomstandigheden op een lichtschema van een dertigurig etmaal worden gezet, volgen na een paar dagen ook de dochterklokken van de SCN, zoals de cycli van slapen en waken en de afgifte van hormonen als melatonine en adrenaline.

0 IJ DIERPROEVEN is gebleken dat men met licht de wijzers van de SCN voor- of achteruit kan zetten, soms met ingrijpende gevolgen voor het gedrag. Een Canadese onderzoeker sloot een groep juncos, zangvogels die in de herfst naar het zuiden trekken, op in buitenvolières. In het najaar liet hij de lampen steeds langer aan, alsof het weer lente werd. Tegen half december begonnen de vogels paringsliedjes te kwinkeleren en toen ze midden in de winter werden vrijgelaten, gingen ze op de wieken naar het ijzige noorden. Kennelijk kan via inwendige klokken ook het navigeren gestuurd worden.

Manipulaties met licht blijven ook bij mensen niet zonder gevolgen. Wie een lange periode van alleen maar licht of ononderbroken duisternis meemaakt, raakt gedesoriënteerd in de tijd. De poolreiziger Cook probeerde in de winter van 1909 de dagen bij te houden door de maanstanden te volgen, maar raakte al snel enkele dagen kwijt. De constante duisternis, blijkt uit zijn dagboekaantekeningen, werkte hem en zijn bemanning op de zenuwen: 'De sluier van duisternis die over de wereld buiten met zijn ijzige verlatenheid is gevallen, is ook over de innerlijke wereld van onze zielen gekomen.'

Op een paar plaatsen in De biologische klok kom je bevindingen uit de chronobiologie tegen die raken aan wat je de sociologie van de tijd zou kunnen noemen. Orlock besteedt daar niet veel aandacht aan, wat jammer is, want een van de fascinerendste snijpunten van biologie en sociologie is juist de verhouding tussen de natuurlijke ritmen van inwendige klokken en de tot op zekere hoogte willekeurige schema's van de maatschappelijke tijdregeling.

Na de Franse Revolutie is geprobeerd de tijd in te delen volgens het decimale stelsel. Decimale tijd zou - net zoals dat bij gewichten en ruimtelijke maten het geval is - grote rekenkundige voordelen hebben. De republikeinse maand werd verdeeld in drie decaden (waarvan de laatste een rustdag was), de dag in tien uur, het uur in honderd minuten, de minuut in honderd seconden. Deze hervorming was niet alleen een poging tot rationalisering, maar ook een uitdrukking van de macht die het nieuwe regime kon uitoefenen: via kalender en klok heerste men immers ook over rustdagen en werktijd. Lang heeft het nieuwe tijdregime het niet volgehouden: in 1806 gaf Napoleon het Franse volk de gregoriaanse kalender terug en kregen wijzerplaten weer hun vertrouwde twaalftallige gedaante.

Men kan in Napoleons besluit opnieuw de uitdrukking van politieke macht zien, maar misschien moeten we ook rekening houden met biologische factoren. Dat inwendige klokken zich kunnen aanpassen, betekent niet dat ze volledig naar willekeur kunnen worden afgesteld. Hun cycli hebben bepaalde voorkeurslengten. De twee belangrijkste voorkeurslengten zijn 'uren' van zestig en van negentig minuten. Voor sommige hormonale cycli heeft de biologische dag vierentwintig uren van zestig minuten. De slaap kent betrekkelijk constante cycli van negentig minuten. Overdag zijn er 'uren' van negentig minuten als het op eetlust, activiteit, concentratievermogen en pijngevoeligheid aankomt.

Bij andere zoogdieren hebben deze 'uren' andere lengten, variërend, lijkt het, met lichaamsomvang: katten dertig minuten, apen vijfenveertig, olifanten honderdtwintig minuten. Elk van deze cycluslengten laat zich gemakkelijk optellen tot de vierentwintig uren van een etmaal. Decimale tijd, hoe efficiënt die uit rekenkundig oogpunt ook mag zijn, is biologisch weinig plausibel. Biologische klokken tikken hardnekkig in de zestallige ritmen waarin de Babyloniërs de tijd verdeelden.

Waar het ritme van het maatschappelijk leven afwijkt van natuurlijke cycli kunnen moeilijkheden ontstaan. Wie nachtdiensten moet draaien, tegen de cyclus van de zon in, bouwt meestal een slaapschuld op. Als die nachtdiensten vaak voorkomen, begint men met zowel het dagritme als het nachtritme uit de pas te lopen, een toestand van desynchronisatie die wel 'industriële jet lag' is genoemd. Ochtendmensen hebben daar het meeste last van: de ideale ploegendienstwerker is een avondmens van rond de dertig. Werknemers die veertig of vijftig zijn, krijgen vaak klachten, ook als ze deze diensten al meer dan tien jaar draaien.

0 EN ANDERE inbreuk op natuurlijke cycli is het passeren van tijdzones. Wie naar het westen vliegt laat de wijzers van de maatschappelijke klok langzamer draaien of zelfs terugdraaien, terwijl de inwendige klokken onverstoorbaar doortikken. Erger nog - in termen van klachten - is een reis naar het oosten, waarbij men het gevoel heeft uren te verliezen: het is daar immers later. Waar de zomertijd, met een verschil van maar één uur, al een milde vorm van desoriëntatie veroorzaakt, is een sprong van zes uur of meer nauwelijks mogelijk zonder tijdelijke schade aan lijf en ziel. De stoornissen in spijsvertering, slaap, concentratie, afweer, stemming en geheugen bewijzen dat men niet ongestraft tegen de wijzers van de klok in kan leven. Remedies zijn er nauwelijks, al kan men proberen zo veel mogelijk te profiteren van de natuurlijke 'gelijkzetter' van de biologische klok: daglicht. De laatste paar jaar zijn ook met het hormoon melatonine veelbelovende resultaten geboekt.

Lezing van De biologische klok over wat er zoal tikt in de organische machinerie van ons lijf, roept onweerstaanbaar de associatie op met het Poème symphonique van de Hongaar Ligeti, het 'concert voor metronomen'. Op het podium: honderd metronomen, in orkestopstelling. Ze houden elk hun eigen tempo aan: sommige slaan de maat met korte fanatieke tikken, bij andere is het gewicht ver naar boven geschoven en zwaait het staafje statig heen en weer. Bij het begin van het concert hoor je een hectisch getik en geklik, maar gaandeweg vallen steeds meer metronomen stil en hoor je alleen nog de tikken van de langzaamste exemplaren. In de opkomende stilte slaat uiteindelijk nog maar één metronoom de maat bij een onhoorbare melodie.

Het slot van dit concert rijmt op wat er tegen het einde van het leven gebeurt met onze inwendige klokken: vlak voor we sterven - weten artsen en verpleegkundigen - vallen de inwendige ritmen weg, verdwijnen maat en cadans uit hartslag en ademhaling, en begint een ongemarkeerd zweven door de tijd. Misschien is de hier en daar nog gerespecteerde traditie om na een sterfgeval de klokken stil te zetten de mooiste uitdrukking van de gedachte dat voor iemand de tijd heeft opgehouden te bestaan.

Douwe Draaisma

Carol Orlock: De biologische klok

De Brink; ¿ 39,90.

ISBN 90 21672 413 3.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden