Leistungsbereitschaft und vegetative Umstellung im Menstruationsrhythmus

Int. Z. angew. Physiol. 27, 266--282 (1969)

Leistungsbereitschaft und vegetative Umstellung im Menstruationsrhythmus

Die cyclischen Schwankungen der Reaktionszeit

GUNTHER I~ILDEBRANDT u n d ANNETTE WITZENRATH

Institut fiir Arbeitsphysiologie und Rehabilitatlonsforschung der Universit~t Mar- burg a. d. Lahn, AulBenstelle Lichtenau (Direktor: Prof. Dr. G. HILDEBRANDT)

Eingegangen am 12. M~rz 1969

Psychic Per/ormance and Vegetative Changes in Menstrual Rhythm

Gycliv Variations in Reaction Time

Summary. In two groups of 13 and 24 female subjects aged 18 to 25, the simple reaction time to an optical and an acoustical signal was measured every day for at least 5 weeks. Moreover, in the acoustically tested subjects, the pulse rate was observed twice a week. The duration of menstrual cycles varied from 20 to 34 days. If the data are synchronized over the starting day of menstruation, the average reaction time during the follicle phase (postmenstrual phase) is found to be significantly shorter than during the corpns-luteum phase (premenstrual phase), in both the optically and the acoustically tested group. This difference in the levels increased with increasing differences in the mean pulse rate between the two halves of the menstrual cycle. 68% of the individual reaction-time maxima occurred during the corpus-luteum phase, and 81~ of the reaction-time minima occurred during the follicle phase. The individual position of the maximum and the minimum of both the reaction time and pulse rate was also significantly correlated with the length of the menstrual cycle, on an average both phase points shifting about 4 days of the cycle per day of change in the length of the cycle. The results obtained possibly account for the previous conflicting findings about the optimal phase of efficiency and performance during the menstrual cycle. The provable relation between the phase position of cyclic oscillations in different functions and the duration of the menstrual cycle is ascribed to the fact that the menstrual cycle comprises at least two different oscil- lating systems, which are unipolarly coupled. While the leading system (Zeitgeber) determines the effective period duration of the menstrual rhythm, the depending system keeps a fixed frequency of its own. On this assumption, deviations of the Zeitgeber-frequency from the intrinsic frequency of the dependent systems cause phase-angle differences between the two systems.

Key-Words: Menstrual Rhythm - - Psychic Performance - - Reaction Time - - Pulse Rate - - Phase-anglo differences.

Zusammen/assung. Bei zwei Gruppen yon 13 bzw. 24 weiblichen Probanden im Alter yon 18 his 25 Jahren wurde die einfaohe Reaktionszeit auf ein optisches bzw.

Vegetative Umstellung im Menstruationsrhythmus 267

akustisches Signal t~glieh fiber mindestens 5 Wochen gemessen. Bei den akustischen Untersuchungen wurde aul~erdem die Pulsfrequenz zweimal w6ehentlieh kontrolliert. Die Periodendauer der Menstruationseyclen variierte zwischen 20 und 34 Tagen. Bei Synchronisation der MeBwerte fiber dem Tag des Menstruationsbeginns land sich im Mitre1 sowohl bei der optisch als auch bei der akustisch untersuchten Gruppe w~hrend der Follikelphase eine signifikant kiirzere Reaktionszeit als wiih- rend der Corpus luteum-Phase. Diese Niveaudifferenz war im Einzelfall um so gr61~er, je gr61~er der mittlere Unterschied der Pulsfrequenz zwischen den beiden Cyclush~lften war. 68O/o der individuellen Reaktionszeitmaxima lagen in der Corpus luteum-Phase, 81~ der Minima in der Follikelphase. Die Lage des Maximums und Minimums war bei der Reaktionszeit wie auch bei der Pulsfrequenz signifikant yon der individuellen Cyclusdauer abh~ngig, wobei beide Phasen im Durchschnitt pro Tag Cyclusdauer um etwa 4 Tage im Menstruationseyclus versehoben wurden. Die Befunde erkl~ren die bisher uneinheitlichen Angaben fiber die zeitliche Lage des Optimums der Leistungsf~higkeit bzw. Leistungsbereitschaft im Menstruations- cyclus. Die gefundene Abh~ngigkeit der Phasenlage menstruationsrhythmischer Funktionsschwankungen yon der Cyclusdauer wird darauf zurfickgeffihrt, dal~ der Menstruationsrhy~hmus mindestens zwei unipolar gekoppelte spontan-rhy~hmische Systeme umfal~t, yon denen das ffihrende (Zeitgeber-)System die effektive Cyelus- dauer bestimmt, das abh~ngige System eine relativ lest fixierte Eigenfrequenz besitzt. Abweichungen der Zeitgeberfrequenz yon der Eigenfrequenz des abh~ngigen Systems ffihren dabei zu Phasendifferenzen.

S~hliisselwSrter: Menstruationsrhythmus - - Leistungsbereitschaft - - Reaktions- zeit - - Pu]sfrequenz - - Phasendifferenzen.

Einleitung

Es ist immer noch nicht hinreichend gekl~rt, inwieweit bei der Be- urteilung der Leistungs- und Reaktionsfi~higkeit der F rau die physiologischen Umstel lungen des Organismus im Menstruationscyclus berficksichtigt werden m/issen. Die Li tera tur enthi~lt eine verwirrende Ffille yon sich widersprechenden Befunden und Meinungen.

Besonders im ~lteren Schrff t tum galt das Haupt interesse den m6g- lichen Einschr~nkungen w~hrend der Menstruat ion selbst. Die zahlreichen Mitteilungen fiber eine H~ufung psychischer Alterat ionen und deren Folgen zu diesem Zei tpunkt (Literatur-~Jbersichten s. B m K M A Y ~ u. WInChER, 1951 ; I-IAVS]~, 1960) konnten durch neuere Untersuchungen teilweise best~tigt werden (D6~x~o, 1958 a). Die umfangreichen Beobaeh- tungen fiber die Schwankungen der Leistungsf~higkeit, insbesondere beim Frauenspor t , haben aber ergeben, dal] die Leis tungsminderungen w~h- rend der ~r selbst wesentlich seltener als erwartet und sogar weniger h~ufig als in der pr~menstruellen Phase sind ( R ~ o ~ , 1928; BAUS~NWEIN, 1954; NOACK, 1954, 1956; P~OKOP, 1959; D6DE~L~n% 1960 ; I-IOSE~aA~N, 1960 ; ZAXlA~IEVA, 1967). Untersuchungen yon Lei- stungsf~higkeit, Zuverl~ssigkeit und Absen~ismus der F rau im indnstriel- len Arbeitseinsatz haben die Vermutung menstrueller Schwankungen nicht best~tigen kSnnen (S~IIT~, 1950 a, b).

268 G. HILDEBRAI~DT und A. WITZENRATH:

Die Aufdeekung der phasisehen Umstellungen des vegetativen Gesamt- systems im Menstruationsrhythmus (Literatur-l~bersiehten s. A~TN]~R, 1954 a, b; HAVSER, i960; ]=[ILDEBRANDT, 1962 a) hat das Interesse an den Auswirkungen der ,,kritisehen Tage" auf den Gesamtablauf des Genital- eyelus mit seinem kSrperliehen und psychischen Funktionswandel aus- gedehnt. Es besteht weitgehende Ubereinstimmung darin, dab Corpus luteum-Phase und Follikelphase in vieler Hinsicht, zumindest theoretiseh, untersehiedliehe Voraussetzungen ffir Leistungs- und Reaktionsf~higkeit bieten. Daffir spreehen schon die nachgewiesenen Wirkungen der die be]den Cyelusphasen beherrschenden Hormone auf extragenitale Funk- tionen (DSR~G, 1948; W]~G~UPT, ]950; SCHLSSS]~, 1955; KLAVS u. NOACK, 1961 ; u. a.).

Um so verwirrender ]st es, dab die praktisehen Erfahrungen und Mel~ergebnisse bisher uneinheitlieh und widersprfiehlieh geblieben sind. In einer neueren Zusammenstellung folgerten KLAus u. NoAc~: (1961) aus vielseitigen Untersuehungen kSrperlicher und sensumotoriseher Funk- tionsleistungen, daB das Leistungsoptimum der Frau in der Follikel- phase, das Minimum in der Corpus luteum-Phase liegt, und zahlreiche weitere Autoren sind zu der gleiehen Me]hung gekommen (BRBHM, 1953, 1956 ; EIDNEIr 1953 ; I)OR~r 1959 ; HOSEMAN~r 1960 ; BACH, 1968). Dem- gegenfiber verlegt jedoeh P~OKOr (1959) weiterhin das Maximum der Leistungsf/~higkeit in den Bereieh zwischen dem 14. und 24. Tag des Cyclus, also in die Corpus luteum-Phase, und das Leistungsminimum kurz vor den Menstruationsbeginn, in unmittelbarem Zusammenhang mit der bier stattfindenden hormonalen Umstellung. Allen Untersuehun- gen gemeinsam ist lediglieh die Erfahrung, dab Ausnahmen yon der auf- gestellten Regel in teflweise betr/ichtlichem Umfange vorkommen.

Reaktionszeitmessungen zur Beurteilung yon Schwankungen der psychischen Leistungsbereitschaft im Menstruationscyelns sind bisher yon HUBERT (1934) und DORrtcG (1954) unternommen worden. Be]de Antoren konnten, wenn auch mit sehr unterschiedlichem methodischen Aufwand, fibereinstimmend keine systematisehen Ver/~nderungen finden und zogen daraus den SehluB, dab der Cyelus, und speziell auch die Menstruation selbst, be] gesunden Frauen nicht zu Beeintrs der psyehischen Leistungen fiihren.

l~aehdem heute zahlreiche Befunde dariiber vorliegen, daI~ die Reak- tionsgeschwindigkeit yon spontanen wie reaktiven Umstellungen des vegetativen Systems stark beeinfluBt wird (Literatur-~bersicht s. E~GBL u. ttILDEBRA~DT, 1969), SO dab sie sogar als einfacher Indicator ffir vegetative Tonusschwankungen verwendet werden kann (Gnn-LK]~ U. Mitarb., 1961; I-IrLI)EB~A~I)T U. GBHLKEN, 1961; HrLDv,~ANDT, 1962e; ENGEL U. Mitarb., 1963), sehien es erforderlieh, das Verhalten der Reak- tionszeit im Menstruationseyelus erneut zu priifen.


Methodik In den Monaten Mai bis Dezember wurde bei 37 Schfilerinnen einer Kranken-

gymnastikschule im Alter yon 18 bis 25 Jahren fiber eine Zeitspanne von mindestens 5 bzw. 6 Woehen t~glich (aul~er samstags uncl sonntags) die Reaktionszeit auf ein optisches bzw. akustisehes Signal gemessen. 13 Schiilerinnen wurden mit optisehem Signal untersueht. Dieses bestand im Aufleuehten einer Glfihlampe (40 W) in 50 cm Entfernung. Die Messungen fanden morgens zwischen 7 und 8 Uhr bei ged~mpftem Tageslicht nach gleichbleibender Adaptationszeit start. Bei 24 Sehiilerinnen wurde die Reaktionszeit auf akustisches Signal bestimmt, und zwar bei 11 von ihnen morgens zwischen 7 und 8 Uhr, bei den fibrigen 13 zwisehen 13 und 14 Uhr. Es wurde ein Summerton mittlerer TonhShe und Lautst~rke in 80 cm Abstand geboten. Aul~erdem wurde in dieser Gruppe zweimal wSchentlich die Pu]sfrequenz im Sitzen durch Ausz~hlung fiber �89 rain bestimmt.

Die Reaktion bestand im Niederdrficken einer Morsetaste. Ein Vorsig~aal wurde nicht gegeben. Die Versuchspersonen sal3en bequem an einem Tisch. ]~eide Unter- arme waren aufgelegt, der Zeigefinger ruhte leicht auf der Taste. Die Zeit vom Si- gnaleinfall bis zum Beginn des Niederdrfickens der T~ste wurde in der bereits yon E~G~L (1963) beschriebenen Anordnung mit einer elektrischen Kurzzeituhr (Herst. : Fa. Jaquet, Basel) gemessen. Die Sch~tzgenauigkeit der Ablesung betrug 1 msee. Naeh drei bis vier ~bungsreaktionen wurden je 12 Signale in unregelm~l~igen Ab- sti~nden yon 5 bis 10 see dargeboten. Bei offensichtlieher Reizantezipation oder Ablenkung durch stSrende Ger~usche, die wegen der Lage der Untersuchungsr~ume nieht vSllig vermeidbar waren, wurden die Messungen nicht gewertet.

Weiterhin wurden zur Verminderung yon Extremvarianten der jeweils hSchste und niedrigste Mel~wert ausgeschaltet. Die aus den 10 verbleibenden Einzelwerten gebildeten Mittelwerte jeder Untersuehung wurden in Prozent des individuellen Gesamtmittelwertes umgerechnet. Dazu blieben wegen des zu beobachtenden ~bungsanstieges der Reaktionsgesehwindigkeit bei den optischen Untersuchungen die ersten 7 Tage, bei den akustisehen die ersten 14 Tage unberficksichtigt. Ffir ausgefallene Untersuchungstage wurden interpolierte Werte eingesetzt, bei den akustischen Untersuehungen an 30%, bei den optischen an 17% der Tage des Beobachtungszeitraums. Bei diesem Vorgehen betrug die mittlere Reaktionszeit aller Versuchspersonen auf das optische Signal 158 msee, auf das akustisehe Signal 126 msee. Diese methodische Differenz entsprich~ allgemeiner Erfahrung (Literatur- Ubersichten s. WOODWORTH, 1960; ENGEL, 1963).

Da sich die ~essungen fiber mindestens 5 bzw. 6 Wochen erstreckten, fiel in jedem Fall mindestens ein Menstruationstermin in die Beobachtungszeit. Cyelus- stSrungen wurden anamnestiseh nieht angegeben, doeh bestand eine betr~chtliche Streubreite der Cyclusl~ngen, die in der Tabelle zusammengestellt sind. Die Werte beziehen sich jeweils auf denjenigen Cyclus, der durch den letzten Menstru~tions- termin innerhalb der Beobachtungszeit beendet wurde.

Tabelle H~iufigbeitsverteilung der Lgnge des Menstruationscyclus bei allen 37 Versuchspersonen

Cyelusdauer in Tagen

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 ~ i t t e l -n wert

Optisch 4 1 1 4 2 1 27,3 13

Akustisch 1 1 3 1 2 2 7 3 2 1 1 27,3 24

270 G. I-~ILDEBRANDT Lind ~. WlTZEI~RATH:

Zur Synchronisation der Ergebnisse wurde vom 1. Tag der beobachteten Men- struation ausgegangen. Fielen zwei Termine in die Beobachtungszeit, so wurde der zweite gewghlt. Um diesen Stichtag wurden jeweils 14 vorangehende (Corpus luteum-Phase) und 14 nachfolgende Tage (Follikelphase) angeordnet. Wo die beiden Phasen nicht vol]sts erfaBt waren, wurden die fehlenden Tage durch l~bernahme yon Werten aus dem folgenden oder vorhergehenden Cyelus gems der Annahme erggnzt, dal3 der Owflationstermin auf den 15. Tag des Cyclus gefallen war bzw. die Dauer der Corpus luteum-Phase 14 Tage betrug. Auf fortlaufende Basaltemperatur- messungen mul~te verzichtet werden, so dal~ eine individuelle Festlegung des Ovn- lationstermins sowie die Aussehaltung anovulatoriseher CycIen, wie sie yon D6~INa (1951) gefordert wurde, nicht mSglieh war. In der Praxis gilt aueh im allgemeinen der Blutungsbeginn als Indicator fiir den Menstruationseyelus.

Ergebnisse

In Abb. 1 sind die mitt leren Verl~ufe der Reaktionszeiten auf optisches und akustisehes Signal sowie das mittlere Verhalten der Pals- frequenz bei der akustiseh untersuchten Gruppe in den beiden Phasen des Menstruationscyclus dargestellt. Alle drei Kurven verhalten sich prinzipiell gleieh: In den 14 Tagen vor Menstruationsbeginn (M) liegen die Tagesmittelwerte fast ansschlieBlieh hSher als das durchsehnittliche individuelle Gesamtmit tel ( ~ 100%), im Bereieh des Menstruations- termins fallen sic deu~Hch darunter ab und steigen dann erst gegen Ende der Follikelphase wieder an und dariiber hinaus. Zudem st immen die beiden Reaktionszeitkurven, obwohl sie yon verschiedenen Personengruppen stammen, auch in Einzelheiten ihrer Verlaufsform iiberein.

Die Unterschiede der Reaktionszeiten zwisehen Corpus luteum-Phase und Follikelphase sind mit beiden lgeizqualit~ten statistisch signifikant- und zwar sowohl beim Vergleich der maximalen und minimalen Tages, mittelwerte als aueh bei Wertung des mitt leren Niveaus der beiden Cyclush~lften (gestrichelte tIorizontalen; Niveaudifferenz optiseh p < 0,001, akustisch p < 0,05). Allerdings ist die Amplitude der eyclischen Ver~nderung bei den optisehen Untersuehungen im Durehschnitt doppelt so grol~ wie bei akustischer Reizgebung. I)ieser Unterschied ist aber nieht methodisch bedingt. Bereehnet man ns die Niveaudifferenzen zwisehen beiden Phasen fiir jeden Einzelfall, so sind ihre Verteilungs- bereiehe bei beiden Untersuchungsgruppen nahezu die gleiehen, lediglieh die Verteflungsformen unterseheiden sieh und bedingen die Differenz der Gruppenmittel . Es ist daher zu vermuten, dal~ fiberwiegend Individual- faktoren ffir den Gruppenunterschied verantwortlich sind.

Dabei interessierte zuns die Frage, inwieweit diese individuellen Unterschiede mit dem AusmaB der vegetat iven Umstellungen zwischen den beiden Cyelush/ilften in Zusammenhang stehen. Wit nntersuehten daher in der Gruppe mit akustischer Reizgebung, in welcher aneh das Pulsfrequenzverhalten kontrolliert war, die Beziehung der individuellen


105~- lO4~ 1031- I0~ .. 101[ "I 98 97 9E 9~ 94 o/o t I i I I 1

103 102 101 100 9s .98 gJ

103 102 101 100 99 98

OPTI SCH n=13

1;1

t I P f I I

J • ~ AKUSTISCH J "f A T I n=24 -r!

�9 1 ' [ I 1 i ,

~ PU LSFREQUENZ

97, ~ , , , -14-12-10-8 -6 -�88 -2 M +2~4 +6 +8 +1042+14

Tage

Abb. 1. ZY[ittlerer Verlauf der optischen Reaktionszeit bei 13 Versuchspersonen (oben) sowie der akustischen Reaktionszeit und Pulsfrequenz yon 24 Versuchs- personen (unten) in den beiden H~lften des Menstruationscyclus bei Synchronisation fiber dem Tag des Menstruationsbeginns (M). Die Klammern geben den Bereich des mittleren Fehlers der Mittelwerte an, die gestriehelten Horizontalen das mittlere Niveau der Me6werte in den Cyclush~lften. Ordinaten in Prozent der mittleren

individuellen Gesamtmittelwerte

Fig. 1. Mean course of the reaction time ~o a light signal (upper curve) and to sn acoustical signal (middle curve) during the menstrual cycle. The individual cycles are synchronized over the first day of menstruation (M). Dashed horizontal lines indicate the mean premenstrua] and postmenstrual niveaus. Brackets indicate standard errors. The bottom curve gives the mean course of pulse rate of the

~eoustieally tested group

Niveaudifferenzen yon Reakt ionszei t und Pulsfrequenz zwisehen Follikel- u n d Corpus lu teum-Phase . Wie Abb. 2 zeigt, ergab sich dabei eine signi- f ikante posit ive Korre la t ion (r = + 0 , 5 2 -F 0,16) in dem Sinne, dab die Reakt ionszei t in der Foll ikelphase u m so stgrker verkiirzt ist, je mehr gleiehzeitig die Pulsfrequenz abfgllt. Mehrere P u n k t e des Feldes liegen

272 G. HILDEBRANDT und A. WITZENRATH:

ARZ % +8 e morgens +6 �9

+4

+2

0 -2 o

-4

-6

f i O j /

/ /

o f / / /

/ o 0 0 o t / O

I D / / �9 �9 l � 9 o 0

/ / I �9 / /

i / o �9 / / / r = + 0.52 -+0.16 -8 --" n=24

- 1 0 - 1 2 - 1 0 - 8 - 6 _/~e ~ ~)+~ +Z +~ § +10 AP%

Abb. 2. Die Abh/s des individuellen Niveauunterschiedes der akustischen Reaktionszeit zwischen Corpus luteum-Phase und Follikelphase (A RZ) yon dem entsprechenden Niveauunterschied der Pulsfrequenz (A P) bei 24 Probandinnen, yon denen 11 morgens zwischen 8 und 9 Uhr, 13 mittags zwisehen 13 und 14 Uhr kontrolliert wurden. Ordinaten- und Abszissenteilung in Prozent des individuellen

Gesamtmittelwertes

Fig. 2. The individual niveau difference of the acoustical reaction time between corpus luteum-phase and follicle phase (A RZ) as a function of the corresponding niveau difference of pulse rate (A P) in 24 subjects. Subjects controlled between

8 &nd 9 a.m. (O) or between i and 2 p.m. (@)

im inversen Bereich, es besteht also auch die M6glichkeit eines paradoxen Verhaltens mi t postmenstrueller Zunahme yon Reaktionszeit und Puls- frequenz. U m auszusehlieBen, dab diesc Korrelation nur dadureh bedingt ist, dab sieh die morgens und mittags untersuchten Probandinnen dieser Gruppe infolge tagesrhythmiseher Einfliisse untersehiedlieh verhielten (vgl. VOIGT U. Mitarb., 1968), wurde die Beziehung aueh ffir beide Teil- gruppen getrennt geprfift. Wie aus Abb. 2 hervorgeht, grit die Korre- lation aber ffir beide Un~ersuehungstermine in gleicher Weise.

Bei der Darstellung der menstruationsrhythmisehen Schwankung der Reaktionszeit im Einzelfall ergaben sich weiterhin in bezug auf die Phasenlage betr/~ehtliche interindividuelle Untersehiede. Abb. 3 zeig~ die tt/~ufigkeitsverteflung der Maxima und Minima der I~e&ktionszeit in den beiden Cyclush~lften bei Zusammenfassung der optisch und akustiseh untersuchten Gruppe. 68% der Maxima fallen in die Corpus lu~eum- Phase, 81% der Minima in die Follikelphase. Innerhalb dieser Phasen konzentrieren sieh die Maxima und Minima aber nicht auf einen be- s t immten Zeitpunkt, sondern sind breit verteilt. Bestenfalls lieBen sich mehrere Vorzugszeitpunkte in beiden Cyclush/s abgrenzen, zumal wenn man die auff&llige Tatsache werten will, d~l~ die hSchsten H&ufig- keitsgipfel in beiden H/s jewefls 8 Tage voneinander entfernt liegen.

Vegetative Umstellung im Menstruationsrhytlunus 273

Corp. fur-Phase FoiL-Phase

:~ 0' -T- -14 12 10 8 6 4 2 M+2 4 6 8 10 12 To.ge

Abb. 3. tIiufigkeitsverteilung der individuellen Maxima und Minima der Reaktions- zeit im Menstruationseyclus yon 37 gesunden Versuehspersonen. M = Tag des

Menstruationsbeginns

Fig. 3. Phase position of the individual maxima and minima of the reaction time of 37 females in the menstrual cycle. M = First day of menstruation

Bei systematischer Priifung, welche Faktoren die Phasenlage der menstruationsrhythmisehen Reaktionszeitsehwankung beeinttussen, ergab sieh, da$ hierbei die individuelle Cyelusdauer yon entseheidender Bedeutung ist. In Abb. 4 sind die mittleren Verliufe der Reaktionszeit im Cyclus ffir drei Gruppen dargestellt, die aus dem Gesamtkollektiv naeh MaBgabe tier individuellen Linge des erfaf ten Menstruationseyelus aufgeteilt wurden (vgl. Tabelle). Vergleieht man die Kurven mit den mittleren Reaktionszeitverl~ufen in Abb. 1, insbesondere mit der zahlen- mil~ig fiberwiegenden akustiseh untersuehten Gruppe, so f/~llt zun/~ehst auf, dal3 die Amplituden der mittleren Reaktionszeitsehwankung bei Aufgliederung naeh der Cyelusdauer betr/~ehthch anwaehsen. Dies wird verst~ndlich, wenn man zugleieh feststellt, dab die Minima und Maxima der Kurven in Abb. 4 zeitlieh stark voneinander abweiehen. So liegt alas Maximum der Reaktionszeit in der Gruppe mit kurzen Cyelen (unter 27 Tage) in der zweiten Halfte der Corpus luteum-Phase, bei langen Cyelen (fiber 29 Tage) dagegen bereits gegen Ende der Follikelphase. Das Reaktionszeitminimum liegt bei dieser Gruppe zu Beginn der Folli- kelphase, bei den kurzen Cyclen dagegen erst am Ende der Follikelphase, bei Berfieksiehtigung der grSSeren zeitlichen Konstanz der Corpus luteum-Phase (K•Avs, 1943; D6•nr 1951) sogar erst zum Zeitpunkt des Follikelsprungs. Bei der mittleren Gruppe mit ,,normaler" Cyelus- dauer (vgl. KOtt-NE, 1968) finden sich Maximum und Minimum in ent- spreehend mittleren Positionen.

Die Beziehungen zwischen individueller Cyclusdauer und zeitHeher Lage yon Maximum und Minimum der Reaktionszeit im Menstruations- eyelus sind in Abb. 5 n/s dargestellt. Dazu wurde der durehsehnittliche Cyclus auf der Abszisse in Zeitklassen yon je 4 Tagen unterteilt und in diesen jeweils die mittlere Cyelusdauer derjenigen Probandinnen errech-

20 In t . Z. angew. Physiol. , Bd. 27

274 G. HILD]~BRANDT und A. WITZENRATH:

% 108

lO6-

104

102

loo ili;. 1-

98"

96

104

102

_._ I I r 100 • ~ , ~

98

96

102

100

98

96

94

<27 TAGE n=13

. T

44-]2 40 -8 -6 -4 -2 M *2 *4 *6 *8 *]0*]2*]4 Tage

Abb. 4. Mittlerer Verlauf der Reaktionszeit auf optischen oder akustischen Reiz im 1Kenstruationseyclus in drei Gruppen mit unterschiedlicher Cyclusdauer. Syn- chronisation fiber dem Tag des Menstruationsbeginns (M). Die Klammern geben den Bereich des mittleren Fehlers der Mittelwerte an. Ordinaten in Prozent der mittleren individuellen Gesamtmittelwert~. Zur Vereinfaehung wurde bei der

Abszissenteilung nut die mittlere Cyclusdauer beriicksichtigt

Fig. 4. l~Iean course of the reaction time during the menstrual cycle in three groups with different cycle duration. The individual cycles are synchronized over the first

day of menstruation (M). Brackets indicate the range of standard errors

net , deren Reak t ionsze i tmax imum bzw. - m i n i m u m in diesen Zeitabschnit~ fiel. Es wird deutlich, wie mi~ zunehmender Cyclusdauer Max imum u n d Min imum im Cyclus vorverlegt werden u n d umgekehrt . Die Abh~ngigkei t

Vegetative Umstcllung im Menstruafionsrhythmus 275

Corp. lut. - Phase Foil.- Phase Corp. lut.- Phase FoiL-Phase

341 3 4 10 ? 7 4 2 n=37 Tage 32 Maxima.

~ 28 g -

26

24

22 Minima,

n=37 4 2 21 t I I I I I I I § ,,v +1 +t .1

i -12-10-8-6-4 -2 M+2+4+6 +8+10+12 14-12-10-8-6-4 -2 M 2 4 .6 8 10 12 .4 Tage

Abb. 5. Beziehungen zwischen individne]ler Oyclusdaucr (Mitte]werte in Zeitklassen yon 4 Tagen) und zeitlicher Lage yon Minimum und Maximum der Reaktionszeit im ~enstruationseyclus bei 37 gesunden Versuchspersonen, die mit optischer oder akustischer Reizgebung untersucht wurden. Die Klammern geben den Bereich des mittleren Fehlers der ]Kittelwerte an. Zur Vereinfachung wurde bei der Abszissen- teilung nur die mittlere Cyclusdauer beriicksichtigt. Fiir die Synchronisation der

Abszisscn war wiederum der Tag des 1Kenstruationsbcginns (M) maBgebend

Fig. 5. Correlation between the individual duration of menstrual cycle and the phase position of the minimum and maximum of the reaction time in the menstrual

cycle. 37 females. Brackets indicate standard errors

des Minimums ist dabei zwar merklieh strenger (Korrelationskoeffizient r = - - 0 , 4 9 ; p < 0,005), doch ist die Zunahme der Cyclusdauer mit frfiherem Einfall des Maximums der Reaktionszeit gleichfalls statistiseh zu siehern (Korrelationskoeffizient r = - -0 ,39 ; p < 0,025). DaB dabei der durehsehnittliehe Abstand zwischen Maximum und Minimum kon- stant bleibt, wie die parallele Anordnung der eingezeichneten mittleren Regressionsgeraden unterstellt, ist allerdings nieh~ wahrscheinlich. Mit groBer Sicherheit kann dagegen aus den Befunden geschlossen werden, dab die signifikanten Beziehungen zwisehen Phasenlage und Gesamt- periodendauer menstruationsrhythmiseher Schwankungen nieht auto- matischer Natur sind. Aus der S~eilhei~ der Regressionsgeraden ist n~m- lieh abzulesen, dab die Phasenversehiebung pro Tag Cyelusdauer nicht gleiehfalls einen Tag, sondern etwa das Vierfaehe betr~gt.

Die geschilderten Beziehungen gelten offenbar nicht nur fiir die men- struafionsrhythmische Schwankung der Reaktionsgesehwindigkeit, sondern aueh fiir die vegetativen Umstellungen im Cyclus. Dies zeigt Abb. 6 am Verhalten der Pulsfrequenz in der akustisch untersuchten Personen- gruppe. Obwohl hier die Messungen in grSBeren Abst~nden durehgeffihrb

20*

276 G. HILDEBR~DT und A. WITZENRATII:

104U ~ <27 TAGE 1~ I / - '~ n=S ! lO2rl / lOql / 1 0 0 ~

99 I /

102 i- 101~" = 100~-- 99-- 98 %

103 ~ ~ 102 :~29 TAGE / 101 " 100 99 98 97 96 95

-144240-8-6 -4 -2 M +2§ *6 *8 §247247 Tage

Abb. 6. Mittlerer Verlauf der Pulsfrequenz im t~enstruationseyclus bei den 24 mit akus~ischer Reizgebung untersuchten Probandinnen in drei Gruppen mit unterschiedlicher Cyclusdauer. Synchronisation fiber dem Tag des Menstruationsbeginns (M) ; zur Vereinfaehung wurde bei der Abszissenteflung nur die mittlere Cyclusdauer berficksichtigt. Ordinaten in Prozent der mittleren individuellen Gesamtmittelwerte.

Die Kurven sind durch fibergreifende Fiinfermittelung einmal gegl~ttet

Fig. 6. Mean course of pulse rate during the menstrual cycle. Three groups with different cycle duration (eft Fig. 4)

wurden und daher zur t/~gliehen Mittelwertbildung in erhebliehem Urn- range Interpolat ionen notwendig waren, s t immen die (gegls Mit- telwertkurven der Pulsfrequenz in den drei Gruppen mit unterschiedlicher Cyclusdauer in den wesentlichen Merkmalen der Phasenversehiebung vSllig mi t den Kurven der Abb. 4 fiberein.

Bemerkenswert ist fiberdies die Tatsache, dag such in den Puls- frequenzkurven dem H a u p t m a x i m u m jeder Gruppe ein mehr oder weniger s tark ausgebildetes Nebenmaximum im Abstand von etwa 10 Tagen nachfolgt. Dies ist ~uch in den Reaktionszeitverl/~ufen der Abb. 4 deut- lieh erkennbar. MSglicherweise handelt es sich hier um den Ausdruck


einer ged~mpft abklingenden reaktiven Periodik (HILDEBRANDT, 1962 a, b). Ihre Bedeutung im Rahmen der Menstruationsrhytbmik miiBte aber noeh n/~her untersueht werden.

Bespreehung der Ergebnisse

Der yon uns mit optischer und akustischer Reaktionszeitmessung an zwei versehiedenen Probandengruppen geffihrte Naehweis, dal~ die psychische Leistungsbereitschaft der Frau menstruationsrhythmischen Sehwankungen unterliegt, widerlegt die an relativ kleinem Material gewonnenen Ergebnisse yon ttlIBERT (1934) und DSI~I~G (1954). Welm man den Umfang der am Menstruationscyclus betefligten Funktions- umstellungen in ]3etraeht zieht (Literatur-~3bersiehten s. BmXMAY~I~ U. WlN~ER, 1951 ; AI~XEI~, 1954a, b; AI~TI~ER U. TVLZER, 1959; HAUS~R, 1960; HILI)V~BI~AlCI)T, 1962a), erscheint dieses Resultat aueh theoretiseh befriedigender, zumal die Reaktionszeit auch an anderen rhythmischen Vorgi~ngen, die mit vegetativen Umstellungen einhergehen, beteiligt ist (Literatur-Ubersicht s. EXGv.L U. HILI)WBRANDT, 1969). Der Verzicht auf Basaltemperaturmessungen stellt trotz der MSgliehkeit anovulatoriseher Cyclen (WEG~tAIIeT, 1950; DSI~ING, 1951, 1958b) unser Ergebnis nieht in Frage, zumal bei der akustiseh untersuehten Gruppe der Cyclus nieht allein am Blutungstermin, sondern aueh am Pulsfrequenzverlauf kontrolliert wurde, wobei sieh ein typisehes Verhalten dargestellt hat (vgl. BRIniest, 1953, 1956; DO1~IXG u. FEVSTEI~, 1953). Immerhin mul3 einschr/~nkend beaehtet werden, dab die Phasenbestimmung mit zunehmen- dem Abstand vom synehronisierten Menstruationstermin unsicherer wird. Dies gilt in st/~rkerem Mal~e fiir die Follikelphase, da die Dauer der Cor- pus luteum-Phase wesentlieh konstanter ist (Kxavs, 1943; DSl~I~O, 1951).

In praktiseher ttinsicht scheint uns an unseren Ergebnissen vor allem die grol3e Variationsbreite in der Phasenlage der eyelischen Reaktions- zeitsehwankungen beaehtenswer~. Wir haben zwar auch bei synchronisierter Darstellung im Gruppenmittel eine signifikante Amplitude der Reaktionszeitschwankung naehweisen kSnnen, die im Einzeffall tats~eh- lieh vorhandenen Amphtuden werden aber dureh die Phasenversehie- bungen so stark nivelliert, dal~ sich zwangsl/~ufig eine Unterseh/~tzung der Leistungsschwankungen ergibt. Unter Umst~nden kSnnte sieh bei synchronisierter Zusammenfassung, wie sie besonders yon DSRII~G (1951) inauguriert wurde, aueh einmal eine vSllige Aufhebung der individuellen Sehwankungen ergeben. Dies scheint aueh der Grund fiir das negative Ergebnis yon HuBE~ (1934) und D6~ING (1954) zu sein. Ein yon DS~r~G (1954) abgebildeter Einzelfall zeigte, durchaus ahnlieh unserem Gruppenmittel, ein signifikantes postmenstruelles Minimum der Reak-

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tionszeit, und HUBnRT (1934) berichtete, dab die oft betriichtlichen Schwankungen der Reaktionszeit zu ganz verschiedenen Zeiten des Men- struationseyclus auftreten.

Die yon uns festgestellten individuellen Amplituden der Reaktions- zeit~nderungen im Menstruationsrhythmus liegen durchschnittlich in der GrSBenordnung tagesrhythmischer Reaktionszeitschwankungen (KLErrMA~ U. Mitarb., 1938; VoIQ~ a. Mitarb., 1968; ENGE~ u. HrLDv.- BRA~DT, 1969), SO daB erwartet werden darf, dab sie tats~chlich prak- tisehe Bedeutung gewinnen kSnnen. Dabei seheinen diejenigen Indivi- duen besonders betroffen zu werden, bei denen auch die Amplitude der vegetativen Umstellungen im Cyclus besonders groB ist (vgl. Abb. 2). Wieweit diese Beziehung gilt, kann nach unseren nur grob orientierenden Pulsfrequenzmessungen noch nieht sicher entschieden werden, zumal auch der Pulsverlauf im Menstruationseyclus unterschiedliehe Phasen- lagen haben kann (vgl. dazu DS~ING u. FEUSTEL, 1953).

Unser Befund, dab die Phasenlage menstruationsrhythmiseher Funk- tionssehwankungen in systematischer Weise yon der individuellen Cyclus- dauer abh~ngt, dfirfte sowohl in praktischer als aueh in theoretischer Hinsieht yon Bedeutung sein. Die Sicherheit dieser Feststellung wird dadurch unterstrichen, dab sich Maximum wie Minimum der l~eaktions- zeit in Abhi~ngigkeit yon der Cyclusdauer etwa parallel verschieben und zugleich aueh ffir die Pulsfrequenzschwankung ein gleiehsinniges Verbal- ten naehweisbar ist. Ein i~hnlicher systematiseher EinfluB der Cyclus- dauer auf die Phasenlage menstruationsrhythmischer Blutdruekschwan- kungen konnte kiirzlich yon ENG~L (1969) nachgewiesen werden.

Auf Grund dieser Beobachtungen scheint es uns mSglich, die bisher so widersprfichliehen Befunde der Literatur fiber die zeitliehe Lage yon Leistungsoptimum und -minimum im NIenstruationscyeins zu verstehen. Aueh diejenigen Autoren, welehe mit verschiedenen Methoden der Lei- stungsprfifung ein geh~uftes Auftreten des Leistungsoptimums iu der Follikelphase gefunden haben (BR~HM, 1953, 1956; ErD~ER, 1953; NOACK, 1954, 1956; DO~N, 1959; HOS~MAN~, 1960; KLAVS U. NOACK, 1961; Z ~ I ~ V A , 1967; BAC~, 1968), haben stets bei einem mehr oder weniger groBen Tefl der Fiille abweichende Verh~ltnisse festgestellt. In diesem Zusammenhang ist h~ufig auch auf die MSglichkeit persSnlicher Leistungsspitzen w~hrend der Menstruation selbst hingewiesen worden (Rv~G~, 1928; BAusn~wEr~, 1954). Alle diese Beobaehtungen, mit EinsehluB derjenigen yon P~OKOP (1959), der das Leistungsmaximum in die Corpus luteum-Phase verlegt, brauchen sich nach unseren Befun- den nieht prinzipiell zu widerspreehen, da sie vermutlich unter Berfiek- sichtigung der individuellen Cyclusdauer systematisch eingeordne~ werden kSnnen. Dementsprechend dfirfte es weder sinnvoll noeh statthaft sein, fiber AusmaB und zeitliehe Ordnung menstruationsrhythmischer


Einflfisse auf Leistungsf/~higkeit oder -bereitschaft Regeln aufzustellen, wenn nicht die individuelle Cyclusdauer in ihrem EinfluB auf die Phasen- lage der cyclisehen Umstellungen beriieksichtigt wird. Damit bedarf aber aueh die Frage der Verantwortungsf/~higkeit der Frau in Abhangig- keit vom Menstruationscyclus einer erneuten ~berprfifung (Literatur- ]~bersicht s. DSRI~G, 1954).

Die weitere Frage, inwieweit auch die Physiologie des Menstruations- rhythmus unter dem Gesichtspunkt einer Korrelation yon Perioden- dauer und Phasenlage neue rhythmologisEhe Aspekte gewimat, bedarf sieher noch wEiterer Untersuehungen. JedEr Versuch, die Abh/~ngigkeit der Phasenlage yon der Periodendauer des Menstruationsrhythmus zu erkl/~ren, muB der Tatsache Reehnung tragen, dab die VersEhiebung der Phasenlage gem/~B Abb. 5 etwa viermal grSBer als die ~nderung der Cyelusdauer ist. Dieser Befund macht es unmSgliEh, die PhasenversEhie- bung lediglieh als automatischen Effekt aufzufassen, der dadurch zu- stande kommt, dab sich mit Ver/~nderung der Cyclusdauer bestimmte Phasenpunkte auf der Zeitachse entsprechend verschieben.

Das tats/~chlich beobachtete Verh/~ltnis yon Phasenverschiebung und ~nderung der Cyelusdauer kann u. E. am ehesten dadurch verst/~ndlich werden, dal~ man davon ausgeht, dab der Menstruationsrhythmus im weiblichen Organismus kein einheitlicher, rhythmisch homogener Vor- gang ist, sondern vielmehr (mindestens zwei) verschiedene Systeme um- faBt, die zwar gekoppelt sind, aber doEh relativ selbst/~ndige spontan- rhythmische Eigenschaften besitzen. Wenn man annimmt, daB eines dieser Systeme als fiihrender (Zeitgeber-)Rhythmus die effektive Pe- riodendauer des Cyclus bestimmt, w/~hrend ein anderes System zwar yon diesem fiihrenden Rhythmus angekoppelt wird, aber eine relativ lest fixierte Eigenfrequenz besitzt, so sind zwisehen den Rhythmen der beiden Systeme Phasendifferenzen zu erwarten, die yon dem Unterschied der Eigenfrequenz beider gekoppelten Systeme abh/~ngig sind. Ein sol- ches Verhalten entspricht den Gesetzen der Schwingungslehre bei der unipolaren Koppelung yon selbsterregten Schwingungen (Asc~oFF u. W]~vE~, 1962; AscHorr, 1967). Verkfirzt der ffihrende Rhythmus seine Periodendauer gegenfiber dem Eigenrhythmus des abh/~ngigen SystEms, so ffihrt dies zu einem wachsenden Phasennachhinken des abh/~ngigen Rhythmus, bis bei Uberschreiten des Mitnahmebereichs eine vSllige Disso- ziation oder eine Neuorientierung in einem anderen Frequenzverh/iltnis erfolgt. Umgekehrt wfirde bei Verlangsamung des ffihrenden Rhythmus gegeniiber der Eigenfrequenz des angekoppelten SystEms ein Phasen- voreilen des abh/~ngigen Rhythmus zu erwarten sein. AscEogF u. W ~ v ~ (1962, 1966), HOfFmAnN (1963) sowie ASC~OFF (1965) haben bereits in Tierexperimenten analoge Vorg/~nge fiir die Circadianrhythmik darstellen kSnnen, indem sic fanden, dab die Phasenlage der circadianen Aktivit/~ts-

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rhythmik bei strenger Lieht-Dunkel-Synehronisation im 24 Std-Tag yon der Abweiohung der Eigenfrequenz (Spontanfrequenz) im ffei laufenden Zustand abhangig ist. Die dabei beobaehteten J~nderungen der Phasen- differenz waren bis zu dreimal grSI3er als die Jxnderungen in der Differenz der Periodendauern.

Im Fall des Menstruationsrhythmus scheint uns die Annahme eines relativ frequenzstabflen abhangigen Systems zwanglos mSglich, wenn man in Betraeht zieht, dab die proliferativen und trophisehen Prozesse an den Erfolgsorganen wesentlich strenger an Eigenzeiten gebunden sind als etwa zentrale Steuerungsvorgange (Busc~B~cK, 1957; vgl. ZtrCKV, R- ~ A ~ , 1949). MSglieherweise ist die friiher als normal angesehene Pe- riodendauer des Menstruationscyolus (vgl. KOHN~, 1968) Yon etwa 28 Tagen die Eigenfrequenz eines abhangigen Systems, zumal TIETZV, (1953) Belege erbraeht hat, die eine Stabilisierung dureh Periodenmulti- plikation eines siebentagigen Grundrhythmus wahrseheinlich machen. Aueh aus unseren Befunden lassen sieh Anhalte daffir gewinnen, dal~ die Phasenversehiebungen in Abh~ngigkeit yon der Cyelusdauer das Ergeb- his einer Abweiehung des fiihrenden Rhythmus yon einer etwa 28tagigen abhs Periode sind. Wie Abb. 4 und 6 zeigen, sind die reaktiven l~berlagerungen im menstruationsrhythmisehen Gang yon Reaktionszeit und Pulsfrequenz bei den Gruppen mit kurzen und langen Cyelen starker ausgepr~gt als bei der mittleren Gruppe mit ,,normaler" Cyclusdauer. Dies spricht daffir, dal] die abhangigen Systeme yon dem fiihrenden Rhythmus mit geringster StSrung angekoppelt werden kSnnen, wenn dessen Periodendauer nahe bei 28 Tagen liegt (vgl. dazu H~D~BRA~D~, 1962a, b).

In der Ihteratur finden sieh zahlreiehe Hinweise dafiir, dal~ Disso- ziationen zwisehen verschiedenen Funktionen vorkommen, die am Men- struationseyclus teilnehmen. So belegte z. ]3. SCHLSSSE~ (1955) die rela- tive Unabhiingigkeit yon Basaltemperatur und Funktionszustand des Endometriums (vgl. aueh DS~I~G, 1958b).

Es k~nn hier noch nicht sicher entsehieden werden, ob die Vorg~nge, die das Verhalten der Reaktionszeit im Menstruationsrhythmus bestim- men, dem fiihrenden oder einem abh~ngigen System angehSren. Das sehr ~hnliehe Verh~lten der Pulsfrequenz sprieht fiir einen engeren Zusam- menhang der Reaktionszeitsehwankung mit der vegetativen Steuerung. Dem wfirde aueh die Riehtung der Phasenversehiebung in Abhangigkeit vonder Cyelusdauer entspreehen. Die systematisehe Untersuehung der Beziehungen zwischen Phasenlage und Periodendauer dfirfte fiberhaupt ein wiehtiger Ansatzpunkt fiir eine n~here rhythmologisehe Analyse des Menstruationsrhythmus sein.


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Leistungsbereitschaft und vegetative Umstellung im Menstruationsrhythmus