Ritme Circadian / Jam Biologis Manusia

Ergonomi berbicara mengenai desain sistem terutama sistem kerja agar sesuai dengan atribut atau karakteristik manusia (fit the job to the man). Salah satu atribut dan karakteristik yang dimiliki manusia adalah adanya ritme circadian di dalam tubuh manusia. Istilah circadian pertama kali diperkenalkan oleh Dr. Franz Halberg, seorang berkebangsaan Jerman pada tahun 1959, untuk menjelaskan terjadinya perubahan fungsi-fungsi tubuh pada diri manusia. Istilah ini berasal dari bahasa latin, circa yang berarti ”sekitar” dan dies yang berarti “satu hari”. Jadi yang disebut circadian adalah perubahan fungsi-fungsi tubuh pada diri manusia yang terjadi dalam satu hari. Karena perubahan fungsi-fungsi tubuh tersebut mengikuti satu ritme tertentu, maka konsep circadian ini lebih dikenal dengan sebutan ritme circadian (circadian rhytm).

Tayyari dan Smith (1997) mendefinisikan ritme circadian sebagai proses-proses yang saling berhubungan yang dialami tubuh untuk menyesuaikan dengan perubahan waktu selama 24 jam. Senada dengan definisi tersebut, Rosa dan Colligan (1997) mendefinisikan ritme circadian sebagai suatu ritme tubuh yang ”ups” dan ”down” yang secara teratur dalam rentang waktu kurang lebih 24 jam. Fungsi-fungsi tubuh yang dimaksud antara lain suhu badan, tingkat metabolisme, kesiagaan, detak jantung, tekanan darah, pola tidur-bangun, kemampuan mental, dan komposisi kimia tertentu pada tubuh. Fungsi-fungsi tubuh tersebut akan meningkat atau sangat aktif pada siang hari tetapi akan menurun atau tidak aktif pada malam hari atau sebaliknya. Masa selama siang hari disebut sebagai fase ergotropic dimana kinerja manusia berada pada puncaknya, sedangkan masa malam hari disebut fase trophotropic dimana terjadi proses istirahat dan pemulihan tenaga.

Dari definisi di atas dapat disimpulkan bahwa ritme circadian menjadi dasar fisiologis dan psikologis pada siklus tidur dan bangun harian. Ini berarti fungsi dan tahapan fisiologis dan psikologis memiliki suatu ritme yang tertentu selama 24 jam sehari, sehingga ritme circadian seseorang akan terganggu jika terjadi perubahan jadwal kegiatan seperti perubahan shift kerja. Dengan terganggunya ritme circadian pada tubuh pekerja akan terjadi dampak pada pekerja seperti gangguan gastrointestinal, gangguan pola tidur dan gangguan kesehatan lain.

Ritme circadian merupakan salah satu bentuk ritme biologis. Bentuk ritme biologis lainnya adalah ritme Ultradian dan ritme Infradian. Semua bentuk ritme biologis, termasuk ritme circadian, dipengaruhi oleh faktor internal (endegenous) dan eksternal (exogenous atau disebut dengan zeitgebers). Faktor internal merupakan faktor yang berasal dari dalam diri individu. Beberapa peneliti percaya bahwa pusat internal dari ritme ini terletak di suatu area di otak yang disebut suprachiasmatic nuclei (SCN), namun hal ini belum dapat dibuktikan secara ilmiah dan sampai saat ini masih menjadi perdebatan. Faktor eksternal berhubungan dengan lingkungan natural di luar tubuh seperti siklus gelap-terang (siang-malam), suhu ruang, perubahan-perubahan musim, interaksi sosial dengan indivisu yang lain serta waktu/jam makan yang semuanya mempengaruhi siklus aktivitas fungsi-fungsi tubuh.

Karena ritme biologis ini berulang dalam rentang waktu kurang lebih 24 jam dan dipengaruhi oleh faktor eksternal terutama gelap-terang (siang-malam) dsb maka ritme atau pola atau irama atau siklus ini dapat dikaitkan dengan satuan waktu yakni jam sehingga ritme circadian juga sering disebut atau diasosiasikan dengan jam biologis tubuh manusia.

Jam Biologis Tubuh Manusia

Pernahkah Anda bertanya, mengapa saat malam kita mengantuk? Atau mengapa bila masyarakat pedesaan yang belum ada listrik cenderung tidur lebih cepat? Jawabannya adalah karena adanya hormon melatonin. SCN akan memerintahkan tubuh untuk sekresi hormon melatonin ini saat hari sudah gelap. Selanjutnya, hormon melatonin akan memerintahkan tubuh untuk beristirahat. Namun dengan kehadiran lampu listrik yang membuat suasana malam hari menjadi terang menghambat sekresi hormon melatonin, sehingga saat ini jam tidur manusia lebih larut malam daripada sebelumnya. Tubuh kita dapat beradaptasi sampai batasan tertentu. Misalnya, untuk pekerja yang bekerja saat malam hari, SCN akan beradaptasi sampai batas tertentu dalam sekresi hormon melatonin sehingga mereka akan tetap terjaga walaupun hari sudah gelap. Bila malam semakin larut, kita akan lebih merasakan kantuk, ini disebabkan hormon melatonin yang dihasilkan semakin meningkat dan juga turunnya suhu tubuh dan tekanan darah dalam tubuh. Naik turunnya aktivitas tubuh dalam sekresi hormone melatonin ini merupakan salah satu contoh dari jam bilogis (biological clock) atau ritme circadian tubuh manusia.

Contoh lainnya adalah saat pagi hari, minumlah segelas air hangat yang akan mendorong enzim-enzim yang ada dalam mulut ke dalam lambung untuk proses detoksifikasi. Tunggu 20 menit sebelum Anda mengkonsumsi sarapan atau minuman lainnya, karena bila waktu kurang dari 20 menit, manfaat yang dihasilkan kurang optimal. Olahraga pada jam 5 pagi kurang bermanfaat karena suhu tubuh masih rendah dan otot belum panas. Berolahragalah jam 7 pagi. Pada jam ini tubuh menghasilkan hormon serotonin yang meningkatkan mood. Berjemur di bawah sinar matahari pagi dapat meningkatkan produksi hormon ini. Tubuh kita berada dalam kondisi optimal 3 jam setelah bangun tidur. Saat itu, darah sudah mengaliri tubuh dengan sempurna sehingga semua zat yang dibutuhkan tubuh dapat terpenuhi dengan baik.

Contoh jam biologis tubuh lainnya lagi adalah saat tepat untuk perawatan kulit adalah jam 16.00 karena pada saat itu tubuh dalam suhu yang paling tinggi sehingga pori-pori terbuka dan nutrisi terserap sempurna. Jam 17.00 tubuh dalam kondisi puncak dalam menahan rasa sakit, sehingga tepat bila ingin ke dokter gigi atau di suntik. Jam 18.00 merupakan saat yang tepat untuk berolahraga, karena kekuatan dan fleksibilitas tubuh dalam kondisi puncak. Disebabkan kandungan glikogen pada saat itu di dalam tubuh cukup banyak. Glikogen merupakan simpanan karbohidrat dalam bentuk glukosa di dalam tubuh yang berfungsi sebagai salah satu sumber energi.

Contoh jam biologis tubuh manusia juga dapat dilihat dari proses detoksin pada tubuh manusia. Tubuh mempunyai waktu-waktu tertentu pada proses metabolisme sehingga membuat tubuh kita selalu sehat. Pada jam berapa sajakah organ-organ dalam tubuh kita melakukan proses metabolisme? Berikut rinciannya:

Pukul 21.00 – 23.00
Pada waktu ini adalah masa pembuangan zat-zat yang tidak berguna/beracun di bagian antibodi. Jadi sebaiknya pada jam ini tubuh harus rileks/santai, mungkin anda bisa mendengarkan musik sembari bersantai dengan memonton hiburan di televisi. Jangan melakukan pekerjaan sekecil apapun.

Pukul 23.00 – 01.00
Jam berikut adalah proses detoksin dibagian hati, yang mengharuskan kita untuk tidur pulas agar proses tersebut tidak mengalami gangguan. Itulah yang menyebabkan banyak orang yang menderita lever, dikarenakan proses detoksin mengalami gangguan. Jadi jangan terlalu sering begadang atau melakukan kegiatan yang mengganggu proses detoksin tersebut agar menjadi sehat.

Pukul 01.00 – 03.00

Setelah proses detoksin pada bagian hati maka proses detoksin akan berlanjut ke bagian empedu, seperti yang kita ketahui bahwa empedu adalah bagian dari organ tubuh kita yang menjadi tempat proses terakhir detoksin, serta disinilah zat-zat tidak berguna/racun berakhir.

Pukul 03.00 – 05.00

Proses detoksin berlanjut ke paru-paru, yang dapat menyebabkan batuk kepada para penderita batuk dikarenakan proses pembersihan sudah mencapai saluran pernapasan. Makanya kita sering mendengar orang batuk pada jam-jam tersebut. Jadi tanpa meminum obatpun sebenarnya batuk sudah terobati secara alami oleh proses detoksin, namun lain halnya pada penderita batuk tingkat akut.

Pukul 05.00 – 07.00
Proses detoksin berakhir pada bagian usus besar yang sering menyebabkan kita ingin buang air besar, untuk membuang sampah proses pencernaan makanan untuk menjadi feses.

Pukul 07.00 – 09.00

Untuk menjaga kesehatan agar selalu terjaga pastikan anda sarapan dipagi hari sebelum jam 07.30, karena pada jam ini adalah masa penyerapan gizi makanan di usus kecil. Itulah sebabnya kita dianjurkan untuk meminum segelas susu dipagi hari, tujuannya agar gizi yang terkandung didalam susu terserap sempurna oleh usus kecil untuk disuplai ke tubuh.

Berikut ini diberikan jam biologis fungsi tubuh manusia secara umum:

Pukul 01.00 – 02.00: Fase tidur paling lelap
Pada jam-jam tersebut, aktivitas berbagai sistem organ banyak yang diistirahatkan. Namun bagi yang hamil, produksi progesteron akan meningkat sehingga peluang untuk melahirkan pada tengah malam selalu lebih tinggi.

Pukul 04.00 – 05.00: Suhu tubuh paling rendah


Pukul 05.00 – 06.00: Peningkatan tekanan darah paling tajam
Produksi melatonin atau hormon yang memicu rasa kantuk mulai berhenti, sementara tekanan darah meningkat paling tajam dibandingkan waktu lainnya. Produksi kortisol atau hormon stres meningkat sehingga otak siap untuk bekerja seharian, namun peningkatannya tidak sampai memicu stres.

Pukul 07.00: Hormon seks meningkat
Peningkatan testosteron pada pria maupun wanita terjadi pada pagi hari, sehingga mampu membangkitkan gairah seks. Karena itu, pagi hari adalah waktu yang tepat untuk bercinta.

Pukul 08.00: Pergerakan usus meningkat
Jam ini cocok untuk buang air besar (BAB) pada pagi hari. Karena pada jam ini adalah proses alamiah, yakni terjadi pergerakan usus paling tinggi pada waktu tersebut. Pengukuran berat badan paling akurat dilakukan pada pagi hari setelah buang air besar.

Pukul 09.00: Metabolisme paling tinggi

Waktu yang tepat untuk sarapan pagi adalah sekitar pukul 9 karena ada peningkatan metabolisme. Artinya lemak-lemak yang diserap dari makanan pada waktu-waktu tersebut tidak akan banyak yang menumpuk.

Pukul 10.00 – 11.00: Kewaspadaan tinggi

Ibarat mesin diesel, tubuh dan pikiran sudah panas dan mencapai kondisi ideal untuk beraktivitas saat menjelang siang. Tingkat kewaspadaan tinggi, jarang ada yang mengantuk kecuali memang sedang kurang tidur.

Pukul 11.00 – 14.00: Stres meningkat
Jeda istirahat dibutuhkan untuk memberi kesempatan bagi tubuh dan pikiran untuk menyegarkan diri. Makan siang di luar bisa menyegarkan pikiran, sekaligus membiarkan tubuh terkena sinar matahari yang bisa memperkuat sistem kekebalan tubuh.

Pukul 14.00 – 15.00: Koordinasi terbaik

Melakukan banyak hal sekaligus atau multitasking paling cocok dilakukan pada siang hari, karena kemampuan otak untuk melakukan koordinasi berada pada titik tertinggi. Di sisi lain, proses pencernaan makanan belum selesai sehingga kemampuan fisik agak berkurang.

Pukul 15.00 – 17.00: Denyut jantung paling stabil

Jika ingin berolahraga, sore hari adalah waktu paling tepat karena level adrenalin berada di level tertinggi. Selain itu, denyut jantung dan tekanan darah paling stabil sehingga cocok untuk melakukan aktivitas fisik.

Pukul 17.00 – 20.00: Proses pembuangan racun
Fungsi hati dalam memproses racun-racun sisa metabolisme paling tinggi pada sore hari, sehingga perlu didukung dengan minum air putih. Keinginan untuk ngemil juga tinggi karena kemampuan indra penciuman (hidung) dan perasa (lidah) meningkat.

Pukul 20.00 – 22.00: Metabolisme dan pergerakan usus berkurang
Karena aktivitas fisik berkurang, maka pembakaran energi tidak banyak terjadi di malam hari. Artinya jika makan di malam hari, maka cadangan energi yang disimpan dalam bentuk lemak juga akan semakin banyak.

Pukul 22.00 – 23.00: Hormon seks meningkat lagi

Dibandingkan pagi hari, peningkatan libido atau gairah seks pada malam hari tidak terlalu tinggi karena secara fisik sudah kelelahan. Namun peluang terjadinya ovulasi dan pembuahan paling tinggi pada hubungan seks malam hari menjelang tidur ketimbang pagi hari.
Keterangan: click gambar untuk memperbesar gambar

Ritme Circadian dan Shift Kerja

Dalam ergonomi atau perancangan sistem kerja, ritme circadian atau jam biologis paling banyak berhubungan dengan perancangan shift kerja. Shift kerja erat kaitannya dengan ritme circadian terutama untuk shift kerja malam. Manusia tidak ideal untuk bekerja pada malam hari karena mempengaruhi perubahan ritme circadian dimana mempengaruhi fungsi fisiologis yang berhubungan dengan kapasitas performance kerja. Fungsi fisiologis tubuh berubah dalam 24 jam, dalam waktu yang bersamaan fungsi tubuh tersebut tidak dapat bekerja secara maksimum ataupun minimum. Pada umumnya fungsi tubuh meningkat pada siang hari dan melemah pada sore hari dan menurun pada malam hari untuk melakukan pemulihan dan pembaharuan (Silaban, 2000 ; Astrand & Rodahl, 1986). Selain itu terdapat kecenderungan melalui timbulnya rasa kantuk pada waktu-waktu tertentu, tidak perduli sudah tidur atau belum-lebih banyak belum. Perasaan paling mengantuk pada saat jam-jam di awal pagi hari (02.00-07.00) dan lebih kurang saat siang hari (14.00-17.00). pada saat ini microsleeps dapat berakibat pada keacuhan, mudah lupa, dan penyakit hilang ingatan yang lain (Nurmianto, 2004). Penelitian menunjukkan bahwa kerja shift (kerja malam) merupakan sumber utama dari stress bagi para pekerja pabrik (Monk dan Tepas, 1985). Ketidakcocokan antara waktu kerja dengan ritme circadian ini dapat menyebabkan gangguan kesehatan, keselamatan kerja, dan aspek sosial, antara lain:
  • Kelelahan kronis, yaitu perasaan lelah yang sangat hebat yang kemudian dapat menyebabkan terjadinya penyakit lain serta penurunan motivasi kerja. Selain itu, gangguan ini juga menyebabkan terjadinya penurunan selera makan
  • Masalah gastrointestinal (pencernaan), seseorang yang bekerja pada malam hari memiliki kecenderungan unutuk menderita gangguan pencernaan. Hal ini disebabkan adanya ritme circadian yang turun naik sehingga menciptakan kesulitan pada lambung untuk mencerna makanan pada malam hari.
  • Meningkatkan risiko penyakit jantung. Seseorang yang bekerja pada shift malam biasanya mengkonsumsi makanan rendah gizi, kebiasaan merokok meningkat serta tekanan-tekanan pada jantung akibat aktivitas berat di malam hari.
Tipe Ritme Circadian

Ritme circadian untuk setiap individu berbeda. Ada individu yang merasa lebih aktif dan siaga pada siang hari dan ada yang merasa lebih aktif dan siaga pada malam hari. Pola yang bersifat individu ini disebut chronotype atau tipe circadian dan ini bersifat alamiah. Artinya, individu dapat lahir dengan kecenderungan tipe circadian tertentu yang tidak mudah berubah, namun dalam batas-batas tertentu mampu melakukan adaptasi. Kemampuan adaptasi ini dapat dilihat pada saat seseorang melakukan perjalanan yang melintasi beberapa zona. Pada saat ia kembali di tempat tujuan untuk beberapa saat ia akan mengalami ketidakseimbangan yang dikenal dengan istilah jet lag. Menurut Eastman Kodak Company (1986) dibutuhkan waktu antara 1 – 2 hari untuk menyesuaikan kembali ritme circadian individu dengan lingkungan alamiah di sekitarnya.

Ada dua tipe circadian, yaitu tipe siang (Morningness) dan tipe malam (Eveningness). Individu yang termasuk kategori tipe siang (yang sering disebut dengan Larks) adalah individu yang ritme circadiannya kuarang lebih 2 jam lebih cepat/awal daripada ritme circadian populasi individu secara keseluruhan. Mereka pada umumnya bangun sekitar pukul 04.00 – 06.00 pagi dan tidur pada pukul 20.00 – 22.00 malam. Sedangkan individu yang termasuk kategori malam (yang sering disebut dengan istilah owls) adalah individu yang ritme circadiannya kuarang lebih 2 jam lebih lambat daripada ritme circadian populasi individu secara keseluruhan. Mereka umumnya bangun sekitar pukul 08.00 – 10.00 pagi dan baru tidur sekitar pukul 24.00 tengah malam – 02.00 pagi.

Perbedaan waktu tidur-bangun antara tipe siang dan tipe malam sangat jelas terlihat pada saat libur. Orang-orang tipe malam akan bangun lebih siang daripada orang-orang tipe siang. Tetapi dalam hal lama tidur, tidak ada perbedaan diantara kedua tipe tersebut.

Selain berbeda dalam waktu tidur-bangun, tipe siang dan tipe malam juga berbeda dalam hal tingkat tingkat tinggi atau rendahnya kesiagaan individu. Tingkat kesiagaan tertinggi tipe siang terjadi sekitar pukul 10.00 siang dan terendah pukul 04.00 pagi, sedangkan tipe malam, tingkat kesiagaan tertinggi terjadi sekitar pukul 14.00 siang dan terendah sekitar pukul 08.00 pagi. Perbedaan kesiagaan ini penting untuk diperhatikan karena jika individu bekerja dalam keadaan kuarang siaga, maka ia akan mudah membuat kesalahan bahkan dapat menimbulkan kecelakaan verja.

Beberapa studi tentang toleransi terhadap kerja shift malam menemukan bahwa mereka yang termasuk tipe siang akan lebih sensitif terhadap mundurnya jam tidur malam, karena jangka waktu (lamanya) tidur malam menjadi lebih singkat. Ditemukan adanya penurunan tingkat kesegaran (fitness) setelah kerja shift malam. Kelompok tipe siang juga menunjukkan ketidakpuasan kerja terhadap kerja shift malam dibandingkan dengan tipe malam dan lebih sering mengalami gangguan pencernaan dibandingkan dengan tipe malam.

Dalam hubungannya dengan penyesuaian diri ditemukan bahwa tipe circadian ini merupakan prediktor dari keberhasilan sistem kerja shift rotasi. Studi longitudinal tentang dampak fisik dan psikososial dari sistem kerja shift rotasi mengungkapkan bahwa tipe siang lebih sering mendapat kesulitan dengan jadwal kerja yang mencakup kerja malam dan ditemukan pula adanya ketidakseimbangan menyesuaikan diri pada kelompok tipe siang dan kelompok netral. Sebaliknya ditemukan proporsi yang besar dari tipe malam yang stabil dan “adjusted”.

Salah satu faktor yang mempengaruhi ritme circadian dan pola tidur-bangun adalah usia. Sejalan dengan bertambahnya usia biasanya antara 40 – 45 tahun, terjadi perubahan pada jam biologis internal yang mempengaruhi koordinasi antara beberapa fungsi tubuh seperti suhu badan, siklus tidur-bangun dan tingkat hormon. Perubahan ini menyebabkan tidur menjadi mudah terganggu terutama pada malam hari.

Menurut Koller, usia kritis bagi pekerja shift adalah usia 40 – 50 tahun. Pada usia tersebut, penyesuaian circadian (terhadap kerja shift) menjadi lebih lambat dibandingkan dengan pekerja shift yang berusia lebih muda. Hal ini menandakan bahwa pekerja shift pada usia 40 – 50 tahun memerlukan waktu yang lebih lama dalam melakukan adaptasi terhadap kerja shift. Selain itu, tingkat kepuasan terhadap sistem kerja shift rotasi paling rendah ditemukan pada kelompok usia 41 – 50 tahun.

*Disarikan dari berbagai sumber

Postingan terkait: