Beta-Wellen sind ein zentraler Bestandteil der Gehirnaktivität und spielen eine wichtige Rolle in unserem täglichen Leben. Sie kennzeichnen Zustände der Konzentration, des analytischen Denkens und der Wachsamkeit. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Aspekte der Beta-Wellen, von ihrer Definition und ihren Frequenzbereichen bis hin zu ihrer Bedeutung für Kognition, Stressbewältigung und mögliche therapeutische Anwendungen.
Was sind Beta-Wellen?
Beta-Wellen sind Signale, die im Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen werden und im Frequenzbereich zwischen 14 und 30 Hz liegen. Ihre Amplitude bewegt sich zwischen 5 und 50 µV. Sie treten als normale EEG-Variante bei etwa 8-10 % aller Menschen auf und manifestieren sich oft in Gruppen frontal und präzentrisch.
Frequenzbereiche der Beta-Wellen
Betawellen werden in drei Frequenzbereiche unterteilt, die jeweils unterschiedliche Zustände des Bewusstseins und der mentalen Aktivität widerspiegeln:
- Niederfrequente Betawellen (13-16 Hz): Dieser Bereich ist mit entspannter, interessierter Aufmerksamkeit verbunden.
- Mittelfrequente Beta Wellen (15-22 Hz): Sie entstehen bei konzentrierter Aufmerksamkeit auf anhaltende äußere Reize, beispielsweise beim Lernen. Diese Wellen reflektieren bewusstes rationales Denken und Wachheit. Die Frequenzen entstehen, wenn der Neocortex äußere Reize über alle Sinnesorgane aufnimmt, sie zu einem Informationspaket zusammenstellt und eine bestimmte Verstandes- bzw. Geistesebene erzeugt.
- Hochfrequente Beta Wellen (22-50 Hz): Diese Muster treten bei Stress auf, wenn Überlebens-Chemikalien im Körper produziert werden. In diesem Zustand arbeitet das Gehirn zu konzentriert, und der Geist ist zu aufgedreht, um eine Ordnung aufrechtzuerhalten.
Die Entwicklung der Gehirnwellen im Laufe des Lebens
Von der Geburt bis zum Alter von zwei Jahren funktioniert das menschliche Gehirn hauptsächlich auf den niedrigsten Frequenzen, d.h. von 0,5 bis 4 Zyklen pro Sekunde (Hertz). Zwischen zwei und fünf Jahren zeigen sich beim Kind dann etwas höhere Frequenz EEG-Muster. Diese Thetawellen haben eine Frequenz von 4- 8 Zyklen pro Sekunde. Kinder im Thetazustand scheinen wie in Trance zu sein und sind eher nach innen gerichtet. Zwischen fünf und acht Jahren kommt es zu einer Veränderung der Gehirnwellen. Sie haben jetzt eine Frequenz von 8-13 Zyklen pro Sekunde, die sogenannten Alphawellen. Zwischen 8-12 Jahren und in der Zeit danach erhöht sich die Frequenz der Gehirnaktivitäten noch weiter. Ab 13 Zyklen pro Sekunde gehen Kinder in den Zustand der Beta Wellen über, der das ganze Erwachsenen Leben beibehalten und in unterschiedlicher Ausprägung weiter erhöht wird. Er steht für bewusste, analytische Denken. Ab dem 12. Lebensjahr schließt sich meistens die Tür zwischen bewusstem und unterbewusstem Geist. Die schnellsten bislang dokumentierten Gehirnwellenfrequenzen sind die Gamma Wellen mit einer Frequenz von 50 bis 200 Hertz.
Beta-Wellen im Alltag
Tagsüber befindet sich das Gehirn meist im Bereich der Beta Wellen, der sich durch Konzentration und geistige Aktivität auszeichnet. Ein hellwacher Zustand, welcher mit sensomotorischem Bewusstsein, Konzentration und Wachsamkeit, analytischem Denken und schnellem Erlernen neuer Informationen verbunden wird. Beim Lesen eines Textes befindet sich eine Person höchstwahrscheinlich im “Normalzustand” der Betawellenaktivität. Das Gehirn verarbeitet Sinneseindrücke und versucht, zwischen der Außen- und der Innenwelt einen sinnvollen Zusammenhang herzustellen. Man liest konzentriert einen Text, fühlt dabei das Gewicht des Körpers auf dem Stuhl, hört vielleicht Hintergrundmusik oder blickt aus dem Fenster.
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Beta-Wellen und ihre Bedeutung
Normalerweise werden Beta-Wellen mit mentalen und körperlichen Leistungsspitzen assoziiert, allerdings auch mit Stress und Angst. Hellwach, aufmerksam, aufgeweckter Geisteszustand. Wellen mit geringer Amplitude werden oft mit aktiver Konzentration oder ängstlicher Anspannung in Verbindung gebracht. Darüber hinaus treten sie im REM-Schlaf und nach der Einnahme bestimmter Psychopharmaka (z. B. Benzodiazepine) auf.
Beta-Wellen sind eng mit rationalem und logischem Denken verbunden. Die hohen Frequenzen der Beta-Wellen werden erstaunlicherweise jedoch auch mit vielen negativen Emotionen in Verbindung gebracht: Selbstzweifel, starke Nervosität und Angst finden ebenfalls im Beta-Modus statt. Darüber hinaus wurde eine Dominanz von Beta-Gehirnwellen auch mit Schlaflosigkeit in Verbindung gebracht.
Beeinflussung der Beta-Wellen durch binaurale Beats
Binaurale Beats sind eine akustische Illusion, die entstehen, wenn jedem Ohr leicht unterschiedliche Frequenzen präsentiert werden. Das Gehirn erzeugt dann eine dritte Frequenz, die der Differenz zwischen den beiden präsentierten Frequenzen entspricht. Diese Technologie kann genutzt werden, um gezielt bestimmte Gehirnwellenmuster zu beeinflussen, einschließlich der Beta-Wellen.
Binaurale Beats können dir helfen, dich voll auf deine Arbeit zu fokussieren und eine bessere Performance zu erzielen.
Binaurale Frequenzen sind für Außenstehende nicht wahrnehmbar. Sie entstehen lokal in deiner Hörbahn. Werden dir auf beiden Ohren unterschiedliche Schallfrequenzen zugespielt, aktiviert das unter anderem deinen Hirnstamm. Dein Gehirn versucht die tonale Diskrepanz auszugleichen, indem es das Mittel aus den beiden abweichenden Schallfrequenzen bildet. Besonders involviert ist dabei der sogenannte „Nucleus Olivaris superior“, welcher direkt zum Hirnstamm gehört. Mit seinen sensiblen Neuronen kann er die wahrgenommenen Schallquellen nicht nur lokalisieren, sondern auch im Hinblick auf ihre Pegelunterschiede analysieren. Hat sich dein Gehirn dann an die neue Frequenz gewöhnt, produziert es schließlich ebenfalls Gehirnwellen mit der gleichen Frequenz. Diesen Effekt nennt man Frequency Following Response (FFR). Aber Achtung: Sollen Binaurale Beats entstehen, dürfen die Frequenzen der abgespielten Töne keinesfalls weiter auseinander liegen als 30 Hz. Ist die Diskrepanz größer, werden die Töne schlicht als unterschiedlich wahrgenommen.
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Setzt man die binauralen Beats richtig ein, können sie beim Meditieren ebenso helfen wie beim Stressabbau oder bei der Top-Performance im Office. Gerade zur Vertiefung der Konzentration bei der Arbeit können Binaurale Beats dabei Wunder wirken. Das Resultat ist je nach Wahl der Frequenz eine perfekte Kombination aus Fokus und Flow.
Gehirnwellen und Schlafphasen
Mittels Gehirnwellen-Messung lässt sich der Schlaf in unterschiedliche Schlafphasen einteilen. Schlafen wir, durchläuft das Gehirn verschiedene Schlafphasen mit unterschiedlichen Gehirnwellen-Frequenzen. Die Schlafphasen werden dabei in zwei Teile untergliedert: Non-REM Schlaf (Phase 1-4) und REM Schlaf (Phase 5). Wobei man nachts mehrere Schlafzyklen (Phase 1-5) durchläuft. Im Durchschnitt dauert ein Schlafzyklus rund 90 bis 110 Minuten; die REM-Phasen fallen in den ersten Zyklen allerdings recht kurz aus, die Tiefschlafphasen jedoch länger. In der Leichtschlafphase (Phase 2) werden die Gehirnströme langsamer. In der Tiefschlafphase (Phase 3) wechseln sich die extrem langsamen Gehirnströme (=Delta-Wellen) mit schnelleren ab. Die Deltawellen haben eine Frequenz von 0,2-3 Hertz (Hz) und treten hauptsächlich im Tiefschlaf auf und kommen im Wachzustand nur äußerst selten vor. Delta-Wellen zeichnen sich durch Trance- und „nicht-physische“ Zustände bzw. durch einen traumlosen Schlaf aus. Das Bewusstsein ist dabei komplett ausgeschaltet, lediglich das Unterbewusstsein ist aktiv. Delta-Wellen sind im Wesentlichen für sämtliche Heilungsvorgänge verantwortlich und dienen der Stärkung des Immunsystems. Die Thetawellen (4 - 8 Hz) entstehen üblicherweise im Schlaf, während bestimmter Trancezustände oder tiefer Meditation. Die Formationen des Unterbewusstseins sind nun aktiv. Der Zugang zu unbewussten Gedanken ist nun möglich. Charakteristisch für diese Sequenz sind neben einer lebhaften Erinnerung und Kreativität auch die erhöhte Lernfähigkeit, sowie die plastische Vorstellungskraft und Fantasie. Alpha-Wellen (8-12 Hz) bilden die Brücke zwischen innerer (Theta-) und äußerer (Beta-) Welt. Wer morgens aufwacht, und noch ein wenig döst (Gehirnwellen sind im Thetabereich) bzw. sich im Halbschlaf noch an den Traum erinnern kann, befindet sich gerade im Alpha-Zustand. Wer allerdings nach dem Aufwachen gleich in den Beta-Zustand wechselt, wird sich nicht mehr an den Traum erinnern können. Hypnose - beispielsweise - basiert auf Alpha-Wellen. Die Lernfähigkeit und Erinnerungsfunktion sind im Alpha-Zustand besonders hoch. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass Alpha-Wellen im relaxten Zustand auftreten und ein Stadium zwischen Wachheit und Schlaf darstellen. Betawellen (13 - über 100 Hz) werden gemessen, wenn eine Person sich im wachen, gespannten bis hin zum alarmbereiten Zustand befindet. Der „normale“ Frequenzspektrum liegt zwischen 13 und 30 Hz, ein hoher Anteil Betawellen korreliert meist mit einem erhöhten Ausstoß von Stresshormonen. Im Vordergrund steht dabei das nach außen gerichtete Bewusstsein, Verarbeitung von Sinnesreizen, prüfendes Denken. Dabei wird häufig eine gewisse Nähe zu Unruhegefühlen, Sorgen und plötzlicher Furcht beobachtet. Personen im Gamma-Wellen- (35-100 Hz) Bereich laufen zu Höchstleistungen auf. Für einen erholten und regenerativen Schlaf - das setzt das Durchlaufen aller Schlafphasen in mehreren Zyklen voraus - bedarf es einer guten Basis.
Hirnwellen und neurologische Erkrankungen
Hirnwellen lassen sich nicht nur messen, sondern auch beeinflussen, um positiv auf neurologische Erkrankungen wie z. B. Depression, Schizophrenie, Alzheimer und eben Parkinson einzuwirken. Bei der tiefen Hirnstimulation wird Parkinson-Patienten eine Elektrode in den Subthalamischen Nucleus implantiert, eine tief liegende Struktur im Gehirn. "Man spielt dann kontinuierlich einen Hochfrequenz-Stimulus ein, 130 Hertz so ungefähr, das ist wesentlich höher als die Beta-Frequenz, die im 20 Hertz-Bereich liegt. Damit störe ich diese Beta-Frequenz und kriege eine extreme Besserung der motorischen Qualitäten der Patienten. Eine andere Hirnwelle spielt bei der Dissoziation die Hauptrolle, einer psychischen Störung, die nach traumatischen Erlebnissen auftauchen kann. Manche Patienten fühlen sich dabei wie abgetrennt vom eigenen Körper, andere reagieren nicht mehr auf Außenreize. Der US-amerikanische Psychiater und Neurobiologe Karl Deisseroth hat eine winzig kleine Hirnwelle tief im Hirn von Mäusen entdeckt, die offenbar mit diesem Zustand zu tun hat.
Kommunikation durch Kohärenz
Das menschliche Gehirn verarbeitet kontinuierlich Sinnesreize, die im Wettstreit um unsere Aufmerksamkeit stehen. Unsere Fähigkeit der Selektion ermöglicht es uns, gezielt Informationen zu verarbeiten und irrelevante Reize zu ignorieren. Auf diese Weise können wir ein uns bekanntes Gesicht in einer großen Menschenmenge wiedererkennen.
Max-Planck-Forscher Pascal Fries erklärt dies anhand elektrophysiologischer Mechanismen zwischen Nervenzellen unterschiedlicher Verarbeitungsebenen im Gehirn, die sich anhand eines charakteristischen Schlüsselsignals zusammenschließen. Das Gehirn besteht aus Abermillionen eng vernetzter Nervenzellen, die innerhalb weniger Millisekunden elektrische Signale austauschen. Fries konnte zeigen, dass sich Neuronen unterschiedlicher Hirnareale für die Verarbeitung von visuellen Informationen zu einer Einheit verbinden, indem sie sich synchronisieren und gemeinschaftlich in einem hierfür charakteristischen Frequenzband rhythmisch feuern.
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Fries stellte diese Hypothese im Jahr 2005 im Magazin Trends in Cognitive Sciences als Prozess der Kommunikation zwischen Nervenzellen unterschiedlicher Hirnareale durch die Herstellung synchronisierter Erregungswellen vor (Communication-Through-Coherence Theory). So lässt sich erklären, dass unser Gehirn trotz verschiedener auf uns unentwegt eintreffender visueller Reize die Aufmerksamkeit auf ganz bestimmte Elemente unserer Umwelt lenken und beibehalten kann.
Fries zeigte anhand von Laborversuchen, dass sich unter den zahlreichen Signalen, die von unserer Netzhaut im Auge auf die nächst höhere Verarbeitungsebene des Sehens im Gehirn treffen, bestimmte Impulse gegenüber anderen durchsetzen. So zeigten sich synchrone elektrische Erregungen des Gamma-Frequenzbands zwischen Nervenzellen unterschiedlicher Verarbeitungsebenen des Sehens, wenn ein visueller Reiz aufmerksam beachtet wurde. Zugleich machte er die Feststellung, dass neuronale Beta-Rhythmen ebenfalls zwischen Neuronen vermittelten.
Fries schloss aus anschließenden Experimenten, dass es sich um zwei gegenläufige Informationsprozesse während der Verarbeitung von visuellen Sinnesreizen zwischen Nervenzellen der niedrigeren und höheren Hierarchieebenen des Gehirns handeln muss: Demnach führen schnelle Gamma-Wellen zu vorwärts gerichteten Impulsen zwischen Neuronen und vermitteln von niedrigen zu höheren Verarbeitungsebenen des Gehirns, wenn unser Auge etwas Neues oder Unvorhergesehenes wahrnimmt. Zugleich bringen Feedback-Verbindungen im Beta-Frequenzband Vorhersagen über bereits bekannte Informationen von höheren Hirnregionen in die niedrigeren Verarbeitungsebenen ein. Fries vermutet, dass die Feedback-Kommunikation dabei hilft, einen Informationszustand beizubehalten.
Bei Parkinson-Patienten führt ein Zellabbau im Hirnstamm zu einem Dopaminmangel und häufig zu einer Verstärkung der Beta Wellen. Dadurch bleibt ein Ruhesignal vorherrschend, was es Betroffenen schwer macht, eine Bewegung aus dem Stillstand zu beginnen - ein typisches Symptom der Krankheit.
Die Rolle der Gehirnwellen in der Meditation
In der wissenschaftlichen Literatur finden wir zahlreiche Berichte, die einen Anstieg der Alpha- und Theta-Wellen, während und nach unterschiedlichen Formen von Meditation beschreiben. Der tantrische Kriya Yoga ist eine wirksame Methode zum Erwecken und zur Erweiterung des Bewusstseins sowie zur Stärkung der vitalen und psychischen Energie.
Nach der Meditation wurde eine erhebliche Steigerung von Alpha- und Theta-Aktivität im Gehirn bei 10 von 11 Versuchspersonen gesehen. Bei einigen handelte es sich um mehr als eine Verdopplung des Anteils der Alpha-Wellen. Am größten war die Vermehrung dieser Wellen im hinteren Teil des Gehirns (den parietalen Bereichen), wo sowohl die Alpha- als auch die Theta-Aktivität sich um etwa 40 % erhöhten. Es gab für diese Wellen eine generelle Tendenz, sich vom hinteren Teil des Gehirns nach vorn auszubreiten. Bei 10 von 11 rechtshändigen Personen ist die Alpha-Aktivität für die temporalen Bereiche höher.
Die erhebliche Steigerung der Alpha- und Theta-Aktivität, die nach der Meditation in den meisten Bereichen des Gehirns gefunden wurde, zeigt, dass das Gehirn nach Kriya Yoga tief entspannt und fokussiert ist. Die stark gesteigerte Alpha-Aktivität im rechten Temporallappen ist ein interessanter Befund. Neuere amerikanische Untersuchungen haben gezeigt, dass gehemmte, depressive Personen die höchsten Alpha-Werte im linken frontotemporalen Bereich haben, während optimistische, aufgeschlossene Menschen die höchsten Alpha-Werte im entsprechenden Bereich in der rechten Seite aufweisen.
Mehrere wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass Theta-Wellen im EEG (mit Alpha gemischt) mit dem Erscheinen früherer unbewusster Gefühle, Bilder und Erinnerungen bei dem Individuum zusammenhängen. Diese Erfahrungen der modernen Forschung stehen in Übereinstimmung mit den Erfahrungen, die man jahrtausendelang mit Kriya Yoga gemacht hat, und zwar, dass im meditativen Zustand, der durch hohe Alpha / Theta-Aktivität charakterisiert ist, eine Abreaktion oder „Reinigung‟ unbewussten Materials bei dem Individuum stattfinden kann.
Neurofeedback und Gehirnwellen
neowake® nutzt dabei Frequenzen, die das Gehirn sofort aufnimmt und versucht sich mit ihnen gleichzuschwingen. Um der neuen Frequenz zu folgen, verwendet unser Gehirn einen Mechanismus, der auch Entrainment oder Hirnwellensynchronisation genannt wird. In den 1960er Jahren entwickelte Robert Monroe (USA) die Theorie der s. g. FFR (Frequenzfolgereaktion) die - sehr vereinfacht - besagt, dass das menschliche Gehirn einem länger anhaltenden akustischen oder optischen Reiz folgt und schließlich in dem elektrischen Wellenmuster eben dieser Frequenz zu schwingen beginnt.
Die moderne Erforschung der Effekte von rhythmischem Licht und Klängen begann Mitte der 30er Jahre, als Wissenschaftler entdeckten, dass sich die Gehirnwellen auf den Rhythmus der blitzenden Lichtstimulationen einstimmen. Diesen Prozess nennt man Kopplung. Wenn z. B. ein Stroboskop mit einer Frequenz von 10 Hz auf das Auge gerichtet ist, kann man an Hand der EEG-Aufzeichnung feststellen, dass sich die Gehirnwellen der Versuchsperson auf eben diese Frequenz von 10 Hz einstimmen. Nun kennen wir schon aus der Antike, dass beide Phänomene zur Erlangung von Trancezuständen kombiniert wurden durch rhythmisches Trommeln, Rasseln, Klatschen oder Singen, zusammen mit flackerndem Licht, erzeugt durch Lagerfeuer, Kerzen, Fackeln o. ä.