Ein gesunder Schlaf und eine regelmäßige Atmung sind essenziell für unser körperliches und geistiges Wohlbefinden. Doch die Atmung beeinflusst nicht nur unseren Schlaf, sondern auch, wie unser Gehirn neue Eindrücke verarbeitet und Erinnerungen ablegt. Neue wissenschaftliche Studien liefern faszinierende Einblicke in die komplexen Zusammenhänge zwischen Atmung und Gehirnaktivität.
Die Bedeutung der Atmung für die Gedächtnisfunktion
Forschende um den Neuropsychologen Thomas Schreiner von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben in einer Studie nachgewiesen, dass die Atmung während des Schlafs unsere Hirnaktivitäten und damit auch unser Erinnerungsvermögen beeinflusst. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Diese Erkenntnis ist besonders für ältere Menschen von Bedeutung, da sie häufiger an Atemstörungen im Schlaf leiden.
Atmung als Taktgeber für Gehirnschwingungen
Was wir tagsüber lernen, wird nachts im Schlaf vom Gehirn verarbeitet. Neue Informationen wandern vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis. Dieser Prozess wird von rhythmischen Schwingungen im Gehirn begleitet, den sogenannten langsamen Oszillationen und Schlafspindeln. Die Atmung scheint hierbei eine zentrale Rolle als Taktgeber zu spielen.
In einer vorangegangenen Untersuchung aus dem Jahr 2021 zeigte das Team um Thomas Schreiner 20 Studienteilnehmern 120 Bilder, die mit bestimmten Wörtern assoziiert waren. Anschließend schliefen die Probanden im Schlaflabor, während ihre Hirnaktivität (mittels EEG) und Atmung aufgezeichnet wurden. Dabei konnten die Wissenschaftler die charakteristischen, aufeinander abgestimmten, rhythmischen Schwingungen im Gehirn beobachten.
Zusammenhang von Atmung und Hirnaktivität
Die Wissenschaftler analysierten die Daten erneut und fanden heraus, dass die Atmung der zentrale Taktgeber für diese rhythmischen Hirn-Schwingungen ist und beeinflusst, wie gut Erinnerungen im Schlaf abgelegt werden. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass unsere Atmung und das Auftreten der charakteristischen Oszillations- und Spindelmuster in einer direkten Beziehung zueinanderstehen", so Thomas Schreiner.
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Die Studie legt nahe, dass eine gesunde Atmung für die Gedächtnisfunktion wichtig ist. Die Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, um zu klären, ob eine Verbesserung der Atmung im Schlaf dem Gedächtnisabbau entgegenwirken kann.
Wie richtiges Atmen das Gehirn trainiert
Eine Studie der amerikanischen Northwestern University hat gezeigt, dass Atmen sowohl unser Erinnerungsvermögen als auch die Fähigkeit, emotionale Einschätzungen zu treffen, beeinflusst. Beim Einatmen werden andere Hirnareale aktiviert als beim Ausatmen. Betroffen sind vor allem der Hippocampus (Erinnerungsvermögen) und die Amygdala (Angstempfinden).
Der Einfluss von Ein- und Ausatmen auf das Erinnerungsvermögen
In einem Experiment sollten Probanden sich Bilder einprägen. Dabei zeigte sich, dass sie sich eher an Bilder erinnern konnten, die sie während des Einatmens betrachtet hatten. Daher der Tipp für Jurastudenten und alle, die sich viel merken müssen: Beim Auswendiglernen bewusst einatmen.
Schnelles Einatmen in Gefahrensituationen
Unser Körper reagiert auf Angst mit einer schnelleren Atmung, was einen positiven Effekt auf unsere Gehirnfunktion hat und in eine schnellere Reaktionszeit auf Gefahr in der Umgebung resultiert.
Atemübungen und ihre Wirkung auf das Gehirn
Atemübungen erleben derzeit einen Aufschwung als Mittel gegen psychische Belastungen. Besonders schnell ausgeführte Atemtechniken, sogenannte High Ventilation Breathwork (HVB), können Bewusstseinszustände hervorrufen, die an psychedelische Erfahrungen erinnern. Diese Praxis löst nicht nur Glücksempfindungen aus, sondern verändert auch den Blutfluss in jenen Hirnregionen, die Emotionen verarbeiten.
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Veränderungen im Gehirn durch Breathwork
Eine Untersuchung der Brighton and Sussex Medical School wertete Hirnscans von 42 Teilnehmenden aus, die 20- bis 30-minütige Atemsitzungen mit Musik durchführten. Es zeigte sich, dass je stärker die Atmung das sympathische Nervensystem aktivierte, desto intensiver die Teilnehmenden den veränderten Bewusstseinszustand erlebten. Gleichzeitig wurde eine stärkere Durchblutung in der rechten Amygdala und dem vorderen Hippocampus gemessen.
Die Studienautoren sehen darin einen Hinweis darauf, dass Breathwork sich ähnlich auswirken könnte wie Psychedelika. HVB könne Zustände hervorrufen, die sie als »ozeanische Grenzenlosigkeit« bezeichnen - Gefühle von Glückseligkeit, Einsicht und Einheit.
Vorsicht bei intensiven Atemtechniken
Intensive oder hyperventilierende Atemtechniken können starke Nebenwirkungen haben und sollten stets unter qualifizierter Anleitung ausgeführt werden, besonders bei Vorerkrankungen oder bei Neigung zu Panikattacken. Menschen mit Epilepsie, Herz-Kreislauf-Vorerkrankungen oder schwergradigen Atemwegserkrankungen sollten Abstand von Breathwork nehmen, genauso wie Schwangere oder Menschen mit Panikstörungen.
Bewusstes, tiefes Atmen zur Förderung der Gesundheit
Bewusstes, tiefes Atmen kann die Gesundheit fördern. Längeres Ausatmen sendet ein Signal an das vegetative Nervensystem, genauer gesagt an den Parasympathikus, um zu zeigen, dass im Moment alles in Ordnung ist und keine Stresssituation vorliegt. Dadurch sinkt der Blutdruck und das Herz wird entlastet.
Der Zusammenhang von Atmung, Herz und Gehirn
Die Verbindung von Herz und Gehirn ist ein aktuelles Forschungsthema in der Neurophysiologie. Informationen aus dem Herzen werden über aufsteigende Nervenbahnen direkt ins Gehirn geleitet und beeinflussen dort Aufmerksamkeit, Emotionen und kognitive Leistungsfähigkeit. Mit gezielten Atemtechniken lässt sich nicht nur der Herzrhythmus beruhigen, sondern auch die Aktivität des Gehirns positiv beeinflussen.
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Wie die Atmung funktioniert
Die Atmung wird von unserem autonomen Nervensystem gesteuert, wir können sie aber auch bewusst steuern. Gesteuert wird die Atmung im Hirnstamm. Dort registrieren spezialisierte Nervenzellen, wie viel Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut vorhanden ist, und passen die Atemfrequenz entsprechend an.
Die Rolle des Herzens
Die Atmung beeinflusst das Herz, und das Herz wiederum wirkt direkt auf das Gehirn. Wenn wir einatmen, beschleunigt sich unsere Herzfrequenz. Beim Ausatmen passiert genau das Gegenteil. Diesen Prozess nennt man respiratorische Sinusarrhythmie. Langsames Atmen hat nicht nur Einfluss auf die Herzrate, sondern auch auf die Herzvariabilität.
Der Vagusnerv als Verbindung zwischen Herz und Gehirn
Die Informationsleitung vom Herz zum Gehirn erfolgt durch den Vagusnerv, der Hauptnerv des parasympathischen Systems. Er sendet Informationen von Lunge, Herz und sogar vom Darm in das Gehirn. Eine starke Vagusnerv-Aktivität heißt, dass der Parasympathikus aktiv ist, was zu Entspannung, einer niedrigeren Herzrate und einem sinkenden Blutdruck führt.
Klarer Kopf durch Atmung
Langsames Atmen kann das Kortisol-Level senken und damit subjektive Stressempfinden reduzieren. Es kann Aufmerksamkeit, Arbeitsgedächtnis und kognitive Kontrolle erhöhen. Studien erforschen derzeit, welchen Effekt langsames Atmen auf kognitive Fähigkeiten hat.
Die Resonanzatmung
Die Resonanzfrequenz-Atmung ist eine gezielte langsame Atemtechnik, bei der man in einem Atem-Tempo atmet, welches der individuellen Resonanzfrequenz des Herz-Kreislauf-Systems entspricht (meist etwa 5-7 Atemzüge pro Minute). Diese Technik kann die Herzvariabilität am stärksten erhöhen und somit die besten Effekte auf das Gehirn haben.
Atmung und Gedächtnis: Neue Erkenntnisse
LMU-Forschende analysierten, wie die Atmung das Abrufen von zuvor erlernten Inhalten beeinflusst. Für das Experiment lernten Probanden, 120 Bilder mit bestimmten Wörtern zu verknüpfen. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Studienteilnehmer besser an die Begriffe und die dazugehörigen Bilder erinnern konnten, wenn die Hinweiswörter während oder kurz vor dem Einatmen präsentiert wurden. Der eigentliche Erinnerungsabruf findet eher während der anschließenden Ausatmung statt.
Funktionale Zweiteilung von Ein- und Ausatmen
Das Einatmen ist ein günstiger Moment, um den Hinweisreiz aufzunehmen, und das Ausatmen ein günstiger Moment für die eigentliche Rekonstruktion der Erinnerung im Gehirn. Der Atemrhythmus prägt das zeitliche Zusammenspiel von Wahrnehmung und effektivem Erinnern.
Individuelle Unterschiede
Wie stark gedächtnisrelevante Hirnprozesse mit der Atmung synchronisiert sind, kann individuell variieren. Die Forschenden fanden graduelle Unterschiede zwischen den teilnehmenden Personen und schließen daraus, dass die Atmung bei manchen Menschen effizienter mit neuronalen Prozessen verknüpft ist als bei anderen.
Nasenatmung und ihre Auswirkungen auf das Gehirn
Anwender von Entspannungstechniken wie Yoga sind überzeugt davon, dass das Atmen durch die Nase die Konzentrationsfähigkeit und das Reaktionsvermögen verbessert. Ein Wissenschaftlerteam der Universität Heidelberg hat gezeigt, dass es möglicherweise eine wissenschaftliche Grundlage für diese Annahme gibt.
Gamma-Oszillationen und Nasenatmung
Die Studie zeigt, dass die Atmung durch die Nase Gamma-Oszillationen beeinflussen kann, die mit Aufmerksamkeits- und Gedächtnisprozessen in Zusammenhang gebracht werden. Der durch Nasenatmung entstehende Rhythmus tritt auch in Hirnarealen auf, die an Entscheidungungsfindungen und Gedächtnisbildung beteiligt sind.
Der Unterschied zwischen Nasen- und Mundatmung
Die Frage, warum nur die Nasen-, aber nicht die Mundatmung sich positiv auf das Denken auswirkt, ist noch nicht endgültig beantwortet. Es wird vermutet, dass es nur in der Nase Sinneszellen gibt, die auf Bewegung reagieren und den Reiz als rhythmisches Signal über den Riechkolben ins Gehirn weiterleiten.