Einführung
Die globale Klimaerwärmung und die damit einhergehende Luftverschmutzung stellen eine der größten gesundheitlichen Herausforderungen unserer Zeit dar. Es ist bekannt, dass Luftverschmutzung schwerwiegende chronische Erkrankungen der Atemwege wie Asthma verursachen kann. Allerdings wissen nur wenige Menschen um den Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und schwerwiegenden Erkrankungen des Gehirns wie Alzheimer. Dieser Artikel beleuchtet die vielfältigen Auswirkungen von CO2 und anderen Luftschadstoffen auf die Gehirnfunktion und -gesundheit.
Luftverschmutzung und neurologische Erkrankungen
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Belastung durch Schadstoffe in der Luft ein begünstigender Faktor bei der Entstehung neurologischer Erkrankungen sein kann. Dies umfasst beispielsweise einen beschleunigten kognitiven Verfall, etwa in Form der Alzheimer-Erkrankung. Da Alzheimer bislang nicht heilbar ist, spielt die Prävention eine entscheidende Rolle, und die Bekämpfung der Luftverschmutzung sollte Teil dieser Prävention sein.
Eine Studie der University of Colorado in Boulder kommt zu dem Ergebnis, dass der steigende Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre dazu führen wird, dass auch die Konzentrationen des CO2 in Innenräumen extrem hohe Werte annehmen werden. Dies könnte dazu führen, dass dadurch Entscheidungsfähigkeit und komplexes strategisches Denken erheblich beeinträchtigt wird.
Alzheimer und Luftverschmutzung
Autoabgase scheinen das Fortschreiten von Alzheimer zu beschleunigen. Das internationale Leibniz-Projekt AIRBAG (AIR pollutants and Brain Aging research Group) hat gezeigt, dass luftgetragene Schadstoffe aus Dieselfahrzeugen, die als Beispiel für verkehrsbedingte Luftverschmutzung verwendet wurden, in einem Mausmodell für die Alzheimer-Krankheit die Bildung der mit Alzheimer assoziierten Amyloid-Plaques beschleunigen und die motorischen Defizite verstärken.
Kohlenmonoxidvergiftung und Gehirnschäden
Eine schwere Kohlenmonoxidvergiftung kann zu Bewusstlosigkeit, bleibenden Organschäden oder sogar zum Tod führen. Die Sauerstoffmangelversorgung schädigt vorwiegend Gehirn und Herz, also jene Organe mit dem höchsten Sauerstoffbedarf. In einigen Fällen beobachten Ärzte auch verzögerte neurologische Spätfolgen, die sich erst einige Wochen nach der Kohlenmonoxidvergiftung ausbilden. Es mehren sich Hinweise, dass eine chronische (leichte) Kohlenmonoxidvergiftung zunächst die allgemeine Leistungsfähigkeit vermindert. Unter Umständen entwickeln sich weitere neurologische Folgen - so wird unter anderem eine erhöhte Gefahr für ein Parkinson-ähnliches Syndrom diskutiert. Auch könnten sich weitere Spätfolgen einer chronischen Kohlenmonoxid-Belastung einstellen - etwa gestörte Sinneswahrnehmungen, Gleichgewichtsverlust, Demenz oder gestörte Funktionen der peripheren Nerven (Neuropathie).
Lesen Sie auch: Die Rolle von Cannabis im Gehirn
CO2 in Innenräumen und kognitive Funktion
Der CO2-Gehalt in geschlossenen Räumen kann erheblich höher sein als im Freien. Zwar sorgt die Gebäudebelüftung typischerweise für einen Ausgleich hoher CO2-Werte, aber es gibt Situationen, in denen es zu viele Menschen und nicht genug Frischluft gibt, um das CO2 zu verdünnen. Wenn wir Luft mit hohem CO2-Gehalt einatmen, steigt der CO2-Gehalt in unserem Blut an, wodurch die Sauerstoffmenge, die unser Gehirn erreicht, verringert wird. Studien zeigen, dass dies Schläfrigkeit und Angstzustände verstärken und die kognitiven Funktionen beeinträchtigen kann.
In dem aktuellen Szenario, in dem die Menschen auf der Erde die Treibhausgasemissionen nicht reduzieren, sagt der UN-Klimabericht voraus, dass der CO2-Gehalt im Freien bis zum Jahre 2100 von aktuell 415 ppm (Teile pro Million) auf 930 ppm ansteigen könnte. Auf diesem Niveau haben einige Studien überzeugende Beweise für eine signifikante kognitive Beeinträchtigung gefunden. Prozesse wie Entscheidungsfindung und Planung werden dabei als besonders anfällig für steigende CO2-Konzentrationen gesehen.
Symptome und Auswirkungen von Sauerstoffmangel
Die Luft ist stickig und man merkt, wie man sich immer weniger konzentrieren kann. Tief durchatmen wäre jetzt der Reflex, doch selbst das scheint nicht zu helfen. Es herrscht Sauerstoffmangel! Wenn wir in geschlossenen Räumen wenig O2 bekommen, fallen wir in ein Leistungstief. Ohne Sauerstoff läuft in unserem Körper rein gar nichts. Jede einzelne Zelle braucht den lebensnotwendigen Treibstoff, um funktionsfähig zu sein. Sauerstoff ist also neben Wasser die absolute Grundlage für den Organismus. Ohne O2 kein Stoffwechsel. Und besonders das Gehirn ist auf eine ausreichende Zufuhr des wertvollen Gases angewiesen. Ohne Sauerstoff werden wir nach etwa 12 Sekunden bewusstlos, schon nach wenigen Minuten sterben sogar die Gehirnzellen ab.
Dabei ist oft gar nicht der Sauerstoffmangel das Problem, sondern vielmehr ein CO2-Überschuss. Denn eigentlich bleibt der Sauerstoffgehalt der Luft sogar über mehrere Tage recht konstant. Was sich jedoch rapide ändern kann, ist der CO2-Gehalt. Im Normalfall enthält die Luft etwa 21 Prozent Sauerstoff und nur 0,04 Prozent Kohlendioxid. Dieses Gleichgewicht wird massiv gestört, wenn längere Zeit keine frische Luft zugeführt wird. Mit jedem Ausatmen hauchen wir noch mehr Kohlendioxid in den Raum, sodass sich der CO2-Anteil permanent vermehrt. Und je mehr CO2 die Raumluft enthält, umso mehr atmen wir von dem Stoff, der eigentlich ein Abfallprodukt unseres Stoffwechsels ist, wieder ein. Das setzt den Organismus unter Stress und wirkt sich nachteilig auf die Leistung aus.
Enthält die Raumluft einen zu hohen Anteil an CO2, beginnen sich die Blutgefäße zu weiten. Dadurch versuchen sie mehr Sauerstoff aufzunehmen, um die Organe und das Gehirn optimal versorgen zu können. Dieser Prozess macht müde, und du fühlst dich immer schlapper. Sobald du jedoch wieder frische Luft atmest, ziehen sich die Gefäße zusammen, und das mit O2 angereicherte Blut kann wieder bis in die kleinsten Kapillaren fließen. Außerdem kommt der steigende CO2-Anteil dem eigentlichen Sinn der Atmung in die Quere. Denn der Zweck ist ja, mit jedem Ausatmen möglichst viel CO2 loszuwerden. Wenn du nun mit dem Einatmen zunehmend neues CO2 aufnimmst, kommt der Körper mit dem Abbau des Abfallprodukts einfach nicht mehr hinterher.
Lesen Sie auch: Schädliche Auswirkungen von Quecksilber in Impfstoffen?
Lüften und Pflanzen als Lösung
Beim Lüften strömt nicht nur neuer Sauerstoff ins Zimmer, auch der CO2-Anteil der Luft verringert sich und pendelt sich wieder auf Normalniveau ein. Um den kompletten Raum mit Frischluft zu füllen, sollte mindestens 10 Minuten gelüftet werden. Um die Konzentration permanent hoch zu halten, solltest du am besten jede Stunde einmal richtig durchlüften. Die regelmäßige Frischluftzufuhr hat noch einen anderen Effekt auf das Raumklima: Der Feuchtigkeitsgehalt wird ausgeglichen, was einer Schimmelbildung vorbeugen kann.
Pflanzen reinigen die Luft und säubern sie von Staubpartikeln und Chemikalien. Dabei geben sie Feuchtigkeit an die Luft ab, worüber sich unsere Schleimhäute in den Atemwegen freuen. Außerdem verwerten sie bei der Photosynthese CO2 und wandeln es in O2 um. Das hat gleich einen doppelten Effekt: Unser Abfallprodukt, das wir mit jedem Atemzug ausatmen, wird abgebaut, gleichzeitig wird uns unser lebensnotwendiger Sauerstoff zur Verfügung gestellt. Die Folge: Der Sauerstoffgehalt der Raumluft bleibt konstant. Die Empfehlung lautet: Pro 9 Quadratmeter Raum sollte eine Pflanze aufgestellt werden. Besonders effektive Sauerstofflieferanten sind Bogenhanf, Einblatt und Aloe Vera.
Panikreaktionen und CO2-Sensoren im Gehirn
Panikreaktionen basieren auf einem Mechanismus, der ursprünglich entstand, um vor einem drohenden Erstickungstod zu warnen. Amerikanische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass spezielle Sensoren in der Amygdala, einer Gehirnregion, die bei der Entstehung von Angst eine entscheidende Rolle spielt, ein vom Kohlendioxid verursachtes Absinken des pH-Werts registrieren, woraufhin Alarm ausgelöst wird. Bei Menschen mit Angststörungen seien die CO2-Sensoren vermutlich überempfindlich.
Um einem drohenden Erstickungstod zu entkommen, folgt auf eine erhöhte CO2-Konzentration im Blut eine Angstreaktion. Die Forscher fragten sich nun, wie genau der Alarm im Gehirn ausgelöst wird. In vorangegangenen Studien hatten sie bereits herausgefunden, dass ein spezielles Protein namens ASIC1a an der Entstehung von Angst beteiligt ist. Dieses Protein reagiert auf Veränderungen des pH-Wertes: Dieser sinkt nämlich, wenn der CO2-Gehalt im Blut steigt.
Klimawandel und die Grenzen des menschlichen Gehirns
Unser Gehirn ist laut Experten nicht gut darin, mit Themen wie dem Klimawandel umzugehen. Es fällt uns schwer, langfristig zu denken und zu planen. Es fällt uns "unheimlich schwer, komplexe Zusammenhänge, die sich über einen langen Zeitraum entwickeln, zu verstehen beziehungsweise dafür zu sorgen, dass wir unser Verhalten ändern". Dies liegt auch daran, dass die Folgen der Klimaveränderungen zwar konkret sind, aber der Zusammenhang zu unserem eigenen Leben eher komplex und indirekt ist.
Lesen Sie auch: Alkoholbedingte Nervenschäden verstehen
Die aktuelle "Akkumulation von Krisen", angefangen mit der Corona-Pandemie, gefolgt vom Krieg in der Ukraine und seit mehr als einem Jahr auch in Nahost, lässt das Thema Klima schnell in den Hintergrund treten. Aus überlebenstechnischer Sicht sei dieser Effekt "auch sinnvoll", schließlich müsse das Gehirn zuallererst fürs Überleben im Hier und Jetzt sorgen.
Zudem spielt hier auch der ebenfalls tief in der menschlichen Natur verankerte Drang nach Sicherheit eine zentrale Rolle. "Wenn wir eine Krise nach der anderen verspüren oder stärker noch, gefühlt 35 Krisen parallel passieren, wird die Unsicherheit größer." Dann passiert das, was wir jetzt weltweit beobachten können, sprich die Hinwendung sehr vieler Menschen zu vermeintlich einfachen Antworten politischer Natur. Auch Beharrungskräfte nähmen in solchen Zeiten der Unsicherheit zu. Aus all diesen Gründen hätten im Umgang mit dem Klimanotstand zumindest Teile von Politik und Gesellschaft "nicht nur eine falsche Abbiegung genommen, sondern eine ganze Litanei an falschen Abbiegungen".
Verstärkt würden diese Effekte durch Lobbyarbeit fossil arbeitender Unternehmen, aber auch die Mechanismen im Politik-Betrieb. Da gehe es vor allem darum, "dass falsche Belohnungsmechanismen die Kurzfristigkeit im Denken und Handeln unterstützen. Die Verteilung von Ämtern und Erfolg steht häufig nicht im Einklang mit der Maximierung des Gemeinwohls." So würden dann Geschichten erzählt, "die Erfolg als etwas definieren, was dafür sorgt, dass wir unsere eigenen Lebensgrundlagen gerade zerstören, mit zunehmender Geschwindigkeit".
Treibhauseffekt vs. Gehirn
Selbst wissenschaftlich gebildete Menschen haben Probleme bei der Analyse des Treibhauseffekts. In der Folge schätzen sie die dringend nötige Verringerung der Kohlendioxid-Konzentration falsch ein - mit potenziell dramatischen Folgen für die Gesellschaft. Das berichtet John Sterman von der MIT Sloan School of Management, einem der führenden US-Wirtschaftsforschungsinstitute. Er geht davon aus, dass Politiker und andere Entscheidungsträger ähnlich anfällig für Fehlurteile sind. Dabei müsse man für die korrekte Antwort weder Klimaforscher noch Mathematiker sein.
Andreas Ernst, Professor für Umweltsystemanalyse an der Universität Kassel, weist darauf hin, dass es beim Klima kaum einfache, eingängige Zusammenhänge gibt. Er wirbt dafür, verständliche Bilder und Modelle vom Klimawandel in die Öffentlichkeit zu tragen. "Es kommt darauf an, den Menschen die richtigen Vokabeln und passende Sinnbilder anzubieten, um die Missverständnisse rund ums Klima zu klären."
Das Verständnis des Klimas ist so schwierig, weil es sich um ein nicht-lineares System handelt. In ihm wirken hunderte, wenn nicht noch mehr Variablen auf nicht vorhersehbare Weise zusammen. Dabei kann es zu positiven Rückkopplungen kommen, etwa: Schmelzendes Meereis lässt mehr dunkle Wasserflächen zurück, die sich schneller erwärmen und mehr Eis schmelzen lassen. "Das ist das Gemeine an solchen Systemen: Sie können sich nach oben oder nach unten aufschaukeln. Es gibt Aufwärts- und Abwärtsspiralen. Daher können kleinste Handlungen am Beginn der Kette sehr große Auswirkungen am Ende haben - müssen es aber nicht", beschreibt Ernst.
Maßnahmen zur Reduzierung der CO2-Belastung
Die Reduzierung der CO2-Belastung ist ein gesamtgesellschaftliches Problem, das nur durch gemeinsame Anstrengungen gelöst werden kann. Jeder Einzelne kann dazu beitragen, seinen eigenen CO2-Abdruck zu verkleinern und der Luftverschmutzung entgegenzuwirken, etwa indem er auf unnötige Autofahrten und Flugreisen verzichtet. Unternehmen können durch konkrete Ziele zur Reduktion von Treibhausgasemissionen, Stromversorgung aus erneuerbaren Energien oder die Umstellung des Fuhrparks auf Elektrofahrzeuge einen Unterschied machen.
Was kann man bei einer Kohlenmonoxidvergiftung tun?
Bei Verdacht auf Kohlenmonoxidvergiftung ist schnelles Handeln nötig! Zuallererst muss die CO-Zufuhr unterbrochen werden. Das bedeutet, man entfernt den Betroffenen von der CO-Quelle, beispielsweise dem Brandherd. Rufen Sie dann sofort den Notarzt. Bis dieser eintrifft, sollten Sie Erste Hilfe leisten: Prüfen Sie, ob der Betroffene Vitalzeichen zeigt (Puls und Atmung). Wenn Sie Luftnot bzw. Atemprobleme bemerken, lagern Sie den Oberkörper des Betroffenen höher. Bei normaler Atmung und normalem Puls bringen Sie den Betroffenen in die stabile Seitenlage und beruhigen Sie ihn, bis der Notarzt eintrifft. Können Sie keine Atmung und keinen Puls feststellen, ist eine Herz- Lungen-Wiederbelebung mit Herzdruckmassage und Atemspende angezeigt.