Einführung
Gammawellen sind die schnellsten Gehirnwellen im menschlichen Gehirn und werden mit einer Vielzahl von kognitiven Funktionen in Verbindung gebracht, darunter Lernen, Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Bewusstsein. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der neuronalen Kommunikation und der Integration von Informationen im Gehirn. In jüngster Zeit haben Forschungen über Gammawellen neue Einblicke in potenzielle therapeutische Anwendungen eröffnet, insbesondere im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer.
Was sind Gammawellen?
Definition und Messung
Unser Gehirn arbeitet mit Schwingungen, den sogenannten Gehirnwellen. Die Nervenzellen, sogenannte Neuronen, kommunizieren in unserem Kopf mithilfe elektrischer Impulse. Die Gesamtheit dieser Signale werden als Gehirnwellen bezeichnet. Diese Gehirnwellen können mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen werden. Dafür werden kleine Elektroden an die Kopfhaut geklebt. Die erfasste Aktivität hat verschiedene Frequenzen und Amplituden, die mit unterschiedlichen Bewusstseinszuständen und mentalen Aktivitäten in Verbindung gebracht werden.
Gammawellen sind definiert als neuronale Schwingungen im Frequenzbereich von 30 bis 140 Hz. Sie haben mit Abstand die höchste Frequenz. Sie werden vor allem mit schnellem und effizientem Denken in Verbindung gebracht.
Entstehung und Eigenschaften
Gamma-Rhythmen im Gehirn sind weder selbsterhaltend noch regelmäßig. Durch die Interaktion zwischen Tausenden bis Millionen von Neuronen erzeugt die Großhirnrinde dynamische Aktivitätsmuster auf vielen Ebenen: von der Kopfhaut über mesoskopische Feldpotentiale an der Hirnoberfläche bis hin zu den Spannungspotentialen innerhalb der Neuronen. Die im Gehirn gefundenen Gamma-Rhythmen weisen jedoch eine große Variabilität in ihrer Ausprägung und Dauer auf.
Gammawellen und Kognition
Lernen und Gedächtnis
Gamma-Wellen sind mit Zuständen des Lernens, der Erinnerung und des Bewusstseins verbunden. Befindest du dich im Gamma State kannst du komplexe Sachverhalte schnell verstehen und verarbeiten. Gamma-Gehirnwellen erzeugen außerdem einen direkten Zusammenhang zwischen Selbstdisziplin, Glücksgefühl und verstärkter Sinneswahrnehmung.
Lesen Sie auch: Gehirnaktivität und Gamma-Wellen: Ein Überblick
Aufmerksamkeit und Bewusstsein
Gamma-Wellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Fokussierung der Aufmerksamkeit und der Verarbeitung sensorischer Informationen. Sie werden auch mit höheren Bewusstseinszuständen in Verbindung gebracht.
Gammawellen und Neurodegenerative Erkrankungen
Alzheimer-Krankheit
Die Stimulierung mit akustischen und optischen Signalen im Gamma-Frequenzbereich kann Studien zufolge eine Hirnreinigung anregen und typische Alzheimer-Proteine entfernen.
Studien an Mäusen
In "Nature" schreibt das Team, bei speziellen genetisch veränderten "Alzheimer-Mäusen" steigere die opto-akustische Stimulierung bei 40 Hz die neuronale Aktivität und senke gleichzeitig die Konzentrationen von Beta-Amyloid im Gehirn. Der Studie zufolge sorgt die Stimulierung dafür, dass im Gehirn der Mäuse besonders viel Flüssigkeit durch das Gewebe zirkuliert. Dieses Nervenwasser transportiere das Beta-Amyloid zwischen den Zellen aus dem Gehirn.
Klinische Studien am Menschen
Etliche klinische Studien prüfen gerade, ob eine optische und akustische Stimulation im Frequenzbereich von Gamma-Wellen eine Alzheimer-Demenz verzögern, bessern oder gar verhindern kann. Die meisten Untersuchungen sollen im Laufe des Jahres 2025 enden, dann folgt die Auswertung. "Wir brauchen Beobachtungszeiträume von mindestens zwei, besser fünf bis zehn Jahren, um sagen zu können, ob es einen therapeutischen Effekt gibt oder nicht", sagt Timmermann.
Weitere neurologische Anwendungen
Auch gegen Parkinson und Multiple Sklerose will Tsai den Nutzen der Gamma-Wellen-Stimulation prüfen.
Lesen Sie auch: Gammawellen: Eine detaillierte Analyse
Methoden zur Stimulierung von Gammawellen
Optogenetische Stimulation
Akustische Stimulation
Binaurale Beats sind eine tolle Möglichkeit, deine mentalen Prozesse und damit auch deine Stimmung positiv zu beeinflussen. Das Resultat sind stärkere Leistungen, bessere Laune und mit etwas Glück sogar besserer Schlaf.
Neurofeedback
Die Aufgabe eines Neurofeedback-Therapeuten besteht nun darin, dieses EEG zu lesen, zu interpretieren und im Laufe der Behandlung das Gleichgewicht der Wellen in den verschiedenen Hirnarealen wiederherzustellen.
Lichttherapie
Mit schnell blinkendem Licht (Beta-Wellen) werden Nutzer aus einem angespannten Zustand abgeholt und durch langsamer werdendes Blinken in den Alpha-Zustand geführt. Alpha-Wellen (8 bis 14 Hz) sind ein Merkmal für geistige und körperliche Entspannung. Zu Heilung und Selbstregeneration kommt es in der Delta-Phase (unter 4 Hz), die ebenfalls durch das blinkende Licht induziert werden kann.
Gammawellen und Bewusstsein im Sterbeprozess
Nahtoderfahrungen
Ebenfalls auffällig war bei beiden Patienten ein Anstieg der Gammawellen-Sychronizität zwischen den TPO-Zonen und dem jeweils in der gegenüberliegenden Hirnhälfte liegenden präfrontalen Cortex. Damit zeigten sich im Gehirn der Sterbenden ähnliche Gammawellen-Signaturen, wie sie auch beim Träumen, bei Halluzinationen oder einigen Epilepsien auftreten.
Verdecktes Bewusstsein
„Unsere Ergebnisse sind in jedem Fall spannend und liefern einen neuen Anhaltspunkt für ein verdecktes Bewusstsein bei sterbenden Menschen“, sagt Seniorautorin Jimo Borjigin von der University of Michigan.
Lesen Sie auch: Detaillierte Analyse der Gamma-Neuron-Funktion
Herausforderungen und zukünftige Forschung
Ob die Aktivierung von Hirnzellen im Gamma-Frequenzbereich aber tatsächlich therapeutisches Potenzial für Menschen hat, ist noch offen. So ist etwa der Frankfurter Experte Singer "verhalten skeptisch". Letztlich hänge ein Erfolg der Therapie davon ab, dass die Gammawellen nicht nur die sensorischen Areale im Gehirn erreichen. Das mag für den Cortex funktionieren, ein wichtiges Ziel sei jedoch jenes tiefer gelegene Areal, das maßgeblich für das Gedächtnis zuständig ist: der Hippocampus.