Respiratorische Sinusarrhythmie: Vagusnerv, Atmung und ihre Bedeutung für Gesundheit und Leistung

Atmung ist weit mehr als eine lebenserhaltende Funktion. Sie beeinflusst unser autonomes Nervensystem (ANS), die körperliche Leistungsfähigkeit und die Regeneration. Atemtechniken erweisen sich nicht nur als leistungssteigerndes Tool im Spitzensport, sondern auch als therapeutisch wirksames Instrument zur Reduktion von Stress, Verbesserung der Regeneration und kardiovaskulären Prävention.

Die Verbindung von Atmung und Autonomem Nervensystem

Die Atmung ist direkt mit dem autonomen Nervensystem (ANS) verbunden, das grundlegend für die Steuerung lebenswichtiger Körperfunktionen ist. Im Gegensatz zu Herzschlag oder Verdauung lässt sich die Atmung jedoch bewusst kontrollieren - eine Eigenschaft, die therapeutisch genutzt werden kann. Das ANS unterteilt sich in den Sympathikus (aktivierend) und Parasympathikus (beruhigend). Besondere Relevanz kommt dem Vagusnerv zu, der als zentraler Akteur des Parasympathikus gilt. Seine Aktivität lässt sich über die Herzfrequenzvariabilität (HRV) messen, ein Marker für die Fähigkeit des Körpers, flexibel auf Belastungen zu reagieren. Ein hoher Vagustonus steht in engem Zusammenhang mit einer verbesserten Stressresilienz, erhöhter Erholungsfähigkeit und geringerer Morbidität.

Respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) und Vagusnerv

Eine besonders effektive Methode zur Stimulation des Parasympathikus ist das Slow-paced breathing, also eine verlangsamte Atmung mit etwa sechs Atemzügen pro Minute. Dieser Rhythmus führt nachweislich zu einer Synchronisierung von Atmung und Herzfrequenz (Respiratorische Sinusarrhythmie) und steigert die vagale Aktivität. Die respiratorische Sinusarrhythmie ist eine physiologische und harmlose Variante der Herzfrequenzmodulation, die bei Kindern und Jugendlichen besonders ausgeprägt ist.

Die Sinusarrhythmie ist eine Herzrhythmusstörung, die durch Schwankungen in der Frequenz des Sinusknotens (primäres Schrittmacherzentrum des Herzens) charakterisiert ist. Während der Inspiration (Einatmung) steigt die Herzfrequenz an, während sie während der Exspiration (Ausatmung) abnimmt. Der Anstieg der Herzfrequenz bei der Einatmung ist auf eine Abnahme des intrathorakalen (Brustraum-) Drucks zurückzuführen, der zu einem vermehrten venösen Rückfluss zum Herzen führt. Dies resultiert in einer Erhöhung des Herzschlagvolumens und einer reflektorischen Hemmung des Vagusnervs, was die Herzfrequenz erhöht. Diese Form der Sinusarrhythmie ist physiologisch und wird insbesondere bei Kindern, Jugendlichen und jüngeren Erwachsenen als Normalbefund betrachtet. Sie kann auch bei gut trainierten Sportlern verstärkt auftreten.

Die Polyvagal-Theorie und ihre Kritik

Im Jahr 1994 präsentierte Stephen Porges die Polyvagal-Theorie, die unser Nervensystem nicht aus zwei, sondern aus drei Schaltkreisen zusammensetzt. Eine tiefer gehende Analyse der Polyvagal-Theorie würde an dieser Stelle von dem Thema dieses Artikels hinweg führen. Seit dem Jahr 1994 hat die Polyvagal-Theorie mehr Aufmerksamkeit erhalten, als Stephen Porges es sich in seinen kühnsten Träumen vorgestellt hatte. Bis heute (22.09.2024) wurde die Polyvagal-Theorie laut der wissenschaftlichen Suchmaschine Google Scholar 58767-mal in wissenschaftlichen Artikeln zitiert (Google scholar, 2024), von denen sich etwa 30.000 auf die Polyvagal-Theorie beziehen. Dies kann als Zeichen dafür gewertet werden, dass sich auch wissenschaftliche Kollegen intensiv mit der Theorie auseinandersetzen.

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Zugleich kritisiert eine kleine Gruppe von Wissenschaftlern seit Jahren die neurowissenschaftlichen Prämissen der Theorie. Mit öffentlichkeitwirksamem Erfolg: Bei Wikipedia gilt die Polyvagal-Theorie beispielsweise als „weitgehend widerlegt („Polyvagal-Theorie“, 2024)“.

Im Zentrum dieser Kritik steht erstens die Frage, ob der dorsale Vagus-Kern tatsächlich die Immobilisierung (das „freezing“) und die Bradykardie bei Lebensgefahr auslöst. Zweitens hinterfragen Kritiker, ob die myelinisierten, ventralen Fasern des Vagus Nervs wirklich nur bei Säugetieren zu finden sind. Sie stellen drittens außerdem in Frage, ob die Herzratenvariabilität Aussagen über einen ganzkörperlichen „vagalen state“ ermöglicht.Circa 80% der vagalen Nervenfasern, die zum Herz führen, kommen bei Säugetieren aus dem ventralen Vagus-Kern (auf „schlau“ Nucleus ambiguus). Sie sind myelinisiert, das heißt sie sind von einer Fettschicht umgeben und leiten besonders schnell. Es ist unbestritten, dass der ventrale Kern und die myelinisierten Fasern die Herzfrequenz maßgeblich beeinflussen, also bei uns Menschen beispielsweise tagtäglich den Herzschlag während der Ausatmung verlangsamen. Wenn wir gesund und nicht übermäßig gestresst sind, wirken die ventralen vagalen myelinisierten Fasern als „Bremse“ für den sympathischen Einfluss auf das Herz.

Atemtechniken zur Stressregulation und Leistungssteigerung

Chronischer Stress zählt zu den größten Gesundheitsrisiken unserer Zeit. Er verändert Atemmuster, fördert flache Brustatmung und Hyperventilation - mit negativen Folgen für Sauerstoffversorgung und Nervensystem. Tiefe Bauchatmung, 4-7-8-Atmung und kohärentes Atmen sind Techniken, die eine sofortige Aktivierung des Parasympathikus bewirken. Diese Techniken sind nicht nur für Patienten oder Sportler geeignet - sie lassen sich auch unkompliziert in den (Berufs-)Alltag integrieren. Neben seiner beruhigenden können wir uns auch der kräftigenden Wirkungsweise der Atmung bedienen.

• Bestimmung der individuellen Resonanzfrequenz: Jeder Mensch besitzt eine individuelle Atemfrequenz, bei der Herzschlag und Atmung optimal aufeinander abgestimmt sind - die sogenannte Resonanzfrequenz. Durch das Training dieser Atemfrequenz lässt sich die HRV nachhaltig verbessern.
• Vermeidung unbewusster Hyperventilation: Moderne Lebensweisen mit viel Sitzen, flacher Atmung und Stress führen oft zu einer unbewussten Hyperventilation. Dadurch sinkt der CO₂-Spiegel im Blut, was die Sauerstoffabgabe an die Zellen reduziert.
• 4-4-4-4-Atmung: Diese Methode, bekannt aus dem Mentaltraining von Spezialeinheiten, besteht aus vier gleich langen Atemphasen: Einatmen, Atemhalten, Ausatmen, Atemhalten - jeweils über vier Sekunden.

Prähabilitation: Atemtechniken zur Vorbereitung auf Operationen

Die Prähabilitation verfolgt das Ziel, Patienten physisch und psychisch auf bevorstehende Operationen vorzubereiten. In Kombination mit Bewegung, Ernährung und mentaler Unterstützung können Atemtechniken dabei helfen, postoperative Risiken zu minimieren. Studien belegen, dass kontrollierte Atemübungen präoperative Ängste reduzieren, postoperative Komplikationen mindern und die Rekonvaleszenz beschleunigen können. Es sei in diesem Kontext zu erwähnen, dass die Prähabilitation das Individuum nicht nur vor perioperativen Komplikationen schützen, sondern auch ein möglichst rasches Wiedererlangen der alltäglichen Selbstständigkeit ermöglichen kann. Bei einem Großteil chirurgischer Patienten treten nach Vollnarkose pulmonale Komplikationen auf, bei denen das Atemvolumen, -Antrieb und -Funktion (bspw. Atelektase, Bronchospasmen, Ödem) eingeschränkt sind. Dabei bietet gezieltes Atemtraining - aktiv oder assistiv - eine wichtige interventionelle Komponente, die bislang zu wenig Beachtung findet. Angeleitet oder durch Hilfsmittel gefördert, kann somit die Atemkapazität und körperliche Belastbarkeit gesteigert werden, was einen direkten positiven Einfluss auf das individuelle funktionelle Ergebnis hat, Komplikationen minimiert und die Heilung fördert.

Herzfrequenzvariabilität (HRV) als Indikator für Gesundheit und Lebenserwartung

Aus der Herzfrequenz lassen sich Rückschlüsse auf die Lebenserwartung eines Menschen ziehen. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben sich dazu einen Effekt zunutze gemacht, der zunächst paradox scheint: Leichte Unregelmäßigkeiten im Herzschlag weisen auf einen gesunden Körper hin. Eine klinische Studie belegt einen starken Zusammenhang zwischen diesem Phänomen und der Überlebensaussicht von Herzinfarktpatienten. Bei jedem Einatmen schlägt das Herz eines gesunden Menschen geringfügig schneller, beim Ausatmen wird es wieder langsamer. Grund dafür ist, dass beim Einatmen ein Effekt abgeschwächt wird, der das Herz normalerweise auf ungefähr 60 Schläge pro Minute im Ruhezustand herunterregelt. Dieses Phänomen ist unter der Bezeichnung respiratorische Sinusarrhythmie bekannt, übersetzt etwa „durch Atmen ausgelöste Unregelmäßigkeit im Sinusknoten, dem Nervenbündel, das dem Herz den Takt vorgibt“.

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Während in den meisten früheren Studien der gesamte Atemzyklus in Bezug zur Herzfrequenz gesetzt wurde, konzentrierte sich das Team von der TUM auf das Ausatmen, genauer: auf den Moment, in dem die Herzfrequenz normalerweise wieder heruntergebremst wird. „Mit unserem Ansatz greifen wir gewissermaßen chirurgisch den Moment heraus, in dem das Entscheidende stattfindet“, sagt Georg Schmidt.

Der Algorithmus bildet einen Mittelwert aus den Daten, der sich in einem Kurvendiagramm darstellen lässt.„Durch unsere Methode wird unser Bild vom Funktionszustand des Körpers viel schärfer“, sagt Dr. Daniel Sinnecker, Erstautor der Studie. „Es gibt bisher keine andere Methode, die so spezifisch die vagale Funktion herausarbeitet.“ Die vagale Funktion, also die Aktivität des Vagusnerves, ist unter anderem dafür verantwortlich, dass die Herzfrequenz bei gesunden Menschen wie oben erwähnt heruntergeregelt wird. Der Vagusnerv beeinflusst viele weitere Prozesse im Körper, seine Aktivität lässt sich jedoch nicht direkt messen.

Im Rahmen der Studie wurden bei fast 950 Herzinfarktpatienten wenige Tage nach dem Infarkt Atemzyklus und Herzrhythmus gemessen. Daraus wurden Werte für die respiratorische Sinusarrhythmie abgeleitet. Die Testpersonen wurden fünf Jahre lang alle sechs Monate erneut untersucht. Das Ergebnis: Herzinfarktpatienten, deren Arrhythmie schwächer ausgeprägt war, liefen eher Gefahr, innerhalb des Beobachtungszeitraumes zu sterben. Bei den untersuchten Personen mit gering ausgeprägter Arrhythmie lag die Sterbewahrscheinlichkeit am Ende des Fünfjahreszeitraums fast fünf Mal so hoch, wie bei Menschen mit stärkeren atembedingten Unregelmäßigkeiten.

HRV und Vagus-Nerv: Praxistipps zur Verbesserung der Herzratenvariabilität

Die Herzratenvariabilität lässt nicht nur auf unser Herz-Kreislauf-System und unsere mentale Leistung Rückschlüsse zu, sondern insbesondere auch auf unser autonomes Nervensystem, das mehr als 90 % unserer Körperprozesse steuert und auch unser Immunsystem regelt. Mit den richtigen Messgeräten lassen sich nicht nur zeitliche Abstände messen, sondern auch spezifische Werte ermitteln, die zeigen, wie unser Nervensystem arbeitet.

Da die HRV eng mit dem Vagus-Nerv verknüpft ist, gilt es, im Alltag regelmäßig Phasen einzubauen, die den Vagus aktivieren. Das gilt sowohl für körperliche als auch für geistige Zustände.Unser Organismus, unsere Psyche und unser Geist erholen sich, wenn wir innerlich loslassen und uns sicher fühlen. Wer sich also beispielsweise von Haus aus gern Sorgen macht und zu Grübeleien neigt, wird es deutlich schwerer haben, regelmäßig einen sicheren, inneren Zustand zu erleben.

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Nachfolgend noch einige Tipps:

Tägliche Übungen für Zwischendurch, die wenig Zeit benötigen:

• Atmung: Sie können bereits mit tiefem ein- und ausatmen, den Vagus stimulieren, Herzfrequenz und Blutdruck senken. So ist beispielsweise die Zwerchfellatmung sehr effektiv.
• Kurzmeditation: Positive Affirmationen, bestenfalls in Kombination mit tiefem Atmen, fördern den Vagus ebenfalls.
• Lachen ist gesund: Dieser positive Effekt wird mittlerweile sogar in Kliniken genutzt.
• Kurze Kältereize: Am Schluss der Dusche noch mal einen Schwall kaltes Wasser über den Körper laufen lassen.

Instrumente für eine dauerhaft entspanntere Lebensgrundhaltung, die mehr Zeit erfordern und sich anhaltend auf den Vagus-Nerv auswirken:

• Permanente psychische Belastungen identifizieren und reduzieren.
• Machen Sie sich bewusst, in welchen Situationen Sie sich sicher fühlen, wann nicht.
• Yoga, Qi Gong, Meditation und andere Entspannungstechniken fördern innere Gelassenheit und Entspannung.
• Sport, Massagen, Osteopathie und Craniosacrale Therapie Haben eine körperliche und infolgedessen auch seelische Erholung zur Wirkung.
• Ausreichender und vor allem erholsamer Schlaf.
• Ernährung: Unser Verdauungssystem ist ebenfalls eng mit dem Vagusnerv verbunden.
• Angenehme Emotionen!

Schlussfolgerung

Die Atmung ist ein machtvolles, oft unterschätztes Instrument zur Leistungssteigerung, Stressbewältigung und kardiovaskulären Prävention. Sie bietet einen direkten Zugang zu unserem autonomen Nervensystem und eröffnet neue Perspektiven in Medizin, Psychologie und Sport. Atemtechniken sollten künftig systematisch in Sportprogramme, klinische Therapien und Gesundheitsvorsorge integriert werden. Der Trend zur Individualisierung - etwa durch HRV-Messung oder Atemanalysen - ermöglicht eine personalisierte Anwendung mit maximalem Nutzen.

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