Ganz tief durchatmen!

Ruhiges Atmen beruhigt nicht nur, sondern wäscht auch buchstäblich das Gehirn

Rhythmen bestimmen unser Leben. Der Wechsel von Anstrengung und Ruhe findet sich in den Jahreszeiten und im Tagesverlauf, und bis zu den schnellen Frequenzen von Herzschlag, Gehen und, natürlich, Atmung.

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Nervensysteme erzeugen entsprechende Rhythmen. Die Aktivität eines Neuronenklumpens im Zwischenhirn schwingt im Tag-Nacht-Rhythmus, damit wir nicht jeden Morgen vom Sonnenaufgang überrascht werden. Für die schnelleren, muskulären Oszillationen gibt es spezialisierte neuronale Netzwerke im Hirnstamm und Rückenmark, sogenannte zentrale Rhythmus-Erzeuger. Sie lassen etwa die Arme und Beine im Wechsel vor und zurück schwingen und bringen so das Grundmuster des Gehens hervor - auch unabhängig von der Steuerung durch die Großhirnrinde.

Ein ganz ähnliches Netzwerk, das nach aktueller Forschung vermutlich auch aus gleichartigen Nervenzellen besteht, erzeugt im hinteren Hirnstamm den Rhythmus von Einatmen und Ausatmen. Einige Neuronen veranlassen das Einatmen, andere halten die Pause nach dem Einatmen, in der wir z.B. zu sprechen beginnen, und eine dritte Gruppe schließlich kann das Ausatmen unterstützen. Ähnlich wie beim Gehen kann, wie jeder weiß, auch die Atmung durch höhere Hirnregionen beeinflusst werden können: Wir atmen tiefer, wenn etwas duftet, schneller, wenn wir aufgeregt sind; wir können tief Luft holen, pusten oder die Luft anhalten.

Dass all dies wichtig ist für die Funktion des Körpers, ist trivial. Die Wirkung geht aber auch umgekehrt: Das Gehirn steuert nicht nur die Atmung, sondern die Atmung auch Funktionen des Gehirns.

Pranayama-Yogis und Psychotherapeuten wissen das seit langem. Bewusst langsam und tief zu atmen, beruhigt und hebt die Stimmung. Es überrascht nicht, dass der Zusammenhang auch wissenschaftlich dingfest gemacht wurde: Eine Form der Achtsamkeitsmeditation, bei welcher man die Aufmerksamkeit auf den Atem richtet, vermag negative Emotionen zu dämpfen. Wie sich das heutzutage gehört, wurden die Probanden auch in den Magnetresonanztomographen gelegt - obgleich man, wie der geschätzte Kollege Stephan Schleim hier kürzlich diskutiert hat, bezweifeln kann, dass der Aufwand echten Erkenntnisgewinn bringt. Denn man fand die erwartbare Aktivitätssenkung in den Mandelkernen (Amygdala) im Schläfenlappen, deren Tätigkeit Angst und Wut erzeugt, und eine ebenso wenig überraschende Steigerung der Aktivität im Stirnhirn - denn dieses hat just die Funktion, unerwünschte Reaktionen zu drosseln.

Die Korrelation von besserer Laune und veränderten Gehirnaktivitäten beantwortet leider nicht die viel interessantere Frage, wie die ruhige Atmung die Stimmung verändert. Geht die Wirkung vom Stirnhirn aus, das die Beobachtung des Atmens bloß zum Anlass nimmt, aktiv zu werden? Oder wirkt der Atemrhythmus selbst zurück auf das Gehirn?

Wahrscheinlich gilt, wie so oft, beides. Aber die faszinierende zweite Möglichkeit wurde kürzlich von Forschern an der Stanford-Universität nachgewiesen. Der sogenannte Prä-Bötzinger-Komplex ist derjenige Neuronenklumpen im Hirnstamm, die das Einatmen steuert. Hier fanden die Forscher bei Mäusen eine Untergruppe von Nervenzellen, die zwar meist im Einklang mit dem Atemrhythmus feuerten, aber nicht benötigt wurden, um diesen aufrecht zu erhalten. Wenn der Prä-Bötzinger-Kern im Hirnstamm das Einatmen veranlasst, regt er zugleich die Ausschüttung von Noradrenalin an. Damit hält er das Gehirn wach. Stattdessen hatten diese Nervenzellen Verbindungen zum Locus caeruleus, dem Hirnstammkern, von welchem aus der Botenstoff Noradrenalin in das ganze Gehirn verbreitet wird. Noradrenalin macht wach und aufgeregt und wird auch bei Panikattacken ausgeschüttet.

Wenn die Forscher aber diese speziellen Nervenzellen im Prä-Bötzinger-Komplex gezielt zerstörten, dann wurden die Mäuse merklich ruhiger. Sie verbrachten viel mehr Zeit mit Stillsitzen und Selbstpflege, und viel weniger Zeit damit, eine neue Umwelt zu erkunden. Es scheint also, dass diese Neuronen den Atemrhythmus aufgreifen, den ihre Nachbarzellen erzeugen, und sozusagen "nach oben" weitergeben. Hektisches Atmen lässt viel Noradrenalin ins Gehirn strömen, ruhiges Atmen dämpft diese Aktivität. Woraus folgen würde: Wir atmen nicht schnell, weil wir aufgeregt sind. Sondern wir sind aufgeregt, weil wir schnell atmen.

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Aber ruhige Atemzüge beruhigen nicht nur. Sie halten auch das Gehirn sauber. Der Abtransport von zellulärem Abfall - degradierten Eiweißen, metabolischen Abbauprodukten und überschüssiger Flüssigkeit - aus dem Gehirn ist problematischer als aus dem Rest des Körpers. Denn es fehlt hier zu diesem Zweck das Lymphsystem, das den Körper entwässert.

Stattdessen schwappt im Gehirn die Zerebrospinalflüssigkeit, die in den inneren Hohlräumen gebildet wird. Doch wie diese Flüssigkeit schnell genug durch das Hirngewebe spülen kann, um dort etwas zu bewirken, fand die dänische Forscherin Maiken Nedergaard erst vor wenigen Jahren heraus: Die Zerebrospinalflüssigkeit dringt an der Außenseite von Arterien in das Gewebe ein, umfließt die Zellen und verlässt das Gehirn wieder entlang und durch die Venen. Da dabei die Nähr- und Stützzellen des Gehirns, die Gliazellen, eine wichtige Rolle spielen, nannte Nedergaard diesen Mechanismus das "glymphatische" System.

Wenig später zeigte sie, dass dieser Vorgang der Hirnspülung nicht zu allen Zeiten gleich gut abläuft. Wenn wir wach sind, kommt die Zerebrospinalflüssigkeit nur langsam voran. Im Schlaf dagegen weiten sich die Zellzwischenräume (die Zellen schrumpfen also etwas), und die Diffusion wird erheblich beschleunigt. Die Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass dabei auch potentiell schädliche Eiweiße wie β-Amyloide ausgeschwemmt werden, die nach gängigem Wissensstand vermutlich die Symptome der Alzheimererkrankung auslösen.

Ein reizvoller Nebenbefund ist, dass auch die Schlafposition eine Rolle spielt - zumindest bei Mäusen und Ratten. Am besten funktioniert das glymphatische System, wenn sie auf der Seite liegen, auf dem Rücken ein wenig schlechter, und ganz schlecht bis gar nicht, wenn sie aufrecht gehalten werden. Ob sich das allerdings über das Tierreich hinweg und bis zum Menschen verallgemeinern lässt, bleibt zu prüfen.

Am Menschen gezeigt wurde allerdings bereits ein möglicher Mechanismus für diesen seltsamen Zusammenhang zwischen Schlafposition und Gehirnwäsche: Was die Zerebrospinalflüssigkeit auf ihrem Weg durch das Nervengewebe antreibt, ist nämlich nicht - wie man unwillkürlich denken würde - der Pulsschlag. Sondern die Atmung. Mit jedem Einatmen sinkt der Druck im Brustkorb. Das erlaubt den Abfluss der Zerebrospinalflüssigkeit in die Venen, und damit auch den neuen Zustrom aus den Arterien. Jeder neue Atemzug schickt einen neuen Schwung Spülflüssigkeit durch das Gehirn.

Und es könnte noch einen weiteren Zusammenhang geben. Just der Botenstoff Noradrenalin, dessen Ausschüttung durch rasche Atmung gefördert wird, bremst auch die Gehirnwäsche durch das glymphatische System, wenn wir wach sind. Gut denkbar also, dass ruhige Atmung die Spülleistung auch dadurch verbessert, dass weniger Noradrenalin ausgeschüttet wird.

Aber wie auch immer es funktioniert: Die Yogis haben nachweislich recht damit, dass bewusste tiefe Atmung gut tut. Sie macht uns ruhig, wirkt Panikattacken entgegen, und hält obendrein das Gehirn sauber und gesund. (Konrad Lehmann)

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