Die Verbindung zwischen Atem und Gehirn: Wie bewusstes Atmen die geistige Klarheit verbessern kann

Hallo, lassen Sie uns über ein einfaches und mächtiges Werkzeug im Zentrum unseres Körpers sprechen – unseren Atem. Diese rhythmische Lebenskraft, die oft unbemerkt bleibt, hat das Potenzial, die geistige Klarheit zu verbessern, den Fokus zu schärfen, das Gehirn zu schützen, die Neuroplastizität zu verbessern und Ihnen ein neues Gefühl der Selbstbeherrschung zu geben 🤯. Wir werden die Wissenschaft hinter den tiefgreifenden Auswirkungen der Atmung auf unsere geistige und körperliche Gesundheit verstehen, aber auch praktische Ratschläge und Techniken kennenlernen, um die Kraft des Atems zu nutzen.

Das Gehirn ist auf eine konstante Versorgung mit Sauerstoff und Glukose angewiesen, um seine optimale Funktionsfähigkeit zu erhalten, die neuronale Integrität zu bewahren, die synaptische Übertragung zu erleichtern und reibungslose kognitive Abläufe zu gewährleisten. Es ist erwähnenswert, dass das Gehirn etwa 20 Prozent des Energiebedarfs des Körpers ausmacht, eine bemerkenswerte Zahl angesichts seiner Größe.

Eine flache oder schnelle Atmung kann zu einer suboptimalen Sauerstoff versorgung des Gehirns führen, was zu einer Abnahme der kognitiven Funktionen, der Aufmerksamkeitsspanne und der allgemeinen Leistung bei geistigen Aufgaben führt. Dies unterstreicht die Bedeutung bewusster Atemübungen für die Verbesserung unserer kognitiven Funktionen, aber auch für das körperliche Wohlbefinden, da sie zu einem besseren Stressmanagement beitragen.

Langsame Atemübungen in Ihre Routine einzubauen, kann eine einfache, aber wirkungsvolle Strategie sein, um geistige Klarheit, Konzentration und Produktivität zu steigern. Wenn Sie Ihre Mitarbeiter ermutigen, im Laufe des Tages kurze, bewusste Atempausen einzulegen, kann dies zu einer konzentrierteren, ruhigeren und effizienteren Arbeitsatmosphäre führen, was sowohl dem Einzelnen als auch der Leistung des Unternehmens zugute kommt.

Die Physiologie der Atmung

Wenn wir langsam und tief atmen, aktivieren wir das parasympathische Nervensystem, das für Ruhe und Verdauung zuständig ist und den Stress im Körper abbaut. Diese Aktivierung wird durch den Vagusnerv vermittelt, eine wichtige Komponente des autonomen Nervensystems, die dem Körper als Autobahn für die Kommunikation zwischen dem Gehirn und verschiedenen Organsystemen dient (Porges, 2007).

Wir können die Kraft und Ausdauer unserer Atemmuskulatur steigern, indem wir langsam atmen. Dies führt zu einer erhöhten Lungenventilation und einer verbesserten Gasaustausch-Effizienz (Li, T.T. et al., 2023). Langsames Atmen ist ebenso wichtig wie das Atmen durch die Nase, da es das Volumen der eingeatmeten Luft reguliert und dafür sorgt, dass sie richtig gefiltert, erwärmt und befeuchtet wird, bevor sie Ihre Lungen erreicht. Die Nasenatmung produziert auch Stickstoffmonoxid, ein Molekül, das eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der Durchblutung und der effizienteren Versorgung der Zellen, einschließlich der Gehirnzellen, mit Sauerstoff spielt.

Sauerstoff ist für die Gehirnfunktion lebenswichtig, aber der Kohlendioxidgehalt (CO₂) in unserem Blut ist ebenso wichtig. Das richtige Gleichgewicht des Kohlendioxids ist für die Freisetzung von Sauerstoff aus dem Hämoglobin in den Blutzellen in das Körpergewebe notwendig, ein Phänomen, das als Bohr-Effekt bekannt ist. Ein hoher CO₂-Gehalt verringert die Affinität des Hämoglobins für Sauerstoff, wodurch die Abgabe von Sauerstoff an die Gewebe, die ihn am meisten benötigen, erleichtert wird.

Die Neurowissenschaft der tiefen Atmung

Wenn wir atmen, erzeugen wir Sequenzen von gleichmäßigen, rhythmischen Signalen, die die Bewegung unseres Atems begleiten. Diese Reize erreichen das Gehirn in drei Bereichen des Kortex: Der olfaktorische Kortex empfängt Reize aus dem Riechkolben, der somatosensorische Kortex empfängt Reize aus den Bewegungen des Brustkorbs und des Bauches und der insuläre Kortex empfängt Chemorezeptoren – Veränderungen des Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalts im Blut – und Mechanorezeptoren in der Lunge, dem Zwerchfell und den inneren Organen.

Diese rhythmischen Stimuli erzeugen drei Muster kortikaler Aktivität im gesamten Neokortex: neuronale Oszillationen, eine Zunahme der Leistung von Gehirnwellen vom Gamma-Typ und das Timing von Phasenübergängen in der Aktivität des großen neuronalen Netzwerks. Dieser Rhythmus trägt dazu bei, große Teile des kortikalen Netzwerks bei langsameren Prozessen zu synchronisieren , was die Effizienz der Gehirnfunktionen beeinflusst. Da sich das Gehirn mit der Atmung synchronisiert, neigen auch andere Funktionen auf der Suche nach Präzision dazu, sich mit ihr zu synchronisieren, wie etwa die Augen- und Fingerbewegungen eines Pianisten beim Klavierspielen (Heck, D.H. et al. 2017).

Die Leistung der Gamma-Oszillation und die Zeit des Phasenübergangs sind stark in die kognitiven Funktionen involviert und stellen eine direkte Verbindung zwischen der Atmung und kognitiven Prozessen her (Heck, D.H. et al., 2017). Diese Synchronisation kann kognitive Prozesse wie Entscheidungsfindung, Aufmerksamkeit und Sinneswahrnehmung beeinflussen.

Nasen- und Mundatmung verursachen unterschiedliche Muster der elektroenzephalographischen Aktivität. Nasenatmung treibt Delta-Wellen-Oszillationen und Gamma-Leistungsmodulationen in einem nicht-olfaktorischen Bereich des Neokortex an. Die Stimulierung der Delta-Oszillationen deutet darauf hin, dass die Nasenatmung dazu beitragen kann, einen Zustand der Entspannung und Erholung im Gehirn herbeizuführen, auch wenn wir nicht schlafen. Dies kann besonders hilfreich sein, um Stress zu bewältigen und einen Zustand der Ruhe zu fördern, der die Erholung von kognitiver Müdigkeit begünstigt. Die Modulation der Gamma-Leistung durch die Nasenatmung deutet darauf hin, dass diese Art der Atmung die kognitiven Fähigkeiten verbessern, die Konzentration und die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöhen kann (Heck, D.H. et al. 2017).

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) hat gezeigt, dass eine kontrollierte Atmung zu einer verringerten Aktivität in der Amygdala führen kann, einer spezifischen Struktur innerhalb des limbischen Systems, die besonders mit der emotionalen Verarbeitung und der Gedächtnisbildung verbunden ist (Hölzel et al., 2013). Ein Anstieg der Atemfrequenz synchronisiert sich mit der Aktivierung der Amygdala bei Angstzuständen und spielt eine modulierende Rolle bei der neuronalen Aktivität des Neokortex.

Die Mundatmung bewirkt jedoch nicht die gleiche Synchronisierung der Muster und wird mit Schlafstörungen und Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung(ADHS) in Verbindung gebracht (Campanelli, S. et al., 2020).

Ein weiterer Effekt von Atemübungen, wie z.B. die langsame, rhythmische Atmung, ist die Schaffung einer optimalen Umgebung für das Gehirn, um neue Verbindungen zu bilden, die Neuroplastizität. Stress kann die Neuroplastizität unterdrücken, aber der durch die tiefe Atmung erzeugte Entspannungszustand begünstigt sie. Meditation, die sich auf die Atmung konzentriert, wurde mit einer Zunahme der Dichte der grauen Substanz im Hippocampus in Verbindung gebracht, einem Bereich des Gehirns, der für Lernen und Gedächtnis wichtig ist (Hölzel et al., 2011). Darüber hinaus kann das Anhalten des Atems die Durchblutung des Gehirns erheblich steigern. Diese erhöhte Durchblutung unterstützt das Wachstum der Gehirnzellen und fördert die Neuroplastizität. Um besser zu verstehen, wie dieser Prozess funktioniert, lassen Sie uns mit der nächsten Sitzung fortfahren.

Die kognitiven Auswirkungen

Zusätzlich zu all den oben erwähnten Ergebnissen der Nasen- und Langsamatmung können wir uns mit verschiedenen Atemübungen und ihrem Einfluss auf die kognitiven Funktionen befassen.

• Vibration: Die Praxis der bewussten Atmung plus Vibration – die das Geräusch summender Bienen nachahmt – während der nasalen Ausatmung, reduzierte die Reaktionszeit des Stoppsignals, die Fähigkeit, motorische Reaktionen zu unterdrücken. Eine verbesserte Reaktionshemmung ist ein Anzeichen für eine flexiblere kognitive Kontrolle (Campanelli, S., 2020). Die Wirkungsweise von Vibrationen ist noch immer nicht vollständig geklärt. Einige Hypothesen besagen jedoch, dass Vibrationen den Vagusnerv aktivieren und einen Entspannungszustand herbeiführen können, oder dass sie die Synchronität der Hirnrhythmen in Bereichen, die mit der Aufmerksamkeit verbunden sind, erhöhen können.

• Schnelles Atmen: Nach dem Üben von schnellem, intensivem Atmen, bei dem aktiv Luft mit Bauchkontraktionen in schnellerem Tempo ausgestoßen wird, verringerten die Menschen ihre visuelle und auditive Reaktionszeit, allerdings durch den gegenteiligen Effekt des langsamen Atmens. Dadurch wird das sympathische Nervensystem aktiviert, das den Körper auf eine„Kampf-oder-Flucht„-Reaktion vorbereitet und die sensorisch-motorische Leistung verbessert (Campanelli, S., 2020). Einige Hochleistungssportler und die US-Streitkräfte haben behauptet, dass sie diese Atmung vor einem großen Spiel oder einem Spezialeinsatz verwenden (Nestor, J., 2020).

• Atemanhalten: Das Anhalten der Luft mit vollen Lungen erhöht den Kohlendioxidgehalt, was zu einer Vasodilatation und einer erhöhten Hirndurchblutung führt. Dieser Mechanismus ist eine Reaktion des Körpers, um den Sauerstofftransport und den CO₂-Abtransport aus den Geweben zu verbessern. Neben Sauerstoff kann ein erhöhter Blutfluss auch die Versorgung des Gehirns mit wichtigen Nährstoffen wie Glukose und Fettsäuren erleichtern, die für die neuronale Funktion und Gesundheit entscheidend sind. Eine erhöhte Durchblutung trägt zu einem effizienten Abtransport von Stoffwechselabfällen aus dem Gehirn bei und verhindert so die Ansammlung potenziell toxischer Substanzen. Außerdem kann sie die Freisetzung und Wiederaufnahme von Neurotransmittern beeinflussen, also von chemischen Stoffen, die Signale im Gehirn übertragen und alles von der Stimmung bis zur Wahrnehmung beeinflussen.

Studien haben gezeigt, dass der Sauerstoffgehalt im präfrontalen Kortex, einem Bereich des Gehirns, der für höhere kognitive Prozesse wichtig ist, ansteigt, wenn der Mensch tief zwerchfellartig atmet (Pujari, V. und Parvathisam, S., 2022).

Tiefes Atmen ermöglicht es dem Einzelnen, seine Aufmerksamkeit fest auf die Gegenwart zu richten und verbessert die kognitive Leistungsfähigkeit und die emotionale Stabilität. Menschen, die sich ihrer Gefühle bewusster sind, können sie erfolgreicher regulieren und haben mehr Kontrolle darüber, wie sie auf Situationen reagieren (Campanelli, S. et al., 2020). Dies hängt auch mit der psychischen Belastbarkeit zusammen, also der Fähigkeit, sich schnell von Stress zu erholen. Die Aktivierung des parasympathischen Nervensystems und die Verringerung der Aktivität des sympathischen Nervensystems, das für die Stressreaktion verantwortlich ist, legt nahe, dass die tiefe Atmung die Stressresistenz des Körpers erhöhen kann (Brown & Gerbarg, 2005).

Neuroprotektion

Unser Gehirn braucht Sauerstoff, um zu funktionieren und am Leben zu bleiben. Wenn es nicht genügend Sauerstoff erhält, ein Zustand, der als schwere Hypoxie bezeichnet wird, kann dies eine Reihe ernsthafter Probleme verursachen, wie z.B. Energieverlust (ATP-Erschöpfung), übermäßige Produktion schädlicher Substanzen (reaktive Sauerstoffspezies), Kalziumablagerungen und Entzündungen. Studien und Untersuchungen zeigen jedoch, dass eine mäßige, intermittierende Exposition gegenüber niedrigem Sauerstoffgehalt das Gehirn tatsächlich widerstandsfähiger gegen diese Arten von Schäden, Ischämie (verminderte oder unterbrochene Durchblutung) und andere Belastungen machen kann.

Intermittierende Hypoxie (IH) bedeutet, dass Sie abwechselnd Phasen mit normaler Atmung und Phasen mit niedrigem Sauerstoffgehalt ausgesetzt sind. Wenn der Sauerstoffgehalt auch nur für kurze Zeit reduziert wird, kann dies eine Reihe von Reaktionen im Körper auslösen, die den Wiederaufbau und die Erholung fördern. Der Körper beginnt, mehr von bestimmten Stoffen wie Stickstoffmonoxid und reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) zu produzieren und auf den Sauerstoffmangel zu reagieren. Diese Substanzen und die Situation mit weniger Sauerstoff geben dem Körper einen kleinen Anstoß, ein internes Abwehrsystem zu aktivieren. Dieses Abwehrsystem veranlasst den Körper, spezielle Proteine zu produzieren, die die Zellen vor Schäden schützen und sie vor Stress durch Sauerstoffmangel, Entzündungen und Energiemangel bewahren. Dazu verwendet der Körper eine Art interner Signalgebung, die so genannte Proteinkinase-Signalgebung, die den Zellen im Grunde sagt, dass sie ihre Abwehrkräfte gegen diese Probleme einschalten sollen. (Sprick, J.D. et al. 2019).

Dieser Prozess zielte ursprünglich darauf ab, physiologische Anpassungen auszulösen, um die Effizienz des Körpers bei der Nutzung von Sauerstoff zu verbessern. Zu den Anpassungen können eine erhöhte Produktion roter Blutkörperchen, eine verbesserte Effizienz bei der Nutzung von Sauerstoff durch die Zellen und eine bessere Gefäßversorgung gehören. Das Hauptziel ist oft die Verbesserung der sportlichen Leistung, die Anpassung an große Höhen oder als therapeutischer Ansatz bei bestimmten Erkrankungen wie Schlafapnoe, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und sogar neurologischen Erkrankungen. Die Exposition gegenüber niedrigen Sauerstoffwerten bei intermittierender Hypoxie ist systemisch, d.h. sie wirkt sich auf den gesamten Körper aus (Navarrete-Opazo, A. & Mitchell, G. S., 2014). Wir können diese Effekte erreichen, indem wir mit rhythmischer Atmung und verlängerten Atemzügen trainieren.

Ein weiterer Mechanismus ist die ischämische Präkonditionierung, bei der kurze, kontrollierte Perioden mit vermindertem Blutfluss (und damit Sauerstoff) zu bestimmten Geweben oder Organen eingeleitet werden, gefolgt von einer Reperfusion (Wiederherstellung des Blutflusses). Diese Methode wird verwendet, um das Gewebe oder Organ zu präkonditionieren, damit es den Auswirkungen eines nachfolgenden, schwereren ischämischen Ereignisses (einer längeren Periode verminderter Durchblutung) widerstehen kann. Man geht davon aus, dass dieser Mechanismus schützende zelluläre Wege aktiviert, die die Gewebeschäden bei nachfolgenden ischämischen Episoden verringern. Sie tritt jeweils in einem Gewebe auf, z. B. im Herzmuskelgewebe oder in nicht-kardialem Gewebe, einschließlich Niere, Gehirn, Skelettmuskel, Lunge, Leber und Skelettgewebe. Der Schutz beginnt sofort, innerhalb von Minuten nach der ischämischen Vorschädigung und dauert einige Stunden. Eine späte Phase entwickelt sich mit zirkadianer Regelmäßigkeit vierundzwanzig Stunden später und tritt zyklisch über mehrere Tage hinweg wieder auf, um dann zu verschwinden (Dardik, I.I., 2002).

Das bedeutet, dass Sie ein diszipliniertes Atemtraining absolvieren müssen, um Ihren Schutz aufrechtzuerhalten. Schnelles, intensives Atmen erhöht die Herzfrequenz und den Blutdruck und senkt den Kohlendioxidgehalt, was zu einer Gefäßverengung führt und den zerebralen Blutfluss in den intrakraniellen Arterien verringert. Andere Studien schlagen ein Protokoll mit Atemarbeit und aerobem Training vor, um eine ischämische Vorkonditionierung des Herzmuskelgewebes zu erreichen (Dardik, I.I., 2002).

In der Praxis

• Um wacher zu sein: Schnelle, kurze Atemzüge für einige Sekunden erhöhen die Wachsamkeit und die Bereitschaft für anspruchsvolle Aufgaben. Konzentrieren Sie sich darauf, mit Intensität und Geschwindigkeit auszuatmen, wie ein schneller Atemzug, und passiv einzuatmen, um dem schnelleren Tempo zu entsprechen.

• Zur Verbesserung von Entspannung und Konzentration: Langsames, tiefes Atmen und das Anhalten des Atems können eingesetzt werden, um den Geist zu entspannen, die Konzentration zu steigern und einen für die Meditation förderlichen Zustand zu erreichen. Atmen Sie tief ein, indem Sie Ihren Bauch nach außen projizieren, Ihre Rippen seitlich ausdehnen und Ihren Brustkorb subtil anheben. Halten Sie die Luft so lange in Ihren Lungen, wie es Ihnen angenehm ist, und atmen Sie langsam aus, indem Sie Ihren Brustkorb senken, Ihre Rippen enger zusammenführen und Ihren Bauch zusammenziehen.

Fazit

Die Atmung, eine oft vernachlässigte autonome Funktion, ist ein mächtiger Verbündeter bei der Suche nach geistiger Klarheit und besserer kognitiver Leistung. Während die Wissenschaft weiterhin die Zusammenhänge zwischen unseren Atemmustern und der Gehirnfunktion erforscht, können wir uns diese alten Techniken zunutze machen, um unsere Tage in Bezug auf Produktivität und Wohlbefinden zu verändern.

Eine einfache Nasen-, Zwerchfell- und langsame Atmung kann sich positiv auf die Kognition auswirken. Wenn Ihre natürliche Atmung flach und schnell ist, versuchen Sie, auf Ihre Atmung zu achten und sie zu vertiefen. Lernen Sie andere Arten von Atemtechniken, mit Rückhalt und Rhythmus, für noch bessere Ergebnisse in der Kognition, der geistigen Belastbarkeit, der emotionalen Regulierung und der Stimulation der Intuition.

Bis zum nächsten Mal!

Referenzen:

• Nestor, J. Atmen: Die neue Wissenschaft einer verlorenen Kunst. Riverhead Bücher. 26. Mai 2020.
• DeRose. Yoga Abhandlung . Egregory. 4 Juli, 2016.
• Porges, S. W. (2007). Die polyvagale Perspektive. Biologische Psychologie, 74(2), 116-143.
• Li, T.T. et al. (2023). Wirkung von Atemübungen auf Biomarker für oxidativen Stress beim Menschen: Eine systematische Überprüfung und Meta-Analyse. Frontiers in Medicine. 10, 1121036.
• Heck, D.H. et al. (2017). Die Atmung als grundlegender Rhythmus der Gehirnfunktion. Frontiers in Neural Circuits. 10, 115.
• Hölzel, B. K. et al. (2011). Achtsamkeitspraxis führt zu einer Zunahme der regionalen Dichte der grauen Substanz im Gehirn. Psychiatry Research: Neuroimaging, 191(1), 36-43.
• Campanelli, S., Tort, A.B.L. und Lobão-Soares, B. (2020) Pranayamas and Their Neurophysiological Effects. Internationale Zeitschrift für Yoga. 13(3), 183-192.
• Pujari, V. und Parvathisam, S. (2022). Breathing Your Way To Better Brain Function: The Role Of Respiration In Cognitive Performance. Journal of Pharmaceutical Negative Results. 13(7), 8214-8219.
• Brown, R. P., & Gerbarg, P. L. (2005). Sudarshan Kriya Yogische Atmung bei der Behandlung von Stress, Angst und Depression: Teil I – Neurophysiologisches Modell. Journal of Alternative and Complementary Medicine, 11(1), 189-201.
• Sprick, J.D. et al . (2019). Ischämische und hypoxische Konditionierung: Potenzial zum Schutz lebenswichtiger Organe. Experimental Physiology. 104(3), 278-294.
• Navarrete-Opazo, A. & Mitchell, G. S. (2014). Therapeutisches Potenzial der intermittierenden Hypoxie: Eine Frage der Dosis. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 307(10), R1181-R1197.
• Dardik, I.I. (2002). Systeme und Methoden für Atemübungen zur Förderung der ischämischen Vorkonditionierung. GB2390689A.