Forscher identifizieren einen Schaltkreis im Gehirn, der Atmung und emotionale Beruhigung verbindet

Stress, Angst, Furcht – diese intensiven Emotionen können zu Hyperventilation führen, auch bekannt als „Angstatmung“. Um diese emotionalen Turbulenzen zu stabilisieren, ist die Regulierung der Atmung durch Meditation oder Yoga-Übungen eine wirksame Methode. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde untersucht, wie eine bewusste Verlangsamung der Atmung dazu beitragen kann, zu einem stabilen emotionalen Zustand zurückzukehren, und dabei einen Gehirnkreislauf aufgedeckt, der möglicherweise stark involviert ist. Laut Forschern koordiniert eine Gruppe von Neuronen, die mit dem Hirnstamm verbunden sind, die Atmung mit dem emotionalen Zustand. Ein Fortschritt, der den Weg für gezielte Behandlungen von Hyperventilation und posttraumatischen Belastungsstörungen ebnet.

Ein schweres Hyperventilationssyndrom äußert sich häufig im Rahmen von Angstanfällen oder Stressepisoden. Obwohl es im Allgemeinen nicht schwerwiegend ist, bleibt es dennoch schwächend, da die Betroffenen versuchen, das Gefühl des Luftmangels durch schnelleres und tieferes Atmen auszugleichen. Dieser Anstieg des Sauerstoffgehalts kann zu Sehstörungen, Schwindel und Hitzegefühl führen und, wenn er nicht kontrolliert wird, zu Tetanie (Verlust der Muskelkontrolle) und anschließendem Unbehagen. Verschiedene Wellness-Disziplinen empfehlen langsame Atemübungen, inspiriert von Yoga oder Meditation, um dieses Syndrom zu lindern.

Mark Krasnow, Professor für Biochemie an der Stanford University, unterstützt diese Praktiken und sagt, dass die Beherrschung tiefer Atmung eine entspannende Wirkung auf den Körper habe. Im Jahr 2017 führten Krasnow und Kollegen eine Studie durch, die darauf abzielte, besser zu verstehen, wie das Bewusstsein für die Atmung Hyperventilation lindern kann.

Durch Experimente an Mausmodellen entdeckten sie eine Reihe von Neuronen an der Basis des Hirnstamms, die an der Kommunikation zwischen Atmung und Entspannung beteiligt sind. In ihrer in der National Library of Medicine veröffentlichten Studie schreiben sie: „
Wir identifizierten eine neuronale Subpopulation im Prä-Bötzinger-Komplex der Maus (preBötC), dem Hauptgenerator des Atemrhythmus, der das Gleichgewicht zwischen Ruhe- und Erregungsverhalten reguliert ».

In einer neueren Studie untersuchten Neurowissenschaftler am Salk Institute die bewussten Mechanismen der Atmungsregulation im Hirnstamm weiter. „ Der Körper reguliert sich auf natürliche Weise selbst durch tiefes Atmen. Die Harmonisierung unserer Atmung mit unseren Emotionen erscheint uns intuitiv, aber wir wussten nicht, wie es im Gehirn funktioniert », erklärt Sung Han, Hauptautor der Studie, in einer Pressemitteilung.

Han und sein Team erkannten den nicht erkennbaren, aber offensichtlichen Zusammenhang zwischen Atemmustern und emotionalem Zustand und stellten die Hypothese auf, dass der frontale Kortex des Gehirns beteiligt ist, der für die Orchestrierung von Gedanken und Verhaltensweisen bekannt ist. Dieser Kortex interagiert mit dem Rückenmark und ist insbesondere für die autonome Atmung verantwortlich. Um diese Hypothese zu untermauern, führte das Team Experimente an Mausmodellen durch.

In ihrer Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Naturneurowissenschaftenbeschreiben die Forscher, dass sie die Verbindungen zwischen verschiedenen Gehirnbereichen sorgfältig verfolgt haben, basierend auf der Analyse einer Datenbank neuronaler Verbindungen. Sie entdeckten einen neuen Atmungskreislauf, der an der Stimulierung des emotionalen Zustands beteiligt ist, und identifizierten dann Neuronen im vorderen cingulären Kortex, die direkt mit einem Zwischenbereich des Hirnstamms in der Pons verbunden sind, der wiederum mit dem Rückenmark verbunden ist .

« Durch die Entdeckung eines spezifischen Gehirnmechanismus, der für die Verlangsamung der Atmung verantwortlich ist, könnte unsere Entdeckung eine wissenschaftliche Erklärung für die wohltuende Wirkung von Praktiken wie Yoga und Achtsamkeit auf die Linderung negativer Emotionen liefern und diese weiter wissenschaftlich verankern sagt Han.

Auf dem Weg zu einem besseren Verständnis der Kommunikation zwischen kortikalen Neuronen und dem Rückenmark

Dieses erste Experiment ermöglichte es den Forschern, die physikalischen Verbindungen zwischen diesen verschiedenen Gehirnbereichen zu verstehen. Anschließend untersuchten die Forscher, wie sie kommunizieren und wie die Aktivierung des Rückenmarks die Atmung beeinflussen könnte. Dazu zeichneten sie in einer Reihe von Experimenten die Gehirnaktivität von Mausmodellen auf und setzten diese verschiedenen Stresssituationen aus, die ihr Verhalten veränderten. Um einen Teil der Neuronen im Cortex-Pont-Medullär-Kreislauf künstlich zu aktivieren und zu deaktivieren, nutzte das Team Optogenetik.

Die Ergebnisse stützten die ursprüngliche Hypothese. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sich die Mäuse ruhig verhielten und langsam atmeten, wenn die Verbindung zwischen Kortex und Pons hergestellt wurde. Bei starkem Stress hingegen schwächte sich diese Kommunikation ab, was zu einer Erhöhung der Atemfrequenz führte. Durch die optogenetische Aktivierung des anterioren cingulären Cortex-Pons-Mark-Kreislaufs wurde die Atemfrequenz normalisiert und die Angst abgebaut.

« Ich möchte diese Ergebnisse nutzen, um eine „Yoga-Pille“ zu entwickeln. », verkündete Han. « Wir verfügen jetzt über einen potenziell zielgerichteten Gehirnkreislauf, um Therapien zu entwickeln, die die Atmung sofort verlangsamen und einen friedlichen, meditativen Zustand einleiten können », schließt er.

Quelle: Nature Neuroscience