Unsere Atmung dient in erster Linie dazu, unseren Körper mit Sauerstoff zu versorgen. Doch auch darüber hinaus entfaltet sie offenbar einen weitreichenden Einfluss. Schon frühere Studien haben gezeigt, dass unser Ein- und Ausatmen den Rhythmus unserer neuronalen Aktivität beeinflusst und uns sowohl im Wachzustand beim Lernen helfen kann, als auch im Schlaf dazu beiträgt, dass wir die neuen Informationen abspeichern. Die Mechanismen dahinter sind allerdings bislang nur in Ansätzen verstanden.
Lernen im Rhythmus des Atems
Ein Team um Esteban Tarrasó von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat nun Daten von 18 Testpersonen ausgewertet, die für ein Experiment lernten, 120 Bilder mit bestimmten Wörtern zu verknüpfen. Direkt im Anschluss an die Lernphase sowie erneut nach einem zweistündigen Mittagsschlaf wurden diese Assoziationen abgefragt. Währenddessen erfassten die Forschenden den Atemrhythmus der Freiwilligen und zeichneten ihre Hirnaktivität per Elektroenzephalographie (EEG) auf.
Dabei zeigte sich: Wurde das entsprechende Hinweiswort während oder kurz vor dem Einatmen präsentiert, konnten sich die Probanden besser an das zugehörige Bild erinnern. „Im EEG wird jedoch sichtbar, dass der eigentliche Erinnerungsabruf eher während der anschließenden Ausatmung stattfindet“, berichtet Tarrasós Kollege Thomas Schreiner. „Unsere Daten sprechen also für eine Art funktionale Zweiteilung: Das Einatmen ist ein günstiger Moment, um den Hinweisreiz aufzunehmen, und das Ausatmen ein günstiger Moment für die eigentliche Rekonstruktion der Erinnerung im Gehirn.“
Synchronisation mit der Hirnaktivität
Die EEG-Aufzeichnungen gaben auch Einblicke in die zugrundeliegenden Mechanismen: Demnach schwächen sich während des Ausatmens sowohl die Alpha-Wellen ab, die mit entspannter Wachheit assoziiert sind, als auch die Beta-Wellen, die mit aktiver Konzentration in Verbindung gebracht werden. Zugleich werden diejenigen neuronalen Muster reaktiviert, die auch während des Lernen aktiv waren – ein Hinweis auf den Abruf von Gedächtnisinhalten. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass beide wichtigen neuronalen Signaturen für erfolgreiches Erinnern während der Ausatmung gemeinsam moduliert wurden“, berichtet das Team.
Bei manchen Testpersonen schwankte die Gehirnaktivität stärker mit dem Rhythmus der Atmung als bei anderen. „Bemerkenswert ist, dass die Stärke dieser Kopplung zwischen Atmung und Gehirn mit der individuellen Gedächtnisleistung zusammenhängt“, so die Forschenden. „Je stärker die Wechselwirkung zwischen der Atmung und den neuronalen Reaktivierungsprozessen war, desto besser war die Gedächtnisleistung.“ Ob sich dieser Einklang von Atmung und Hirnaktivität allerdings bewusst fördern lässt, ist bisher noch unklar. In der aktuellen Studie behielten die Testpersonen ihren natürlichen Atemrhythmus bei und konzentrierten sich ganz auf die Gedächtnisaufgabe.
