Atembeobachtung: Gehirnwellen verändern sich schon nach zwei bis drei Minuten

Bereits kurze Einheiten atemfokussierter Meditation können messbare neurologische Veränderungen im menschlichen Gehirn auslösen. Verschiedene wissenschaftliche Untersuchungen geben Einblicke darin, wie sich gezielte Atem- und Achtsamkeitsübungen auf neuronale Netzwerke, Gehirnwellen und vegetative Stressreaktionen auswirken.

Messbare Veränderungen der Gehirnwellen nach wenigen Minuten

In einer im Fachjournal Mindfulness veröffentlichten EEG-Studie unter der Leitung von Malipeddi Saketh untersuchten Forscher 103 Teilnehmer, aufgeteilt in drei Gruppen aus Unerfahrenen, Anfängern und Fortgeschrittenen. Die Probanden absolvierten eine 15-minütige Atembeobachtungs-Meditation, wobei die ersten 10 Minuten mithilfe von 128 EEG-Elektroden analysiert wurden.

Die Messungen zeigten in allen Gruppen einen Anstieg der Theta-, Theta-Alpha-, Alpha- und Beta1-Aktivität sowie ein Absinken der Delta- und Gamma1-Aktivität. Diese Dynamik setzte bereits nach zwei bis drei Minuten ein und erreichte zwischen der siebten und zehnten Minute ihr Maximum.

Bei fortgeschrittenen Praktizierenden zeigte sich eine höhere Theta- sowie Theta-Alpha-Aktivität bereits zu Beginn der Sitzung sowie ein ausgeprägterer früher Rückgang der Delta-Wellen. Zudem wiesen Fortgeschrittene die stärkste negative Korrelation zwischen Theta- und Gamma1-Aktivität auf.

Ergänzende Erkenntnisse lieferte eine Untersuchung von Herrero et al. mittels intrakranieller EEG-Ableitung. Demnach erstreckt sich atembezogene Aktivität über weite Bereiche des Kortex sowie limbischer Regionen.

Während eine willentliche Atemsteuerung die Kopplung in einem Netzwerk aus Frontal-, Temporal- und Insulakortex verstärkte, aktivierte die reine Atembeobachtung vor allem Verbindungen zwischen anteriorem cingulärem Kortex, prämotorischen Arealen, Insula und Hippocampus.

Effekte auf funktionelle Netzwerke im Gehirn

An der Binghamton University untersuchten Weiying Dai und George Weinschenk im Rahmen einer im Fachjournal Scientific Reports erschienenen Erhebung zehn Studenten eines Förderprogramms aus dem Herbstsemester 2017. Vor und nach einem achtwöchigen Meditationstraining mit fünf Einheiten pro Woche von jeweils 10 bis 15 Minuten Dauer erfolgten MRT-Scans.

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Die Ergebnisse zeigten ein schnelleres Umschalten zwischen dem sogenannten Ruhezustandsnetzwerk (Default Mode Network) und dem dorsalen Aufmerksamkeitsnetzwerk sowie eine verstärkte Konnektivität innerhalb und zwischen diesen beiden Netzwerken.

Einfluss auf Stresslevel und vegetative Parameter

Neben zentralnervösen Netzwerken untersuchen Forscher auch die Auswirkungen kurzer Atemsequenzen auf vegetative Marker. Eine Untersuchung der Stanford University aus dem Jahr 2023 mit 108 Personen zeigte nach einem Monat mit täglichen fünfminütigen Übungen Stimmungsverbesserungen in allen untersuchten Gruppen, wobei eine Technik mit verlängerter Ausatmung am günstigsten abschnitt.

Eine Meta-Analyse aus dem Jahr 2023, die zwölf Studien mit insgesamt 785 Teilnehmern umfasste, wies eine signifikante Reduktion des wahrgenommenen Stresses im Vergleich zu Kontrollgruppen nach.

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Eine weitere Meta-Analyse aus dem Jahr 2022 stellte fest, dass langsames Atmen die Herzfrequenzvariabilität erhöht, während ein Review aus dem Jahr 2024 mit 31 Studien und 1.133 Teilnehmern günstige Effekte auf kardiovaskuläre und emotionale Parameter hervorhob.

In einer randomisierten kontrollierten Studie von Pilcher et al. mit 139 Studierenden führte langsames Ausatmen direkt nach der Übung zu verbesserter Stimmung, geringerem Stress und gesteigerter Arbeitsgedächtnisleistung, wenngleich der Stress nach einer Folgeaufgabe wieder anstieg. Weitere Studien an gesunden Erwachsenen dokumentierten Veränderungen von Parametern wie RMSSD und SDNN durch Atemformen mit definierten Takten und Pausen.

Wissenschaftliche Differenzierung und Limitationen

Trotz positiver Trends bleiben methodische Einschränkungen Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen. An der Ritsumeikan University ergab eine Studie mit 20 jungen Erwachsenen nach mentaler Ermüdung zwar stärkere positive Emotionen und Zwerchfellveränderungen nach 20 Minuten geführter Atmung, jedoch keine generalisierten Verbesserungen biologischer Stressmarker.

Eine Untersuchung an 400 Personen über vier Wochen zeigte zudem keine signifikanten Unterschiede zwischen besonders langsamem und anderweitig geführtem Atmen. Fachleute weisen zudem darauf hin, dass manche Beobachtungsstudien im Feld mit kleinen Stichproben arbeiten, keine Kontrollgruppen beinhalten oder methodische Korrekturen aufgrund von Verbindungen von Autoren zu Anbietern erfordern.