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Schwangere können Herzschlag ihrer Babies im Mutterleib durch den Atemrhythmus beeinflussen!

15.07.2009
Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" berichtet online

Die Herzen von Schwangeren und ihren ungeborenen Kindern schlagen zeitweise synchron. Dieses Verhalten wird maßgeblich durch den Atemrhythmus der Mutter beeinflusst.

Das haben Wissenschaftler des Grönemeyer-Instituts für Mikrotherapie und des Lehrstuhls für Radiologie und Mikrotherapie der Universität Witten/Herdecke rund um Peter van Leeuwen und Dietrich Grönemeyer u.a. in Zusammenarbeit mit Jürgen Kurths vom vom Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung herausgefunden.

Das zu Grunde liegende mathematische Verfahren könnte genutzt werden, um Komplikationen in der Schwangerschaft frühzeitig zu erkennen und um Mutter und Kind in der Schwangerschaft besser zu überwachen.

Schwangere berichten häufig, dass sie eine besondere Beziehung zu ihren ungeborenen Kindern verspüren. Der Grund für diese Verbindung könnte zum Teil die Synchronisation des Herzschlags sein. Der Gleichklang wird maßgeblich vom Atemrhythmus der Mutter beeinflusst, berichtet nun das Forscherteam rund um Peter van Leeuwen, Leiter der Abteilung Biomagnetismus am Lehrstuhl für Radiologie und Mikrotherapie der Universität Witten/Herdecke, der Online-Ausgabe des Magazins "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)".

"Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass der Fötus in der Lage ist, den Herzschlag seiner Mutter wahrzunehmen und seinen Herzschlag daran anzupassen. Zum ersten Mal ist es gelungen, in einem so frühen Stadium das enge körperliche, möglicherweise sogar emotionale Zusammenspiel zwischen Mutter und Kind bereits im Mutterleibzu dokumentieren", so Lehrstuhlinhaber Dietrich Grönemeyer.

Die Wissenschaftler konnten einen Algorithmus entwickeln, der das synchrone Verhalten in Messdaten identifizieren kann. Dieser mathematische Ansatz macht es möglich, das Zusammenspiel der Herzen als deutliche Interaktion zu deuten. "Das Verfahren kann Aufschluss über die vorgeburtliche Entwicklung des Herz-Kreislauf- und möglicherweise auch des Nervensystems des Ungeborenen geben. Möglicherweise sind wir sogar in der Lage, Erkrankungen des Ungeborenen so frühzeitig festzustellen", sagt Peter van Leeuwen.

Für die aktuelle Studie wurden sechs in der 34. bis 40. Woche Schwangere mit einem Magnetokardiographen untersucht. Dieser zeichnet die magnetischen Felder auf, die bei der Aktivierung der Herzmuskeln entstehen. Der Herzschlag wird von spezialisierten Herzmuskelzellen gesteuert, die sogenannte Aktionspotenziale auslösen. Weitere spezialisierte Herzmuskelfasern leiten diese (schwach) elektrischen Impulse an die Arbeitsmuskulatur weiter. Dabei entstehen (schwache) Magnetfelder, die mit dem Magnetokardiographen berührungslos und stressfrei für Mutter und Ungeborenes gemessen werden können.

Die Probandinnen folgten für jeweils fünf Minuten einem vorgegebenen Atemrhythmus von 10, 12, 15 und 20 Atemzügen pro Minute. Wie die Forscher nun berichten, treten die Synchronisationsepochen des Herzschlags von Mutter und Ungeborenem deutlich häufiger auf, wenn die Mutter einem schnellen Atemrhythmus folgt, bei langsamer Atmung hingegen scheint das Zusammenspiel eher verhindert zu werden. Das synchrone Verhalten besteht in diesen Fällen nicht in einem gleichen Herzrhythmus (eins zu eins), sondern einem festen Verhältnis der Herzfrequenz des Kindes zur Herzfrequenz der Mutter von beispielsweise drei zu zwei oder vier zu drei.

Nachweisen konnten die Forscher diese versteckte Verbindung mit einer innovativen Analysetechnik, genannt "Twin Surrogates". Nach dieser Methode werden zunächst unabhängige Kopien des zugrunde liegenden Systems erzeugt. Mithilfe dieser Ersatzdaten können die Synchronisationsepochen statistisch identifiziert werden.

Das Forschungsergebnis ist weitreichend, denn das Verfahren lässt sich ebenso auf die Analyse bislang wenig erforschte Wechselwirkung zwischen teils eng verbundenen, teils aber unabhängigen physiologischen Systemen anwenden, wie sie etwa im Klimasystem auftreten. "Dort können wir nach diesen Ansatz zum Beispiel so genannte Teleconnections untersuchen", sagt Jürgen Kurths, Koautor der Studie, vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Das sind meist schwache, aber räumlich und zeitlich weit reichende Wechselwirkungen wie sie zum Beispiel zwischen dem Klimaphänomen El Niño im östlichen Pazifik und dem Monsun in Indien auftreten. Die Suche nach Synchronisation zwischen diesen Phänomenen liefert Aufschluss über die Art ihrer Kopplung.

"Der Forschungserfolg zeigt auch die Bedeutung und den Nutzen interdisziplinärer Teams in der Medizin", betont Lehrstuhlinhaber Dietrich Grönemeyer, der seit Jahren die fachübergreifende Zusammenarbeit von Ärzten, Ingenieuren, Mathematiker, Natur- und Geisteswissenschaftler in seinem Lehrstuhl praktiziert.

Kooperationspartner dieser Forschungsarbeit waren:

" Potsdamer Institut für Klimafolgeforschung
" Universität Witten/Herdecke
" Humbold Universität Berlin
" University of Aberdeen - Department of Physics
Das Grönemeyer-Institut für Mikrotherapie wird von Prof. Dr. Dietrich Grönemeyer geleitet, der gleichzeitig Lehrstuhlinhaber für Radiologie und Mikrotherapie an der Universität Witten/Herdecke ist.
Die Forschungsergebnisse wurden am 13. Juli 2009 in der Online-Ausgabe des renommierten internationalen Fachmagazins "Proceedings of The National Academy of Sciencees" veröffentlicht und als besonderes Forschungs-Highlight herausgestellt.

http://www.pnas.org/content/early/2009/07/10/0901049106.abstract

Weitere Informationen bei Dr. Peter van Leeuwen, 0234-9789140 (petervl@microtherapy.de).

Kay Gropp | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wh.de
http://www.pnas.org/content/early/2009/07/10/0901049106.abstract

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