Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie der Atem die Aktivität des Großhirns beeinflusst

24.06.2014

Wissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich und der University of Tennessee haben festgestellt, dass die Verbindung von Atmung und Hirnfunktion bei Mäusen weiter reicht als bisher angenommen.

Die Ergebnisse der Forschung, die jetzt im international renommierten Fachmagazin „Nature Communications“ veröffentlicht wurden, können auch helfen, die Rolle des Atems in der menschlichen Gehirnaktivität besser zu verstehen.

Dr. Junji Ito, ein Neurowissenschaftler der von Prof. Sonja Grün geleiteten Arbeitsgruppe "Statistical Neuroscience" am Institut für Neurowissenschaften und Medizin, hat in Zusammenarbeit mit amerikanischen Kollegen herausgefunden, dass es eine starke Wechselwirkung zwischen dem Atemrhythmus von Mäusen und der Aktivität des sogenannten Whisker Barrel Cortex gibt.

Das ist ein Areal im Gehirn von Mäusen, in dem die Signale ihrer Schnurrhaare verarbeitet werden. "Es war bereits bekannt, dass die Aktivität des Riechkolbens, also des für Gerüche zuständigen Gehirnareals, mit der Atmung korreliert. Da wir aber keinen Zusammenhang zwischen dem Whisker Barrel Cortex und der Atmung kannten, sind unsere Ergebnisse überraschend", erklärt Ito. 

Beim Auswerten der Daten von Forschern der University of Tennessee entdeckte Ito, dass der Atemrhythmus mit der Deltafrequenz des lokalen Feldpotenzials zusammenhängt. Das Feldpotenzial entspricht der Summe der Aktivität der Synapsen in einem Kubikmillimeter Gehirn.

Deltawellen sind niederfrequente (0.5-4Hz) Gehirnströme, die bei Menschen wie auch bei Mäusen üblicherweise während des Schlafes auftreten – im Whisker Barrel Cortex von Mäusen jedoch auch im Wachzustand. 

"Die Ergebnisse sind eindeutig: Mäuse atmen vier Mal pro Sekunde ein und aus, und darauf abgestimmt bilden die Deltawellen in jeder Sekunde vier Gipfel und Täler", erläutert der Jülicher Wissenschaftler. Der Zusammenhang beschränkt sich dabei nicht auf Deltawellen.

Ito und Kollegen konnten ebenfalls zeigen, dass im Whisker Barrel Cortex auch Gammawellen (> 30 Hz) auftreten, die gewöhnlich bei starker Konzentration oder bei Lernprozessen gemessen werden. Diese Gammawellen, so das Ergebnis der Untersuchungen, sind an die Deltawellen und an die Atmung gekoppelt. 

In weiteren Experimenten konnten die Forscher darüber hinaus zeigen, dass der Luftstrom durch die Nase die Wechselbeziehungen zwischen Atmung und neuronaler Aktivität im Barrel Cortex steuert. Inwieweit sich dies auch in weiteren Hirnarealen nachweisen lässt und ob dies auch beim Menschen auftritt, wird Gegenstand künftiger Forschungsprojekte sein.

Sonja Grün geht davon aus, auch beim Menschen Zusammenhänge zu finden: "Die Rolle der Atmung ist bei der Meditation schon lange bekannt. Wir hoffen, mehr darüber herauszufinden, wie der Atem auf das Denkvermögen wirkt." 

Originalveröffentlichung: J. Ito, S. Roy, Y. Liu, Y. Cao, M. Fletcher, L. Lu, J.D. Boughter, S. Grün & D.H. Heck: Whisker barrel cortex delta oscillations and gamma power in the awake mouse are linked to respiration. Nature Communications 5, 3572, DOI: 10.1038/ncomms4572 http://www.nature.com/ncomms/2014/140401/ncomms4572/full/ncomms4572.html 

Institut für Neurowissenschaften und Medizin, Bereich Computational and Systems Neuroscience (INM-6 /IAS-6): http://www.fz-juelich.de/inm/inm-6/EN/Home/home_node.html

Erhard Zeiss | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Verschwindende Äderchen: Diabetes schädigt kleine Blutgefäße am Herz und erhöht das Infarkt-Risiko
23.03.2017 | Technische Universität München

nachricht Ein Knebel für die Anstandsdame führt zu Chaos in Krebszellen
22.03.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise