Herz und Atmung im Takt des Schlafs

Das haben Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, der Philipps-Universität Marburg und der Bar-Ilan-Universität in Ramat Gan (Israel) herausgefunden. Ein stationärer Aufenthalt in einem Schlaflabor könnte damit in vielen Fällen überflüssig werden. Die Resultate des Forschungsprojekts werden Anfang Februar in der renommierten Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Jedermann weiß, dass sich beim Joggen die Atmung mit den Beinbewegungen synchronisiert. Aber wie sieht das für das Herz aus? Gibt es verschiedene Phasen der Synchronisation zwischen Herzschlag und Atmung in Abhängigkeit von physiologisch unterschiedlichen Zuständen des Körpers? Mit dieser Frage beschäftigten sich theoretische Physiker der Martin-Luther-Universität in einem internationalen Kooperationsprojekt. Sie nahmen sich die Schlafphase vor, die durch verschiedene Stadien gekennzeichnet ist. Tief- und Traumschlaf wechseln sich ab, der menschliche Körper durchläuft mehrere Zyklen. „Diese Schlafstadien werden durch das Gehirn generiert und stehen eigentlich nicht direkt mit autonomen Körperfunktionen wie Herzschlag oder Atmung in Verbindung“, weiß Jan Kantelhardt, Juniorprofessor am Institut für Physik der Martin-Luther-Universität. „Wir konnten nun aber zeigen, dass die Muster der sogenannten Phasen-Synchronisation zwischen Herzschlag und Atmung die Schlafstadien widerspiegeln.“

Die Forscher zeichneten die Daten von 112 gesunden Probanden im Alter von 20 bis über 70 Jahren während der Schlafphase auf. Ihre Ergebnisse sind eindeutig und unabhängig von Geschlecht, Alter und Körper-Massen-Index. Die Wissenschaftler nutzten einen auf Methoden der Theoretischen Physik beruhenden automatischen Algorithmus, der die Synchronisationsphasen objektiv erkennen kann. Bei dem Projekt handelt es sich also um eine erfolgreiche interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Physik und Medizin. Medizinischer Partner war die Universitätsklinik Marburg.

„Mit unseren Messmethoden ist nun erstmals ein Nachweis von Übergängen in der Phasen-Synchronisation in einem Experiment gelungen“, sagt an Kantelhardt. „Damit bekommen die vielen theoretischen Arbeiten der Physiker eine praktische Bedeutung.“ Mögliche Anwendungen der Resultate sehen die Forscher in der automatischen Erkennung von Schlafstadien allein auf der Basis von Herzschlag- und Atmungsaufzeichnungen, die – anders als konventionelle Analysen – keine stationäre Aufnahme in einem Schlaflabor erfordern. Außerdem untersuchen sie gerade gemeinsam mit Kardiologen der TU München für Herzinfarktpatienten, wie die Art und der Grad der Phasensynchronisation mit der Leistungsfähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems zusammenhängen und ob sich daraus diagnostisch relevante Parameter gewinnen lassen.

Jan Kantelhardt ist seit drei Jahren Juniorprofessor an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Die Stelle des 36-Jährigen wurde vor kurzem nach einer positiven Zwischenevaluierung verlängert. Die Veröffentlichung der aktuellen Forschungsergebnisse in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ ist für den 2. Februar vorgesehen.

Ansprechpartner:
Juniorprofessor PD Dr. Jan W. Kantelhardt
Tel.: 0345-55 25433
E-Mail: jan.kantelhardt@physik.uni-halle.de

Media Contact

Carsten Heckmann idw

Weitere Informationen:

http://www.uni-halle.de

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer