Atmung als Abdruck: Jeder Atemzug hinterlässt sein Muster im Gehirn

Fingerabdrücke wiederholen sich nicht. Auch das Muster der Regenbogenhaut ist individuell. Nun haben Wissenschaftler ein weiteres erstaunlich komplexes Muster des menschlichen Körpers entdeckt – die Atmung. Jeder Atemzug unterscheidet sich ein wenig vom vorherigen, und wie sich herausstellte, ist das Gehirn in der Lage, diese Unterschiede in seiner eigenen elektrischen Aktivität widerzuspiegeln.

Am 31. August 2026 wurde im Journal of Neuroscience eine Studie von Eena Kosik-Rose und ihren Kollegen veröffentlicht, in der die Wissenschaftler beschlossen, die Atmung anders zu betrachten. Nicht einfach die Anzahl der Atemzüge pro Minute zu zählen oder Einatmung mit Ausatmung zu vergleichen, sondern die Form jedes einzelnen Atemzyklus zu untersuchen.

Ein Atemzug kann kurz und scharf sein, ein anderer lang und gleichmäßig. Die Intensität des Luftstroms, die Dauer der Ausatmung, das Verhältnis zwischen Ein- und Ausatmung, die Form von Spitzen und Pausen – all das verändert sich. Und es stellte sich heraus, dass diese Variabilität sich im Gehirn widerspiegelt.

Die Wissenschaftler entdeckten eine Verbindung zwischen der Form der Atemwelle und der Form neuronaler Oszillationen. Sie nannten sie respiration-neural waveform coupling – die Kopplung von Atem- und neuronaler Welle.

Mit anderen Worten: Das Gehirn folgt der Atmung nicht einfach wie einem gleichmäßigen Ticken eines Metronoms. Es reagiert auf eine wesentlich feinere Struktur jedes einzelnen Zyklus.

Für die Studie wurden Daten von 16 Patienten mit pharmakoresistenter Epilepsie verwendet. Aus medizinischen Gründen wurden ihnen intrakranielle Elektroden implantiert, was es ermöglichte, die Gehirnaktivität mit einer Genauigkeit zu registrieren, die mit einem normalen EEG praktisch unerreichbar ist.

Gleichzeitig maßen die Forscher die Atmung auf zwei Arten: über den Luftstrom durch die Nase und über die Bewegungen des Brustkorbs oder des Bauches. Anschließend begannen sie, die beiden Wellen – die Atem- und die neuronale – Zyklus für Zyklus zu vergleichen.

Hier zeigte sich das Hauptmuster. Wenn sich die Form der Atmung änderte, änderte sich auch das damit verbundene Muster der neuronalen Aktivität. Ein längerer Atemzug, eine andere Art der Ausatmung, eine Veränderung der Intensität des Luftstroms – diese Besonderheiten spiegelten sich in den elektrischen Schwingungen des Gehirns wider.

Das ergibt eine Art neuronalen Fingerabdruck der Atmung.

Aber hier ist eine wichtige Einschränkung nötig. Die Studie beweist nicht, dass die Atmung zur Identifizierung einer Person so zuverlässig genutzt werden kann wie ein Fingerabdruck oder das Muster der Regenbogenhaut. Der Vergleich mit dem Fingerabdruck ist eher ein Bild, das hilft zu verstehen, wie reich und variabel das Atemsignal ist.

Besonders interessant war ein weiteres Ergebnis: Die Verbindung zur Gehirnaktivität war deutlich stärker, wenn die Forscher den Luftstrom durch die Nase maßen, als wenn sie die Bewegungen von Brustkorb und Bauch registrierten.

Und das ist nicht der erste Hinweis auf eine besondere Rolle der Nasenatmung.

Bereits im Jahr 2016 zeigten Christina Zelano und ihre Kollegen, dass natürliche Atmung durch die Nase mit der Synchronisation der Aktivität in limbischen Strukturen des Gehirns verbunden ist, einschließlich Amygdala und Hippocampus – Regionen, die eng mit Emotionen und Gedächtnis verbunden sind. Bei der Atmung durch den Mund wurde dieser Effekt deutlich schwächer.

Die neue Studie fügt diesem Bild eine weitere Ebene hinzu. Für das Gehirn ist wahrscheinlich nicht nur der Rhythmus selbst von „Einatmen – Ausatmen“ von Bedeutung, sondern auch, wie genau sich die Luft während jedes Atemzyklus bewegt.

Und hier geht die Studie weit über die Physiologie der Lunge hinaus.

Das Gehirn existiert nicht getrennt vom Körper. Jede Sekunde strömt eine enorme Menge an Informationen in es ein: Das Herz zieht sich zusammen, die Lunge dehnt sich aus, Druck, Konzentration von Sauerstoff und Kohlendioxid, Körperposition und Zustand der inneren Organe verändern sich. Vor diesem Hintergrund bilden sich Emotionen, Erinnerungen, Aufmerksamkeit und unser Gefühl für den eigenen Zustand.

Daher wird es immer schwieriger, die Atmung nur als automatische Funktion zu betrachten, die den Körper mit Sauerstoff versorgt. Sie ist gleichzeitig ein mächtiger innerer Rhythmus, der die Arbeit des Gehirns ständig begleitet.

Besonders ungewöhnlich ist, dass die Atmung an der Grenze zweier Welten liegt. Die meiste Zeit geschieht sie automatisch – wir müssen nicht an jeden Atemzug denken. Aber wenn wir wollen, können wir eingreifen: den Atem anhalten, tiefer einatmen, die Ausatmung verlängern oder ihren Rhythmus völlig verändern.

Genau deshalb stellt sich die nächste Frage: Wenn die Veränderung der Atemform mit der Veränderung der neuronalen Aktivität zusammenhängt, können wir diesen Prozess dann bewusst beeinflussen?

Die Wissenschaft hat darauf noch keine Antwort.

Die Studie umfasste nur 16 Menschen, und alle litten an schwerer Epilepsie. Außerdem beobachteten die Wissenschaftler hauptsächlich die natürliche Atmung und steuerten ihre Parameter nicht experimentell. Daher kann aus dieser Arbeit nicht geschlossen werden, dass ein langes Ausatmen das Gedächtnis verbessert, ein bestimmter Rhythmus Angst reduziert oder eine Atemübung den Bewusstseinszustand direkt verändern kann.

Dafür wären andere, speziell entwickelte Studien erforderlich. Aber die Entdeckung selbst verändert den Blickwinkel. Kein Atemzug ist eine exakte Kopie des vorherigen. Seine Form, Geschwindigkeit, Tiefe und Dauer ändern sich. Und zusammen mit dieser lebendigen Welle verändert sich das damit verbundene Muster der Gehirnaktivität.

Vielleicht sollte man die Atmung deshalb nicht als Metronom des Körpers betrachten, sondern als einen kontinuierlichen Dialog zwischen Körper und Nervensystem.