Herz und Atmung im Takt des Schlafs
Archivmeldung vom 02.02.2007
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Freigeschaltet durch Thorsten SchmittJedermann 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.
Quelle: Pressemitteilung Informationsdienst Wissenschaft e.V.