Forscher am Karolinska Institutet fanden heraus, dass die Atmung die Größe der Pupillen beeinflusst, die beim Einatmen am kleinsten und beim Ausatmen am größten sind. Die Entdeckung deutet auf einen hirnstammgesteuerten Mechanismus hin, der das Verständnis von Sehkraft und Aufmerksamkeit verbessern und möglicherweise bei der klinischen Behandlung neurologischer Störungen Anwendung finden könnte.
Forscher des schwedischen Karolinska-Instituts haben einen grundlegenden Mechanismus entdeckt, der die Pupillengröße beeinflusst: die Atmung. Ihre im Journal of Physiology veröffentlichte Studie zeigt, dass sich die Pupillen beim Einatmen verengen und beim Ausatmen erweitern, ein Befund, der sich auf unser Verständnis des Sehens auswirken könnte.
Die Pupille reguliert, wie die Blende einer Kamera, die Menge des in das Auge einfallenden Lichts und spielt eine entscheidende Rolle beim Sehen und Wahrnehmen. Seit mehr als einem Jahrhundert kennen Wissenschaftler drei Hauptfaktoren, die die Pupillengröße beeinflussen: Lichteinwirkung, Brennweite und kognitive Einflüsse (wie Emotionen oder geistige Anstrengung). Nun haben Forscher einen vierten Faktor entdeckt – die Atmung. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Pupillen zu Beginn des Einatmens am kleinsten und zum Zeitpunkt des Ausatmens am größten sind.
Artin Arshamian, außerordentlicher Professor an der Abteilung für klinische Neurowissenschaften am Karolinska Institutet, der die Studie leitete, erklärte: „Das Einzigartige an diesem Mechanismus ist, dass er periodisch und immer vorhanden ist und keine externe Stimulation erfordert. Da die Atmung die Gehirnaktivität und die kognitiven Funktionen beeinflusst, kann dieser Befund dazu beitragen, besser zu verstehen, wie unser Sehvermögen und unsere Aufmerksamkeit reguliert werden.“
Die Forscher führten fünf Experimente mit mehr als 200 Teilnehmern durch, um den Einfluss der Atmung auf die Pupillengröße unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass dieser Effekt anhielt, unabhängig davon, ob die Teilnehmer schnell oder langsam atmeten, durch die Nase oder den Mund atmeten, ob die Lichtverhältnisse oder der feste Abstand variierten und ob sie sich ausruhten oder eine visuelle Aufgabe ausführten. Theoretisch reicht der Unterschied in der Pupillengröße beim Ein- und Ausatmen aus, um das Sehvermögen zu beeinträchtigen.
Untersuchungen haben auch gezeigt, dass Menschen, die ohne Riechkolben geboren wurden, Gehirnstrukturen, die durch die Nasenatmung aktiviert werden, diese Funktion haben. Dies legt nahe, dass der Mechanismus vom Hirnstamm gesteuert wird, einem grundlegenden und evolutionär konservierten Teil des Gehirns.
Forscher untersuchen derzeit, ob sich Veränderungen der Pupillengröße beim Atmen auch auf das Sehvermögen auswirken. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass kleinere Pupillen das Erkennen von Details erleichtern, während größere Pupillen uns dabei helfen, schwer erkennbare Objekte zu erkennen.
„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass unser Sehvermögen zwischen der Auflösung kleiner Details beim Einatmen und der Erkennung unklarer Objekte beim Ausatmen wechseln kann, und das alles geschieht innerhalb eines Atemzyklus“, sagte Martin Schaefer, Postdoktorand in derselben Abteilung am Karolinska Institutet und Erstautor der Studie.
Die Forscher sagen, dass die Technologie auch klinische Anwendungen haben könnte. „Eine mögliche Anwendung ist eine neue Möglichkeit zur Diagnose oder Behandlung neurologischer Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit, da eine beeinträchtigte Pupillenfunktion ein frühes Anzeichen der Krankheit ist. Dies möchten wir in Zukunft gerne erforschen.“
Zusammengestellt von /ScitechDaily
DOI:10.1113/JP287205