Beeinflusst die Atmung das Sehvermögen? Wissenschaftler entdecken mysteriöse Schülerregeln →

Zusammengestellt von: Gong Zixin

Wie die Blende einer Kamera steuert die Pupille die Lichtmenge, die ins Auge eintritt. Daher ist es entscheidend für unser Sehvermögen und die Art und Weise, wie wir unsere Umgebung wahrnehmen. Seit mehr als einem Jahrhundert sind drei Mechanismen bekannt, die die Pupillengröße verändern: die Lichtmenge, die Konzentration und kognitive Faktoren wie Emotionen oder geistige Aktivität.

Nun haben Wissenschaftler des Karolinska-Instituts in Schweden eine vierte entdeckt: die Atmung. Die im Journal of Physiology veröffentlichte Studie zeigt, dass die Pupillen beim Einatmen am kleinsten und beim Ausatmen am größten sind – was unsere Sehkraft beeinträchtigen könnte.

„Das Einzigartige an diesem Mechanismus ist, dass er zyklisch ist, immer vorhanden ist und keine externe Stimulation erfordert“, erklärt Studienleiter Artin Arshamian, außerordentlicher Professor am Institut für klinische Neurowissenschaften des Karolinska Institutet. „Da die Atmung die Gehirnaktivität und die kognitiven Funktionen beeinflussen kann, könnte diese Erkenntnis dazu beitragen, besser zu verstehen, wie unser Sehvermögen und unsere Aufmerksamkeit reguliert werden.“ Die Forscher führten fünf Experimente mit mehr als 200 Teilnehmern durch und untersuchten systematisch, wie sich die Pupillengröße im Laufe des Atemzyklus ändert, wenn die Aufgabe, die Beleuchtung, der Blickabstand und der beteiligte Gehirnbereich variiert werden.

Forschungsergebnisse zeigen übereinstimmend, dass die Pupille beim Einatmen am kleinsten und beim Ausatmen am größten ist. Dieses Muster blieb unter allen Bedingungen bestehen: unabhängig davon, ob die Teilnehmer schnell oder langsam atmeten, durch die Nase oder den Mund, bei hellen oder schwachen Lichtverhältnissen, ob sie sich auf die Nähe oder die Ferne konzentrierten, ob sie sich im Ruhezustand befanden oder eine visuelle Aufgabe ausführten und ob die Teilnehmer einen Riechkolben hatten oder nicht, eine Gehirnstruktur, die durch die Nasenatmung aktiviert wird. Dieser Effekt wird als Pupillen-Atemphasenreaktion (PRP-Reaktion) bezeichnet.

Pupillenreaktionen während des Atemzyklus in 5 Experimenten

Der Unterschied in der Pupillengröße zwischen Einatmen und Ausatmen ist groß genug, um theoretisch das Sehvermögen zu beeinträchtigen. Die Forscher führen noch weitere Untersuchungen durch. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass kleinere Pupillen das Erkennen feiner Details erleichtern, während größere Pupillen uns helfen, schwer erkennbare Objekte zu finden. „Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Sehvermögen innerhalb eines Atemzyklus zwischen der Optimierung für das Erkennen kleiner Details beim Einatmen und der Erkennung schwacher Objekte beim Ausatmen wechseln kann“, sagt Martin Schaefer, Erstautor der Studie und Postdoktorand am Karolinska Institutet. Die Forscher sagten, die Entdeckung könne auch einen klinischen Anwendungswert haben. „Eine mögliche Anwendung ist die Entwicklung neuer Methoden zur Diagnose oder Behandlung neurologischer Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit, bei der eine beeinträchtigte Pupillenfunktion ein frühes Anzeichen der Parkinson-Krankheit ist. Dies ist eine Richtung, die wir in Zukunft erforschen möchten“, sagt Artin Arshamian.