Die neueste Folge von Science on the Rocks bietet eine Vorschau auf die unveröffentlichte Studie der Wayne State University zur Thermoregulation, die überraschende Ergebnisse und vielversprechende neue Einblicke in die physiologischen Mechanismen lieferte, die durch Kälteeinwirkung stimuliert werden.

Die Professoren Otto Muzik und Vaibhav Diwadkar, zwei Neurowissenschaftler, die an der School of Medicine der Wayne State University in Detroit, Michigan, arbeiten, wollten die Korrelate der Thermoregulation im menschlichen Gehirn und Körper untersuchen.

Da man keine funktionelle Magnetresonanztomographie durchführen kann, wenn Menschen in der Badewanne sitzen, verwenden diese Leute einen sogenannten „Kälteanzug“, eine Art Overall mit kleinen eingewebten Plastikschläuchen. Durch diese Schläuche wird entweder hauttemperiertes oder kaltes Wasser geleitet, um eine leichte Unterkühlung herbeizuführen, während die Menschen sich der funktionellen Bildgebung unterziehen.

Sie fanden heraus, dass es ein hierarchisch organisiertes thermoregulatives Netzwerk gibt, das zwischen kalten und warmen Reizen unterscheidet. Wenn die Hauttemperaturen sanken, sank auch die Hirnaktivierung im Mittelhirn, in der vorderen Insula, im vorderen Cingulum und im unteren Scheitellappen. Der gegenteilige Trend – größere Gehirnaktivierung bei Abkühlung – wurde im bilateralen orbitofrontalen Kortex (OFC), einem Bereich direkt hinter den Augen, beobachtet. Wie üblich kümmert sich das Gehirn mehr um Veränderungen als um Stabilität. Die beobachtete Hirnaktivierung stand in erster Linie im Zusammenhang mit den Abkühl- und Aufwärmphasen, die vergleichsweise große Veränderungen der Körperkerntemperatur pro Zeiteinheit verursachen. Daraus schließen Otto und Vaibhav, dass das thermoregulatorische Netzwerk eine sehr genaue interne Darstellung des Körperzustands erzeugt. Diese wird an den OFC weitergeleitet, der dann eine übergeordnete Integration von inneren Zuständen und emotionaler Bedeutung fördert, die wiederum das Verhalten motivieren kann oder auch nicht. Im Falle von Kälte könnte das bedeuten, dass du deine Umgebung veränderst, indem du Schutz vor der Kälte suchst, einen Pullover anziehst oder einfach deine großen Körpermuskeln bewegst, um Wärme zu erzeugen, was auch als Zittern bekannt ist.

Aber dann erzählten ihnen ihre Doktoranden von diesem verrückten Holländer, der fast übermenschliche Fähigkeiten hatte, wenn es darum ging, Kälte zu widerstehen KälteeinwirkungSchnell war klar, dass sie Wim Hof zusammen mit einer Gruppe von Kontrollpersonen für einige Tests in ihr Labor einladen mussten. Sie unterzogen sich fMRI- und PET/CT-Scans, während sie einer leichten Unterkühlung ausgesetzt waren. Wim machte dies mit und ohne vorheriges Üben seiner Methode.

Vor der Bildgebungssitzung zogen Wim und die Kontrollgruppe den „Kälteanzug“ an. Dann zirkulierte temperaturgesteuertes neutrales Wasser von 31-34°C oder kaltes Wasser von 15-17°C durch die Schläuche. Sie überwachten die Hauttemperatur, das subjektive Kälteempfinden, die neuronale Aktivität im fMRI-Scanner und die Aktivierung des braunen Fettes im PET/CT-Scanner.

Die Messungen von Wim wurden an drei verschiedenen Tagen durchgeführt; die Kontrollgruppe kam an zwei Tagen.

An Tag 1 fand die „passive“ Messung vor dem Scan statt. Das bedeutet, dass alle Teilnehmer, einschließlich Wim, einer oszillierenden Ganzkörpertemperaturmessung unterzogen wurden, die Phasen leichter Unterkühlung (für Hoffers nicht wirklich kalt) mit Phasen der Rückkehr zur Basaltemperatur des Körpers mischt.

An Tag 2 hat Wim geübt Atmen und mentale Konzentration bevor er sich einer weiteren fMRT-Sitzung unterzog.

An Tag 3 unterzogen sich alle Teilnehmer, einschließlich Wim, einer Ganzkörper-PET/CT-Untersuchung bei mäßiger Kälte in einem „passiven“ Zustand. Also im Wesentlichen das, was sie an Tag 1 gemacht haben, aber im PET/CT-Scanner und nicht im fMRI-Scanner.

Wim wurde ausdrücklich gebeten, vor der PET/CT-Untersuchung auf alle Atem- und Konzentrationsübungen zu verzichten. Das Scan-Protokoll, das Otto und Vaibhav anwandten, ermöglichte es ihnen, die Stimulation des Sympathikus und den Glukoseverbrauch des braunen Fettgewebes (oder braunen Fettgewebes) unter Kälteeinwirkung sowie die Veränderungen der täglichen Energie Energieverbrauchs im Vergleich zu den Bedingungen bei neutraler Temperatur.

Wenn man bedenkt, dass Wim Hof eine sehr kontrollierte Art zu atmen verwendet und die Wim Hof-Methode auch mentale Konzentration als Hauptbestandteil beinhaltet, würde man annehmen, dass Kälteexposition nach dem Üben der Wim Hof-Methode zu einer stärkeren Reaktion der Gehirnsignale in den Hirnregionen führt, die mit der Willenskontrolle verbunden sind, wie z.B. der dorsolaterale präfrontale Kortex.

Zur großen Überraschung der Forscher fanden sie jedoch heraus, dass die Wim-Hof-Methode das periaqueduktale Grau (PAG) aktiviert, eine untergeordnete Hirnregion, die die absteigende Modulation von Schmerz- und Kältereizen steuert und möglicherweise eine Stress-eine stressinduzierte analgetische (schmerzreduzierende) Reaktion. Das Forschungsteam fand zwar eine Aktivierung in höherwertigen kortikalen Bereichen (insbesondere in der linken vorderen und rechten mittleren Insula), aber das sind Bereiche, die in erster Linie mit Selbstreflexion zu tun haben: Sie fördern die innere Konzentration und anhaltende Aufmerksamkeit – auch in Gegenwart von abweisenden äußeren Reizen wie Kälte.

Ein weiteres auffälliges Ergebnis dieser Studie war, dass eine gezielte Übung des kräftigen Atmens zwar zu einer erhöhten Sympathikus-Innervation und einem erhöhten Glukoseverbrauch führte, aber nicht dort, wo die Forscher es erwartet hatten: Statt einer stärkeren Aktivierung des braunen Fettgewebes stellten sie fest, dass dies auf die Zwischenrippenmuskeln zutraf (die Muskeln zwischen den Rippen, die maßgeblich an der Atmung beteiligt sind). Daraus leiteten sie die Hypothese ab, dass nicht das braune Fett dich passiv warm hält, sondern die Zwischenrippenmuskeln Wärme erzeugen, die sich auf das Lungengewebe überträgt und das zirkulierende Blut in den Lungenkapillaren erwärmt. Von dort aus wird das warme Blut durch den Körper zirkuliert und erreicht die Peripherie. Das könnte auch erklären, warum Wim nicht unter Erfrierungen in seinen Extremitäten leidet, wenn er lange Zeit in eisigen Bedingungen verbringt.

Kurz gesagt: Die starke Beteiligung des periaquäduktalen Grauens deutet auf eine systemische Freisetzung von körpereigenen Opiaten und Cannabinoiden hin, die zu einer verminderten Kälteempfindlichkeit und einem Gefühl der Euphorie und des Wohlbefindens führen könnte, das oft nach einer Kälteexposition beschrieben wird.

Es scheint auch, dass diese Ergebnisse den Vorrang des Gehirns vor dem Körper bestätigen, wenn es um die bemerkenswerten Reaktionen von Wim auf Kälte geht.

Diese erstaunliche Studie, die noch nicht veröffentlicht wurde, liefert ein weiteres wissenschaftliches Puzzlestück für das, was Wim schon lange behauptet: dass seine Methode es ermöglicht, sich in die Schlüsselkomponenten des autonomen Nervensystems zu hacken, mit allen größeren Auswirkungen auf den Lebensstil und vor allem auf die Linderung von Symptomen verschiedener Arten von Krankheiten!

Hör dir den Podcast an, um zu hören, wie Co-Moderatorin Dina die Forscher Otto und Vaibhav über den Aufbau und die überraschenden Ergebnisse der Studie interviewt.

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Matthias Wittfoth ist Neurowissenschaftler und Co-Moderator von Wissenschaft auf den Felsen.