Der Atemrhythmus beeinflusst offenbar die kognitive Leistungsfähigkeit und die Reaktionsschnelligkeit des Menschen direkter als bislang angenommen. Eine im September 2026 im Fachjournal iScience veröffentlichte Untersuchung der Northwestern University zeigt, dass Menschen beim Ausatmen signifikant schneller auf Reize reagieren als beim Einatmen. Diese physiologische Koppelung liefert neue Einblicke in das Zusammenspiel von autonomem Nervensystem und zentraler Informationsverarbeitung.
Messbare Zeitgewinne während der Ausatmung
In der Untersuchung der Northwestern University unter Leitung von Ken Paller und Erstautorin Erika M. Yamazaki absolvierten 35 Erwachsene im Alter von 18 bis 33 Jahren einen sogenannten Psychomotor Vigilance Task. Bei diesem Test mussten die Teilnehmenden auf einen Farbwechsel von Rot zu Gelb per Knopfdruck reagieren. Der jeweilige Atemfluss wurde während des Versuchs über ein spezielles Nasengerät kontinuierlich überwacht.
Die Daten ergaben, dass die Reaktionen während des Ausatmens im Mittel 41 Millisekunden schneller ausfielen als beim Einatmen. Auch in den Atempausen nach dem Ausatmen reagierten die Probanden 21 Millisekunden beziehungsweise 21,6 Millisekunden schneller als während der Inhalation. Die langsamsten Reaktionszeiten verzeichneten die Forschenden am Höhepunkt der Einatmung.
Eine Differenz von 41 Millisekunden entspricht rund einer 25stel Sekunde. Zur Einordnung dieser Spanne verweisen die Forschenden darauf, dass ein Tennisaufschlag mit einer Geschwindigkeit von 90 Meilen pro Stunde in dieser Zeitspanne fast fünf Fuß zurücklegt. Bei Elitesportlern im 100-Meter-Sprint liegt zudem die Standardabweichung der Reaktionszeiten bei circa 30 Millisekunden.
Neuronale Mechanismen und praktische Einordnung
Die genauen Verbindungen zwischen Atmung und zerebralen Systemen sind laut den Autoren der Northwestern University noch nicht vollständig geklärt; vermutet wird eine gesteigerte neurophysiologische Effizienz.
Als beteiligte Hirnregionen identifizierten die Forscher die Insula, die Amygdala, den somatosensorischen Kortex sowie den anterioren cingulären Kortex. Als zugrunde liegende Mechanismen werden ein nasales neuronales Entrainment, eine phasengekoppelte Erregbarkeit des zentralen Nervensystems sowie ein reduziertes neuronales Rauschen diskutiert.
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Gleichzeitig verweisen die Autoren auf methodische Einschränkungen: Die Ergebnisse unter standardisierten Laborbedingungen erlaubten keine unmittelbare Verallgemeinerung dahingehend, dass Ausatmen komplexe Alltagsleistungen wie das Autofahren oder den Sport pauschal verbessert. Dennoch könnten Zehntelsekunden beispielsweise bei Verkehrsunfällen ausschlaggebend sein.
Für die Praxis leitet die Studie den Ratschlag ab, selbst gesteuerte Bewegungsabläufe – wie einen Tennisaufschlag, einen Golfschwung oder einen Freiwurf – gezielt mit dem Ausatmen zu synchronisieren. Die Northwestern University plant bereits weitere, durch die National Institutes of Health finanzierte Forschungsprojekte zu den Themen Atmung, Schlaf und Schlafapnoe.
Parallele Befunde zu Gedächtnis und Entscheidungsverhalten
Ergänzende Befunde aus dem September 2026 stützen die Annahme, dass kognitive Prozesse stark an die Atemphasen gekoppelt sind. Eine japanische Untersuchung am Hyogo Medical University Hospital und weiteren Institutionen zeigte an 30 Teilnehmern mit Nasenröhrchen zur Atemflussmessung, dass die Memorierung beim Ausatmen am effektivsten ist. Bei einer Bild-Wiedererkennung fielen die Antworten am Ende des Ausatmens schneller aus als zu Beginn des Einatmens.
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Zudem untersuchten Forschende des DIfE Potsdam-Rehbrücke und der Charité Berlin unter Leitung von Prof. Soyoung Q Park und Erstautor Wenhao Huang die Effekte verlangsamter Atemmuster.
In der im Fachjournal Neuron erschienenen Untersuchung praktizierten 41 gesunde Probanden ein verlängertes Ausatmen im Verhältnis von 2:8 (Einatmen zu Ausatmen). Dies senkte die Herzrate, steigerte die Herzratenvariabilität und führte zu einer erhöhten Aktivierung im ventromedialen präfrontalen Kortex sowie im Precuneus.
In Folge trafen die Teilnehmer riskantere Entscheidungen und zeigten eine stärkere neuronale Belohnungsreaktion, während ihre Verlustsensitivität unverändert blieb.