Wie Gehirnwellen wirken und aktiviert werden können – Theta-Wellen als Frequenzen der Entspannung

Unser Gehirn erzeugt elektrische Schwingungen, die als Gehirnwellen bezeichnet werden. Je nach ihrem Rhythmus werden diese Wellen mit unterschiedlichen Funktionen und Bewusstseinszuständen in Verbindung gebracht. Die Theta-Wellen spielen dabei eine entscheidende Rolle für die Entspannung.

Im Folgenden erfahren Sie:

  • welche Gehirnwellen es gibt und wie sie wirken.
  • wie man Gehirnwellen messen und stimulieren kann.
  • was speziell Theta-Wellen in unserem Körper bewirken und wie man sie aktivieren kann.
  • wie das Qi-Shield von Waveguard Sie dabei unterstützen kann und was das Fraunhofer IAO in einer Studie dazu herausfand.

Die Erforschung der Gehirnwellen

Gehirnströme − vor rund 100 Jahren von Hans Berger entdeckt

1924 entdeckte der Neurologe und Psychiater Hans Berger (1873−1941), dass es Gehirnwellen gibt. Bei einem Patienten konnte er die elektrische Aktivität der Großhirnrinde durch eine offene Stelle am Schädel messen und erfand damit das Elektroenzephalogramm (EEG).

EEG (Elektroenzephalographie)

Die EEG-Untersuchung ist ungefährlich, schmerzlos und dauert etwa 20 Minuten. Dabei sitzt der Patient entspannt in einem Sessel und wird gelegentlich aufgefordert, die Augen zu öffnen oder zu schließen. Auf der Kopfhaut werden hierfür mehrere Elektroden angebracht, die die schwache elektrische Aktivität des Gehirns durch den Schädelknochen hindurch registrieren und aufzeichnen. Das Elektroenzephalogramm ist die grafische Darstellung der Hirnströme. Die Auswertung dieser Hirnstromkurven lässt Rückschlüsse auf Hirnerkrankungen wie Epilepsie, Tumore, Entzündungen oder Durchblutungsstörungen zu.

Die Frequenzen der Gehirnwellen entsprechen verschiedenen Aktivitäten und Bewusstseinszuständen (Srimaharaj 2018):

  • Gamma-Wellen haben Frequenzen zwischen 30−100 Zyklen pro Sekunde. Die schnellen Gehirnwellen sind an Prozessen im Gehirnsystem beteiligt, wie z. B. Körperbewegungen, und sind auch für das Lernen und die Informationsverarbeitung wichtig.
  • Beta-Wellen haben Frequenzen zwischen 12,5−30 Zyklen pro Sekunde. Diese sehr schnellen Gehirnwellen sind an den fünf Sinnen beteiligt und werden durch kognitive Aktivitäten verstärkt.
  • Alpha-Wellen schwingen langsamer, mit Frequenzen zwischen 7,5−12 Zyklen pro Sekunde. Diese langsamen Gehirnwellen sind im normalen Wachzustand, im Entspannungszustand und bei einigen Formen der Meditation aktiv. Alpha-Wellen werden auch mit Kreativität und verbesserter Lernfähigkeit in Verbindung gebracht sowie mit dem Übergang zwischen Wach- und Schlafzustand.
  • Theta-Wellen haben eine Frequenz von 4−7,5 Zyklen pro Sekunde und werden mit Tagträumen, leichtem Schlaf und der Aktivität des Standardmodus des Gehirns assoziiert: der natürliche Zustand des Gehirns, wenn der Geist in Ruhe ist.
  • Delta-Wellen sind die langsamsten Gehirnwellen mit Frequenzen zwischen 0,5−4 Zyklen pro Sekunde. Sie werden mit tiefem, traumlosem Schlaf und dem Zustand des Unterbewusstseins in Verbindung gebracht. Wichtige Wiederherstellungs- und Heilungsprozesse finden im Schlaf statt, wenn die Delta-Wellen verstärkt sind.

Andere Forschungsmethoden

Die folgenden physiologischen Reaktionen können mithilfe von Einzelelektroden gemessen werden, die an geeigneten Körperstellen, wie dem Oberkörper oder den Armen, angebracht werden:

  • Herztätigkeit (Elektrokardiogramm, EKG)
  • Muskeltätigkeit (Elektromyogramm, EMG)
  • Leitfähigkeit der Haut (elektrodermale Aktivität, EDA)

Bei diesen Untersuchungsmethoden steht die Verarbeitung von Emotionen oder störungsrelevanten Reizen, wie bei Angstpatienten, im Vordergrund. Bei Angst findet man zum Beispiel eine Beschleunigung des Herzschlages, die im EKG sichtbar wird, bei dem die elektrischen Aktivitäten aller Herzmuskelfasern gemessen werden.

Das EMG wird vor allem zur Aufzeichnung der Gesichtsmuskelaktivität bei Emotionen verwendet. Das Heben der Oberlippe ist zum Beispiel ein typisches Zeichen für Ekel.

Die EDA-Messung misst die Aktivität der Schweißdrüsen in der Hand, was Rückschlüsse auf körperliche Erregung wie starke Emotionen oder Stress zulässt.

EKT − älteste Methode der Hirnstimulation

Gehirnströme können nicht nur gemessen, sondern auch beeinflusst werden. So kann zum Beispiel positiv auf neurologische Erkrankungen wie Depression, Schizophrenie, Alzheimer und Parkinson eingewirkt werden.

Die EKT (Elektrokrampftherapie) ist die älteste Methode der Hirnstimulation. Bereits in den 1930er-Jahren wurden depressive und schizophrene Patienten damit behandelt. Studien zeigen, dass die EKT bei mehr als der Hälfte der Patienten, die auf Medikamente nicht oder kaum ansprechen, eine antidepressive Wirkung hat. Besonders hilfreich ist sie bei Patienten, bei denen kein äußerer Faktor für die Depression festgestellt werden kann.

Was genau bei der wiederholten Anwendung von EKT im Gehirn passiert, ist jedoch unklar. Ein positiver Effekt ist eine verbesserte Verbindung und Kommunikation zwischen den Hirnarealen, bei der die Hirnströme eine wichtige Rolle spielen. Nervenzellen verbinden sich miteinander und schwingen gemeinsam. Die gleichen rhythmischen Muster sind dann auch in entfernten Hirnregionen zu erkennen.

Theta-Wellen

Theta-Wellen, Theta-Aktivität, Theta-Rhythmus, E theta waves, veraltete Bezeichnung Zwischenwellen, sind rhythmische Schwankungen der an der Kopfhaut abgeleiteten elektrischen Hirnaktivität.

Diese Gehirnwellen sind im normalen Ruhe-Elektroenzephalogramm eines Erwachsenen selten zu finden. Sie können während des Schlafs im Säuglings- und Kleinkindalter auftreten. Die Gehirne von Erwachsenen produzieren Theta-Wellen in der Einschlafphase (Schlafstadien I und II), während der Hypnose, im Halbschlaf oder in Trancezuständen. Schamanen auf der ganzen Welt trommeln in diesem Rhythmus, um die Zuhörer in einen veränderten Bewusstseinszustand zu führen. Auch bestimmte Musik, die mit sogenannten Solfeggio-Frequenzen arbeitet, soll die Entspannung fördern.

Bei sehr alten Menschen und Demenzkranken kann die Ruheaktivität wieder durch Theta-Wellen gekennzeichnet sein.

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Frontale Theta-Hirnwellen-Veränderungen mit Qi-Shield

Studie des Fraunhofer IAO − Inhalt und Ergebnisse

Die Waveguard GmbH hat zwischen September 2020 und April 2021 eine groß angelegte, doppelblinde, kontrollierte Studie zur Wirkung des Qi-Shields am Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO), Stuttgart, durchgeführt. Ziel des Projekts war es, die Auswirkungen des Geräts auf das Wohlbefinden von Verbrauchern nach einer Expositionszeit von sieben Tagen systematisch zu testen.

In dieser Studie wurde der Placebo-Effekt kontrolliert, indem der Hälfte der Probanden „Schein“-Geräte verabreicht wurden, die zwar identisch aussahen mit einem aktiven Qi-Shield, aber nicht so konfiguriert waren, dass sie biologische Effekte erzeugen. Es wurden zwar keine Veränderungen des subjektiven Wohlbefindens festgestellt, aber bei den Probanden, die das aktive Qi-Shield-Gerät eine Woche lang benutzten, kam es zu einem signifikanten Anstieg der Theta-Wellen im Frontalhirn. In der Gruppe, die die inaktivierten Schein-Geräte erhielt, traten keine derartigen Veränderungen auf.

Auswirkungen der Theta-Wellen im Frontalhirn

Die Theta-Band-Leistung ist die Menge an elektrischer Aktivität im Gehirn, die zwischen etwa 4−8 Zyklen pro Sekunde schwingt. Die frontale Theta-Aktivität im Vorderhirn wird mit kognitiver Kontrolle (Cavanagh 2014), Arbeitsgedächtnis (Itthipuripat 2013) und Achtsamkeitsmeditation (Tang 2019) in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wurde die Theta-Band-Leistung auch mit erhöhter Schläfrigkeit assoziiert (Hinterberger 2014) und ist bei verschiedenen Formen der Meditation erhöht (Lee 2018).

Die Leistung des frontalen Theta-Bandes ist ebenso ein Index für die Aktivität des Default Mode Network (DMN) des Gehirns − die Gehirnaktivität im Ruhezustand, wenn es sich nicht mit bestimmten Aufgaben beschäftigt (Scheeringa et al., 2008):

Das DMN ist ein intrinsisch korreliertes Netzwerk von Hirnregionen, bei dem regelmäßig beobachtet wird, dass es während aufmerksamkeitsintensiver kognitiver Aufgaben deaktiviert wird. Die Aktivierung dieses Netzwerks wurde kürzlich mit reizunabhängigem Denken, oder anders ausgedrückt, mit dem Wandern der Gedanken in Verbindung gebracht (Mason et al., 2007). Eine negative Korrelation der frontalen Theta-Leistung mit dem DMN legt daher nahe, dass die frontale Theta-Aktivität als Index für die DMN-Aktivität verwendet werden kann, zumindest im Ruhezustand.

Eine erhöhte frontale Theta-Aktivität deutet auf:

  • verringerte Aktivität im DMN
  • geringere Scheinaktivität im natürlichen Ruhezustand des Gehirns
  • höheres subjektives Wohlbefinden und
  • höhere Resilienz hin (Shi 2018, Miyagi 2020).

Im Gegensatz dazu ist ein erhöhtes DMN an anhaltender gesteigerter Wachheit (Hypervigilanz) und Übererregbarkeit (Hyperarousal) beteiligt und kann auf ein verringertes Wohlbefinden hinweisen (Shi et al., 2018).

Waveguard plant derzeit eine Folgestudie, um diese spannenden Ergebnisse zu bestätigen und weiter zu untersuchen.

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Quellen

Internet

Literatur

  • Cavanagh JF, Frank MJ. Frontal theta as a mechanism for cognitive control. Trends Cogn Sci. 2014;18(8):414-421.
  • Hinterberger T, Schmidt S, Kamei T, Walach H. Decreased electrophysiological activity represents the conscious state of emptiness in meditation. Front Psychol. 2014;5:99.
  • Itthipuripat S, Wessel JR, Aron AR. Frontal theta is a signature of successful working memory manipulation. Exp Brain Res. 2013;224(2):255-262.
  • Lee DJ, Kulubya E, Goldin P, Goodarzi A, Girgis F. Review of the Neural Oscillations Underlying Meditation. Front Neurosci. 2018;12:178.
  • Mason MF, Norton MI, Van Horn JD, Wegner DM, Grafton ST, Macrae CN. Wandering minds: the default network and stimulus-independent thought. Science. 2007;315(5810):393-395.
  • Miyagi, T., Oishi, N., Kobayashi, K. et al. Psychological resilience is correlated with dynamic changes in functional connectivity within the default mode network during a cognitive task. Sci Rep. 2020;10:17760.
  • Scheeringa R, Bastiaansen MC, Petersson KM, Oostenveld R, Norris DG, Hagoort P. Frontal theta EEG activity correlates negatively with the default mode network in resting state. Int J Psychophysiol. 2008;67(3):242-251. doi:10.1016/j.ijpsycho.2007.05.017
  • Shi L, Sun J, Wu X, et al. Brain networks of happiness: dynamic functional connectivity among the default, cognitive and salience networks relates to subjective well-being. Soc Cogn Affect Neurosci. 2018;13(8):851-862.
  • Srimaharaj, Wanus & Chaisricharoen, Roungsan & Chaising, Supansa & Sittiprapaporn, Phakkharawat. (2018). Classification of human brain attention focused on meditation, effected by L-theanine acid in Oolong tea. 262-266.
  • Tang YY, Tang R, Rothbart MK, Posner MI. Frontal theta activity and white matter plasticity following mindfulness meditation. Curr Opin Psychol. 2019;28:294-297.
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