Struktureller Effekt im Gehirn durch Hatha Yoga

Abstract

Hintergrund und Ziele: Bei Hatha Yoga handelt es sich um eine jahrtausendealte Methode aus Indien, die Halte-, Dehn- und Kräftigungsübungen sowie Atem- und Meditationstechniken umfasst. Im Westen wird Hatha Yoga mittlerweile häufig als Möglichkeit der Stressreduktion gewählt und gewinnt auch in der Prophylaxe und Therapie von Krankheiten zunehmend an Bedeutung. In zahlreichen Studien konnte bereits dahingehend ein signifikanter Effekt auf physischer und mentaler Ebene durch das Praktizieren von Yoga gezeigt werden. Hirnmorphologische Auswirkungen sind jedoch bis dato kaum erforscht. Bisherige Studienergebnisse lassen einen Effekt auf Areale vermuten, welche sowohl in der Emotions- und insbesondere Stressregulation als auch in vegetative Schaltkreise involviert sind. Doch auch Sport ist bekannt für eine ähnliche Wirkung. So soll in dieser Arbeit untersucht werden, ob sich durch Hatha Yoga diesbezüglich spezifische vegetative und strukturelle Veränderungen im Gehirn im Vergleich zu einer aktiven Sportgruppe und einer passiven Kontrollgruppe nachweisen lassen. Methodik: In einer longitudinalen strukturellen cMRT Studie wurden Veränderungen in der Dichte der Grauen Substanz (GM) nach einer Yoga Intervention untersucht. Um die Wiederholbarkeit der Ergebnisse zu prüfen, wurden zwei Daten-Erhebungszeiträume (Kohorten) mit dem gleichen Studiendesign durchgeführt. Yoga naive Probanden (n=19/n=20) führten eine Yoga Intervention einmal die Woche für 75 Minuten über einen Zeitraum von 10 Wochen durch. Als Kontrolle dienten eine naive Sportgruppe (n=10/n=22) und eine passive Gruppe (n=17/n=14). Alle Probanden konnten sich je nach eigener Präferenz die Gruppenzugehörigkeit selbst wählen. Als vegetativer Kontrollparameter und zugleich indirekter Stressindikator kamen vor und nach der Intervention eine Blutdruckund Pulsmessung zum Einsatz. Schließlich wurden die Ergebnisse beider Kohorten in einer Gesamtauswertung zusammengefasst. Ergebnisse: In den strukturellen Messungen wiesen die Yoga Probanden bereits zu Beginn im Vergleich zu beiden Kontrollen signifikant niedrigere GM-Dichtewerte im rechten Hippocampus, im inferioren Parietalkortex, im rechten Brodmann Areal 44 sowie in beiden superioren Temporalgyri und Insulae auf. Dieser Befund präsentierte sich gleichermaßen und unabhängig voneinander in beiden Kohorten. Die longitudinalen MRT Messungen ergaben als Hatha Yoga spezifischen Effekt eine signifikante Zunahme an Dichte Grauer Substanz im Bereich des rechten Hippocampus. Nach der Intervention waren in der Yogagruppe eine signifikante systolische und diastolische Blutdrucksenkung zu verzeichnen. Damit unterschied sie sich signifikant von beiden Kontrollgruppen. In der Pulsmessung war kein signifikanter Gruppenunterschied nachzuweisen. Die Korrelation der Blutdruckveränderung mit den strukturellen Veränderungen ergab einen signifikanten Zusammenhang zwischen diastolischer Blutdruckreduktion und GM-Dichteabnahmen beider Insulae. Schlussfolgerung: Verschiedenste neurodegenerative und neuropsychiatrische Erkrankungen wie auch lang andauernder Stress führen zu einer strukturellen Abnahme der Grauen Substanz im Hippocampus. Eine Abnahme von Stress ist hingegen mit einer Zunahme der hippocampalen Dichte der Grauen Substanz assoziiert. Die signifikante strukturelle Zunahme im Bereich des Hippocampus durch die Yogaintervention kann daher als neuronales strukturelles Korrelat für den positiven Einfluss von Yoga auf das Stress- Management gewertet werden. Die nur in der Yogagruppe gezeigte signifikante Abnahme des systolischen und diastolischen Blutdrucks ist ebenfalls mit Stressreduktion assoziiert und unterstützt damit die obengenannte Schlussfolgerung. Der Zusammenhang der Blutdruckreduktion mit der insulären Veränderung in der Yogagruppe gibt zudem neue Informationen über strukturelle und autonome neuronale Wirkungskreisläufe. Da die Yoga Teilnehmer beider Kohorten bereits vor der Intervention eine signifikant niedrigere Dichte einzelner stressbezogener Areale aufwiesen, kann als Ursache für die freiwillige Entscheidung für eine Yoga Intervention eine präexistierende, am ehesten unterbewusste höhere Stresssensitivität bzw. -vulnerabilität postuliert werden.

Background: Hatha Yoga includes holding, stretching and strengthening exercises as well as breathing and meditation techniques. It became well known for its stress reducing effect and increasingly even for the positive impact in various cardiovascular and neurological diseases. According to morphological effects studies on meditation and mind body techniques point out stress and vegetative related areas. However, sport is also known for a similar effect. The current study was designed to evaluate potential Yoga specific changes in the autonomic system and brain structure in comparison with an active sport group and a passive control group. Materials and Methods: We conducted a longitudinal structural MRI study to investigate changes in gray matter (GM) density following a Yoga intervention. In order to check the repeatability of the results two data acquisition periods (cohorts) with the same study design were done. Yoga naive subjects (n=19/n=20) received a Yoga intervention once a week for 75 minutes over a period of 10 weeks. Control groups included active sport subjects (n=10/n=22) and passive subjects (n=17/n=14). All participants could choose their group assignment by their own preference. A longitudinal and group comparison was done by voxel-based-morphometric analyses before and after the intervention. In addition, blood pressure and pulse were taken before and after the study period as a controlling instrument. Finally, the results of the two cohorts were reported into a comprising data set for a general conclusion on Yoga effects. Results: Initially, hippocampal GM density as well as the GM density the inferior parietal lobe, the Brodmann Area 44 both insulae, superior temporal gyri and in the Yoga group was significantly lower than in both control groups already before the intervention. It was equally and independently present in both cohorts. The longitudinal MRI measurements showed a significant increase in the right hippocampal GM density as a specific effect of the Hatha Yoga intervention. Coincidentally, the blood pressure measurement detected a significant reduction in both systolic and diastolic blood pressure only in the Yoga group but not in the sport or passive group. Pulse rate showed no significant group differences. The diastolic blood pressure reduction correlated significantly with the GM reduction in both insulae. Conclusions: Various neurodegenerative and neuropsychiatric diseases as well as long lasting stress lead to structural shrinkage of the hippocampal GM. In contrast, stress reduction was shown to be associated with an increase in the hippocampal GM density. The Yoga specific effect in this study can be considered as positive impact on both stress management and its underlying neural structure. These effects have been already proven in prevention and therapy of neurodegenerative and neuropsychiatric diseases. The Yoga induced stress reduction can be furthermore supported by the findings of blood pressure reduction. Blood pressure is well known as an indirect indicator for stress reduction. The correlation of blood pressure and insular change provides new information on the structural and autonomic relation due to Yoga intervention. Since the GM density of some stress related areas were twice detected lower in the two Yoga cohorts compared to both control groups, one may postulate a pre-existing but unconscious higher stress vulnerability when voluntarily deciding for the Yoga intervention. Keywords: Hatha Yoga, Hippocampus, Structural MRI, Stress, Blood Pressure, Physical exercise