SLEEP WELL AND LEARN SOMETHING NICE
It’s every teacher’s dream: classes in which their pupils hardly ever argue with each other and are in good spirits and so focussed throughout the school day that they only make the occasional lapse in concentration. Not even the most charismatic teacher can create such an atmosphere in the long term – and yet it is not difficult to realise the dream of productive teaching and a harmonious classroom community: By building, designing and furnishing the school and classrooms with wood as much as possible.
IN SEARCH OF PROOF
This is exactly what happened around ten years ago in the municipality of Haus in the Styrian Enns Valley, which embarked on the refurbishment of its secondary school. Under the organisational leadership of Hans Resch, who at the time was not only involved as mayor for his home community, but also on the board of the Styrian wood cluster proHolz. At the time, he was looking for a scientific testing ground, recalls proHolz Head of Communications Petra Seebacher: „We reached a crucial point back then: Everyone in the timber industry was arguing the health effects of wood without being able to prove them with substantiated data.“
MEASUREMENT TECHNOLOGY: TWO DIFFERENT MEASURES
The trigger for the Holzcluster’s scientific ambitions was, of all things, the supposedly scientific measurement technology with which the manufacturers of wooden floors, ceilings and walls had repeatedly struggled: The air quality measuring devices persistently interpreted the natural essential oils of lacquer-free and wood-free Swiss stone pine & co. as highly concentrated pollutants.
With university professor Dr Maximilian Moser from Joanneum Research and Hans Resch, the Styrian wood cluster found the right allies to provide counter-evidence for the health qualities of wood.
Over the years, Moser, who also heads the Human Research Institute for Health Technology and Prevention Research in Weiz, has developed measurement methods and sensors that, among other things, allow the processes in the autonomic nervous system and brain stem to be observed from the outside without physical intervention. His test subjects included astronaut Franz Viehböck, the first Austrian in space.
WOOD VERSUS CHIPBOARD AND PLASTERBOARD
Resch spontaneously agreed to have two classes at Hauser Mittelschule built in wood for a comparative study: With a total of 63 square metres each of floor, wall and ceiling surfaces made of spruce, fir and oak as well as a solid wood classroom made of beech and Swiss stone pine. Both classes still exist to this day. In the regular classes, on the other hand, linoleum, plasterboard and laminated chipboard dominated.
During the school year from 2008 to 2009, a total of 52 pupils in the 5th and 6th grades from the wooden and standard furnishing classes took part in Moser’s study. They did so by regularly taking 25-hour continuous ECG measurements with a wearable device („Heart of Man“) and, together with their teachers, by taking various psychological tests to determine the stress during their time at school.
RECREATION IN SCHOOL
Special attention was given by Moser and his medical study co-author Richard Maierhofer from arte.med to the heart rate, which was very high in all classes in the morning after getting up. However, in the wooden classrooms, the heart rate quickly dropped well below the statistically assumed baseline—meaning nothing less than that, physiologically speaking, the children were actually recovering at school. The quality of recovery in the afternoon and at night was also significantly better for the children in the wooden classrooms compared to their peers in classrooms furnished according to conventional standards. On average, children in a wooden environment save around 8,600 heartbeats per day—an enormous relief that makes it quite justifiable to attribute a life-prolonging effect to wood.
8,600 heartbeats every day
saved thanks to wood!
LESS DISPUTES, FEWER ERRORS
In addition to heart rate, Moser and Maierhofer also focused on the vagus nerve. The higher its tone, the better the heart is protected against heart attacks—and in this regard, the values in the wooden classroom left nothing to be desired. While the tone value of the comparison group remained low, the value for the wooden classroom group stayed high well into the evening. Interestingly, girls responded even better to the atmospheric effects of the wooden environment than boys.
These effects also demonstrably include an increase in concentration while simultaneously reducing conflicts. While the potential for conflict increased over the course of the school year in the standard classrooms, it steadily diminished in the wooden classrooms. This was a welcome development not only for the students but also for the teachers, who had to correct noticeably fewer concentration-related errors in the wooden classrooms compared to the conventionally furnished ones.
AROLLA PINE: TRADITIONAL KNOWLEDGE PUT TO THE TEST
Commissioned by institutions such as the Austrian Federal Forests, the Princely Schwarzenberg Forest Administration of Styria, the Bündner Forestry Association SELVA, and the South Tyrolean Farmers‘ Association, Professor Moser, with support from the European Union, was able to scientifically prove the special health benefits of Arolla pine in a second study. With this, he provided scientific validation for the long-standing traditional knowledge about the power of this Alpine tree.
In two study segments involving 30 participants, Moser investigated both the physical and mental resilience and recovery capacity in an Arolla pine-furnished environment, as well as sleep quality in such a setting. Once again, comparison provided clarity: The study was conducted in both a wood-decor particleboard room and a solid Arolla pine room.
One Hour Less Work For THE HEART
The results could not be more clear: In the Arolla pine room, heart rate remained noticeably lower even under physical and mental stress compared to the wood-decor room, where the autonomic recovery process took significantly longer. While heart rate in the Arolla pine environment remained stable regardless of the weather, it was influenced by air pressure in the particleboard room—an indication of „weather sensitivity,“ which signals an unstable circulatory system.
The second part of the study was just as revealing. Moser had his participants sleep alternately in their own beds, in a wood-decor particleboard bed, and in an Arolla pine bed over a period of three weeks. In the Arolla pine bed, heart rate decreased the most, and participants reported the best nighttime recovery. This was accompanied by an average reduction of about 3,500 heartbeats per night—equivalent to roughly one hour of heart activity!—as well as an increased physiological balance throughout the day.
As the driving force of human life, the heart plays a central role in the beliefs and worldviews of all cultures. From India—where the heart-rate-lowering practice of meditation was developed—comes the idea that every person is born with a precisely defined „balance“ of heartbeats. According to this perspective, a slower heartbeat equates to a longer life.
In this regard, Maximilian Moser’s research highlights how effectively wooden environments contribute to the longevity of the heart: Those who surround themselves with wood on a permanent basis save their heart up to three or more hours of work per day.
Es ist der Traum eines jeden Lehrers: Klassen, in denen sich die Schüler kaum streiten, gut gelaunt und den ganzen Schultag über so konzentriert sind, dass sie nur ab und zu unaufmerksam sind. Auch der charismatischste Lehrer kann eine solche Atmosphäre auf Dauer nicht schaffen – und doch ist es nicht schwer, den Traum vom produktiven Unterricht und einer harmonischen Klassengemeinschaft zu verwirklichen: Indem man die Schule und die Klassenzimmer so weit wie möglich mit Holz baut, gestaltet und ausstattet.
AUF DER SUCHE NACH BEWEISEN
Genau das geschah vor rund zehn Jahren in der Gemeinde Haus im steirischen Ennstal, die die Sanierung ihrer Hauptschule in Angriff nahm. Unter der organisatorischen Leitung von Hans Resch, der damals nicht nur als Bürgermeister seiner Heimatgemeinde, sondern auch im Vorstand des steirischen Holzclusters proHolz engagiert war. Er war damals auf der Suche nach einem wissenschaftlichen Testfeld, erinnert sich proHolz-Kommunikationschefin Petra Seebacher: „Wir waren damals an einem entscheidenden Punkt: Alle in der Holzbranche argumentierten mit den gesundheitlichen Auswirkungen von Holz, ohne sie mit fundierten Daten belegen zu können.“
MESSTECHNIK: ZWEI UNTERSCHIEDLICHE WERTE
Auslöser für die wissenschaftlichen Ambitionen des Holzclusters war ausgerechnet die vermeintlich wissenschaftliche Messtechnik, mit der sich die Hersteller von Holzböden, -decken und -wänden immer wieder herumgeschlagen hatten: Die Luftqualitätsmessgeräte interpretierten die natürlichen ätherischen Öle von lack- und holzfreier Zirbe & Co. hartnäckig als hochkonzentrierte Schadstoffe.
Mit Universitätsprofessor Dr. Maximilian Moser von Joanneum Research und Hans Resch fand der steirische Holzcluster die richtigen Verbündeten, um den Gegenbeweis für die gesundheitlichen Qualitäten von Holz anzutreten.
Moser, der auch das Humanforschungsinstitut für Gesundheitstechnologie und Präventionsforschung in Weiz leitet, hat im Laufe der Jahre Messmethoden und Sensoren entwickelt, die es unter anderem erlauben, die Vorgänge im vegetativen Nervensystem und im Hirnstamm ohne körperlichen Eingriff von außen zu beobachten. Zu seinen Versuchspersonen gehörte unter anderem der Astronaut Franz Viehböck, der erste Österreicher im Weltraum.
HOLZ VS SPAN- UND GIPSPLATTEN
Resch erklärte sich spontan bereit, zwei Klassen der Hauser Mittelschule für eine Vergleichsstudie in Holz ausstatten zu lassen: Mit insgesamt je 63 Quadratmetern Boden-, Wand- und Deckenflächen aus Fichte, Tanne und Eiche sowie einem Massivholzklassenzimmer aus Buche und Zirbe. Beide Klassen gibt es auch heute noch. In den Regelklassen hingegen dominierten Linoleum, Gipskarton und laminierte Spanplatten.
Im Schuljahr 2008 bis 2009 nahmen insgesamt 52 Schülerinnen und Schüler der 5. und 6. Klassen aus den Holz- und Einrichtungsklassen an Mosers Studie teil. Dazu führten sie regelmäßig 25-stündige EKG-Dauermessungen mit einem tragbaren Gerät („Heart of Man“) durch und unterzogen sich gemeinsam mit ihren Lehrerinnen und Lehrern verschiedenen psychologischen Tests, um die Belastungen während ihrer Schulzeit zu ermitteln.
ERHOLUNG IN DER SCHULE
Besonderes Augenmerk legten Moser und sein medizinischer Studien-Co-Autor Richard Maierhofer von arte.med auf die Herzfrequenz, die in allen Klassen am Morgen nach dem Aufstehen sehr hoch war. In den Holzklassenräumen sank die Herzfrequenz jedoch schnell deutlich unter den statistisch angenommenen Ausgangswert – was nichts anderes bedeutet, als dass sich die Kinder physiologisch gesehen in der Schule tatsächlich erholen. Auch die Qualität der Erholung am Nachmittag und in der Nacht war bei den Kindern in den Holzklassenzimmern deutlich besser als bei ihren Altersgenossen in konventionell eingerichteten Klassenzimmern. Im Durchschnitt sparen die Kinder in einer Holzumgebung rund 8.600 Herzschläge pro Tag ein – eine enorme Erleichterung, die es durchaus rechtfertigt, dem Holz eine lebensverlängernde Wirkung zuzuschreiben.
Täglich 8.600 Herzschläge
dank Holz gerettet!
WENIGER STREITS, WENIGER FEHLER
Neben der Herzfrequenz nahmen Moser und Maierhofer auch den Vagusnerv ins Visier. Je höher dessen Tonus, desto besser ist das Herz vor Herzinfarkten geschützt – und in dieser Hinsicht ließen die Werte im Holzklassenzimmer nichts zu wünschen übrig. Während der Tonuswert der Vergleichsgruppe niedrig blieb, blieb der Wert bei der Holzklassenzimmergruppe bis in den Abend hinein hoch. Interessanterweise reagierten Mädchen sogar besser auf die atmosphärische Wirkung der Holzumgebung als Jungen.
Zu diesen Effekten gehört nachweislich auch eine Steigerung der Konzentration bei gleichzeitiger Verringerung der Konflikte. Während das Konfliktpotenzial in den Regelklassen im Laufe des Schuljahres zunahm, nahm es in den Holzklassen stetig ab. Eine erfreuliche Entwicklung nicht nur für die Schüler, sondern auch für die Lehrer, die in den Holzklassenräumen deutlich weniger Konzentrationsfehler korrigieren mussten als in den konventionell eingerichteten.
ZIRBENHOLZ: TRADITIONELLES WISSEN AUF DEM PRÜFSTAND
Im Auftrag von Institutionen wie den Österreichischen Bundesforsten, der Fürstlich Schwarzenbergischen Forstverwaltung Steiermark, dem Bündner Forstverein SELVA und dem Südtiroler Bauernverband konnte Professor Moser mit Unterstützung der Europäischen Union in einer zweiten Studie die besonderen gesundheitlichen Vorteile der Zirbe wissenschaftlich belegen. Damit lieferte er die wissenschaftliche Bestätigung für das langjährige traditionelle Wissen um die Kraft dieses Alpenbaums.
In zwei Studienabschnitten mit 30 Teilnehmern untersuchte Moser sowohl die körperliche und geistige Belastbarkeit und Erholungsfähigkeit in einer mit Zirbenholz ausgestatteten Umgebung, als auch die Schlafqualität in einem solchen Umfeld. Auch hier brachte der Vergleich Klarheit: Die Studie wurde sowohl in einem Zimmer mit Holzdekor-Spanplatten als auch in einem massiven Zirbenzimmer durchgeführt.
Eine Stunde weniger Arbeit für DAS HERZ
Die Ergebnisse könnten nicht deutlicher sein: Im Zirbenzimmer blieb die Herzfrequenz auch bei körperlicher und geistiger Belastung deutlich niedriger als im Holzdekorzimmer, wo der autonome Erholungsprozess deutlich länger dauerte. Während die Herzfrequenz in der Zirbenumgebung wetterunabhängig stabil blieb, wurde sie im Spanplattenzimmer vom Luftdruck beeinflusst – ein Hinweis auf eine „Wetterfühligkeit“, die ein instabiles Kreislaufsystem signalisiert.
Der zweite Teil der Studie war ebenso aufschlussreich. Moser ließ seine Teilnehmer über einen Zeitraum von drei Wochen abwechselnd in ihren eigenen Betten, in einem Holzdekor-Spanplattenbett und in einem Zirbenbett schlafen. Im Zirbenbett sank die Herzfrequenz am stärksten, und die Teilnehmer berichteten über die beste nächtliche Erholung. Dies ging einher mit einer durchschnittlichen Verringerung von etwa 3.500 Herzschlägen pro Nacht – was etwa einer Stunde Herzaktivität entspricht – sowie einer erhöhten physiologischen Ausgeglichenheit während des Tages.
Als treibende Kraft des menschlichen Lebens spielt das Herz eine zentrale Rolle in den Überzeugungen und Weltanschauungen aller Kulturen. Aus Indien – wo die herzfrequenzsenkende Praxis der Meditation entwickelt wurde – stammt die Vorstellung, dass jeder Mensch mit einem genau definierten „Gleichgewicht“ der Herzschläge geboren wird. Ein langsamerer Herzschlag ist nach dieser Auffassung gleichbedeutend mit einem längeren Leben.
In diesem Zusammenhang zeigt die Forschung von Maximilian Moser, wie effektiv eine Umgebung aus Holz zur Langlebigkeit des Herzens beiträgt: Wer sich dauerhaft mit Holz umgibt, erspart seinem Herzen bis zu drei und mehr Stunden Arbeit pro Tag.