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Durch Bewegung zum Superhirn

Nach wie vor bergen das Gehirn, seine Funktionen und die Wechselwirkungen mit dem Körper zahlreiche Geheimnisse. Denn tatsächliche Einblicke in das Gehirn und seine Funktionsweise haben die Forscher erst in den vergangenen beiden Jahrzehnten erhalten. Der Grund: Erst im Lauf der 1980er Jahre wurden bildgebende Verfahren wie etwa die Positronen-Emissionstomographie oder die Magnetresonanztomographie entwickelt und eingesetzt. Diese Untersuchungsverfahren haben es möglich gemacht, dass selbst winzige Abschnitte des Gehirns mit einer Größe von unter einem Millimeter im Hinblick auf den Stoffwechsel und die Durchblutung untersucht werden können. Dadurch bekamen die Forscher völlig neue Einblicke in die Funktionsweise sowie die Struktur des Gehirns, was sich auch in völlig neuen Erkenntnissen niederschlug.

So herrschte beispielsweise lange die Meinung vor, dass es sich bei der Gehirnstruktur um ein fest gefügtes Organ handle, in dem keinerlei Variationen mehr möglich seien und dass körperliche Bewegung keinerlei Einfluss auf den Stoffwechsel und die Durchblutung im Gehirn habe. Untersuchungen mit den genannten neuen Geräten haben jedoch ergeben, dass dies sehr wohl der Fall sei. Als Folge körperlicher Bewegung konnte sogar das Entstehen neuer Kapillaren im Gehirn beobachtet werden. Einen absoluten Meilenstein setzte Eriksson bereits Ende der 1990er Jahre, als er beschrieb, wie sich Neuronen im Gehirn neu bilden – auch dieser Prozess war eine Folge von körperlicher Aktivität. Auf Basis dieser neuen Erkenntnisse hat sich erst in den vergangen Jahren innerhalb der Gehirnforschung die neue Disziplin Bewegungsneurowissenschaft etabliert. Diese untersucht Zusammenhänge, etwa wie sich Bewegung auf das Lernen auswirkt, ob Aktivität Gedächtnisprozesse fördern kann oder ob nicht nur der Körper, sondern auch das Gehirn von Forschern ökonomischer arbeitet.

Studien beweisen: Körperliche Aktivität fördert die kognitive Leistungsfähigkeit

Auf Basis dieser Erkenntnisse wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche Studien durchgeführt, um die Ergebnisse mit empirischen Daten zu untermauern oder zu widerlegen. Doch bei all diesen Studien bestätigte sich: Sportler trainieren neben dem Körper auch das Gehirn. So hatte der Neurologe Tobias Schmidt-Wilcke, der am Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikum Bergmannsheil tätig ist, den direkten Vergleich zwischen 26 Leistungssportlern und zwölf Nichtsportlern durch Aufnahmen im Kernspintomographen angestellt. Auf den Aufnahmen war deutlich zu sehen, dass die Gehirne der Sportler in verschiedenen Bereichen wie dem supplementären motorischen Areal (SMA) deutlich mehr Substanz aufwiesen als die der Vergleichsgruppe.

An Masse zugelegt hat bei den Sportlern damit also das Gehirnareal, in dem Bewegungsabfolgen erlernt werden. Die Forscher gehen allerdings davon aus, dass sich die größere Hirnsubstanz auch anderweitig auf die Leistungsfähigkeit auswirkt, ist das SMA doch an zahlreichen Vorgängen im Gehirn beteiligt.

Doch nicht nur an der Zunahme der Größe lässt sich die leistungsfördernde Wirkung von Sport auf das Gehirn erkennen. Das zeigte sich bei einem Test am Montreal Heart Institute. Dort ließen Forscher Erwachsene, die normalerweise keinen Sport treiben, zweimal pro Woche ein Intensiv-Intervalltraining absolvieren. Innerhalb von vier Monaten verbesserte sich nicht nur die Kondition der Testpersonen – auch die geistige Leistungsfähigkeit war gestiegen, wie sich an Testergebnissen ablesen ließ.

Geistig und körperlich fit bleiben mit Bewegung und Sport

Dass die Leistungen gestiegen sind, lässt sich zumindest teilweise dadurch erklären, dass Sport eine kurzfristige positive Auswirkung hat: Durch die Bewegung verbessert sich nämlich die Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff merklich. Dazu sagt Karsten Werner, Sportwissenschaftler an der Deutschen Sporthochschule in Köln: „Schon beim Spazierengehen kann die Durchblutung des Gehirns um etwa 20 Prozent gesteigert werden, bei mittlerer Belastung um bis zu 30 Prozent. Durch den erhöhten Blutfluss werden neben dem Sauerstoff auch biochemische Substanzen besser transportiert.“

„Körperliche Aktivität begünstigt die Bildung neuer Synapsen und Umbaumechanismen und auch die Festigung bestehender Hirnverbindungen“, so Karsten Werner weiter. Ein tiefgreifender Effekt, durch den sich sogar die Hirnstruktur verändern kann, tritt vor allem dann auf, wenn Sportler über einen längeren Zeitraum hinweg regelmäßig Sport treiben. Als besonders effektiv erweisen sich dabei neben einem leichten Ausdauertraining auch Übungen, durch welche die Koordination geschult wird. Betroffen sind von den deutlichen Verbesserungen allerdings nicht nur die Gehirnregionen, die mit Bewegung in Verbindung stehen. Wie sich in der Bochumer Studie gezeigt hatte, wuchs nämlich auch der Hippocampus, also eine Gehirnregion, die für die Verarbeitung von Emotionen zuständig ist.

Warum setzt Sport Umbauprozesse in Gang?

Warum durch Sport Umbauprozesse im Gehirn ausgelöst werden, ist noch nicht geklärt. Die Forscher vermuten, dass zwei Faktoren dafür verantwortlich sind: So wird bei sportlicher Betätigung das Gehirn besser durchblutet, zudem werden chemische Botenstoffe ausgeschüttet. Zwar sei davon auszugehen, dass körperliche Anstrengung eine wichtige Rolle spiele. Stefan Schneider, Sportwissenschaftler an der Deutschen Sporthochschule, meint, dass aber auch noch etwas ganz anderes dahinter stecken könnte, nämlich „die Bewegung und die damit verbundene Erfahrung.“

Das scheint eine Studie zu belegen, die im Fachmagazin „Science“ veröffentlicht wurde: Forscher der TU Dresden hatten im Labor Mäuse beobachtet, die mit Sendern ausgestattet waren. Bei den Tieren, die sich sehr aktiv durch ihr Territorium bewegten, ohne sich dabei allzu sehr anzustrengen, blieb im Lauf der Zeit das Gehirn deutlich besser erhalten als bei den Mäusen, die sich weniger bewegt hatten.