Einführung
Sport macht nicht nur gute Laune und sorgt für einen freien Kopf, sondern hat auch tiefgreifende Auswirkungen auf unser Gehirn. Die Bewegungs-Neurowissenschaft untersucht diese Zusammenhänge und versucht zu entschlüsseln, wie körperliche Aktivität unsere Stimmung, geistige Leistungsfähigkeit und sogar unsere psychische Gesundheit beeinflusst. Dieser Artikel beleuchtet die neuesten Erkenntnisse auf diesem Gebiet und zeigt, wie Sport zu einem wichtigen Werkzeug für die Förderung unseres mentalen Wohlbefindens werden kann.
Die positiven Auswirkungen von Sport auf das Gehirn
Zahlreiche Studien haben in den vergangenen Jahren die positiven Auswirkungen von Sport auf das Gehirn bestätigt. So unterzogen etwa Ulmer Neurowissenschaftler um Sanna Stroth, die mittlerweile an der Heinrich-Heine Universität in Düsseldorf forscht, junge Erwachsene einem mehrwöchigen Ausdauer-Lauftraining. Das Resultat: Verbesserungen im visuell-räumlichen Gedächtnis, bei der Konzentrationsfähigkeit und der Stimmung. Die Forscher betitelten ihre Studie treffend mit „Laufen macht schlau“. Auch die Langzeituntersuchung „Bewegtes Alter“ an der Jacobs University Bremen ergab, dass regelmäßiger Sport die Leistungsfähigkeit des Gehirns von Senioren deutlich steigern kann.
Sport als Therapie gegen Depressionen
Es herrscht weitgehend Konsens darüber, dass Sport bei der Behandlung von Depressionen hilft. Die kognitiv leistungsfördernde Wirkung körperlichen Trainings wurde durch eine Meta-Analyse im Jahr 2010 bestätigt, die knapp 30 zuvor veröffentlichte Einzelstudien zur Wirkung von Ausdauertraining in der Zusammenschau auswertete.
Die Bewegungs-Neurowissenschaft auf der Suche nach dem "Warum" und "Wie"
Der Neurowissenschaftler Stefan Schneider von der Deutschen Sporthochschule Köln will allerdings mehr erreichen, als solche positive Effekte nur festzustellen. Er will herausfinden, warum und wie Sport sich neuronal auswirkt. Methodisch ist das nicht einfach. „Mit Gehirnforschung verbindet man ja immer die bunten Bilder aus dem Kernspintomografen“, erklärt der Bewegungsforscher. „Das Problem ist nur: Dafür muss man ruhig in der Röhre liegen. Mehr als Handbewegungen können Sie da nicht untersuchen.“ Zudem könnten die Aufnahmen nur dort gemacht werden, wo auch ein Kernspingerät mit seinen tonnenschweren Magneten steht - und die finden sich meist in Krankenhäusern.
EEG-Messungen in Bewegung
Schneider setzt deshalb vor allem auf EEG-Messungen, welche die elektrische Aktivität im Gehirn durch Elektroden auf der Kopfhaut aufzeichnen. Die komplette Ausrüstung dafür - einschließlich spezieller Infrarot-Sensoren, die zusätzlich die Durchblutung in den äußeren Gehirnschichten messen - steckt in einer Transportbox, nicht größer als ein großer Reisekoffer. Die EEG-Kappe liefert Daten auch im Laufschritt. Ist der Kopf des Probanden erst einmal vermessen, ist ein EEG relativ schnell aufgezeichnet: Die Versuchsperson setzt eine Art weiße Gummibademütze auf, in die Elektroden integriert sind. An jeder Elektrode wird per Spritze Gel unter die Kappe injiziert, bis eine grüne Leuchtdiode ausreichenden elektrischen Kontakt zur Kopfhaut signalisiert. Misst die Elektrode Spannungsschwankungen an der Kopfhaut, leitet sie ein entsprechendes Signal an eines von zahlreichen winzigen Schaltkästchen, mit denen die Außenseite der Badekappe übersät ist. Die elektronischen Schaltungen sorgen für eine Verstärkung der Signale direkt an der Elektrode - und nicht wie bei herkömmlichen EEG-Geräten am anderen Ende des Kabels. So verhindern sie, dass jede Bewegung des Kopfes und der Kabel unerwünschte Zacken in der Messkurve hervorruft.
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Elektrotomografie: Einblick in die Gehirnaktivität
Bei der Analyse der Daten hilft ein „Elektrotomografie“ genanntes Software-Verfahren. „Nach dem gleichen Prinzip wie beim GPS, mit dem Sie die Position auf der Erde mithilfe mehrerer Satelliten berechnen, können Sie dank der vielen Elektroden nicht nur die elektrische Aktivität messen, sondern auch bestimmen, wo im Gehirn sich etwas tut“, sagt Schneider.
Sport entlastet den Cortex
Sport kann offenbar Cortex-Bereiche, die für kognitive Vorgänge zuständig sind, entlasten. Bei Joggern zeigen die EEG-Bilder, dass die Intensität der Beta-Wellen des EEG in bestimmten Bereichen des präfrontalen Cortex nach dem Sport signifikant verringert ist - die geistige Aktivität in diesem Bereich also reduziert ist. Dies passt zu Theorien, die davon ausgehen, dass Anstrengung das Aktivitätszentrum im Cortex verschiebt: Statt für kognitive und emotionale Prozesse werden die Ressourcen demnach zunehmend in Regionen gebraucht, die etwa für Muskulatur, Atmung und Körperwahrnehmung zuständig sind. „Sie können sich das vorstellen wie bei einem Windows-Rechner, wenn sich zu viele Prozesse im Speicher angesammelt haben“, erklärt Schneider: „Damit er wieder flüssig läuft, hilft nur, ihn herunterzufahren und neu zu starten.“
Der Flow-Zustand
Noch auf einen weiteren Erklärungsansatz verweist der Forscher: Die Absenkung der Aktivität im präfrontalen Cortex sei mit dem aus der Motivationsforschung bekannten Flow-Zustand verwandt. Der beschriebene Entlastungseffekt stellte sich in dem Versuch allerdings nur beim Laufen ein - und auch nur, wenn sich die Probanden relativ stark verausgabten. Langsameres Laufen sowie die anderen Sportarten bewirkten nichts dergleichen.
Individuelle Sportprofile für psychisches Wohlbefinden
Schneider sieht sich dadurch in seiner Vermutung bestätigt, dass es von der einzelnen Testperson, ihren Präferenzen und ihrer Leistungsfähigkeit, letztlich also von sehr vielen Parametern abhängt, ob sich positive psychische Effekte einstellen und nachweisen lassen. Das würde nicht nur erklären, warum Versuche von Bewegungs-Neurowissenschaftlern bisher teils widersprüchliche Ergebnisse zu liefern scheinen. Es würde auch unterstreichen, dass Stefan Schneider mit dem Fernziel seiner Forschung richtig liegt.
Die Folgen von Bewegungsmangel
Der Neurowissenschaftler, der Sport und Theologie studiert hat, sorgt sich nämlich um die Folgen des heute verbreiteten Bewegungsmangels. „Übergewicht, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, auch mentale Krankheiten - das alles hat stark zugenommen, seit immer weniger körperlich gearbeitet wird“, sagt Schneider. Aber obwohl alle um den gesundheitlichen Nutzen wüssten, gelinge es bisher bei vielen Menschen nicht, sie dauerhaft zum Sport zu motivieren: „Wem es keinen Spaß macht, der steigt schnell wieder aus.“ Schneider schwebt vor, ausgehend von neurophysiologischen Parametern wie dem EEG ein individuelles Sport-Profil zu bestimmen - „eine Diagnostik, um einem Menschen schon im Voraus zu sagen, welche Art und Intensität von Bewegung ihm auch psychisch so richtig gut tun wird“.
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Sport in Extremsituationen: Das Mars-500-Projekt
Auch in der psychischen Extremsituation eines simulierten Marsflugs hat Stefan Schneider untersucht, wie Sport dazu beitragen kann, Stimmung und Leistungsfähigkeit zu erhalten: Im Mars-500-Projekt lebten sechs Freiwillige von Mitte 2010 bis Ende 2011 abgeschnitten von der Außenwelt in einem Komplex in Russland. 520 Tage dauerte ihr Einsiedlerleben, das die Isolation und Eintönigkeit einer anderthalbjährigen bemannten Marsmission nachempfinden sollte. Umgebung und Tagesablauf waren so gestaltet, dass es einer realen Reise zum Nachbarplaneten möglichst nahe kommt. Auch Sport gehörte zum Tagesprogramm. Vor und nach ihrem regelmäßigen, zwischen verschiedenen Sportarten wechselnden Training nahmen die Crew-Mitglieder selbstständig EEGs auf, dokumentierten ihr Befinden und stellten ihre kognitiven Leistungen bei Denksportaufgaben auf einem Smartphone unter Beweis.
Persönliche Erfahrungen eines Neurowissenschaftlers
Wenn Stefan Schneider in seiner Freizeit joggen geht, erlebt er ganz existenziell, was er als Wissenschaftler mühsam zu erforschen versucht: Sport tut gut - und zwar nicht nur dem Körper, sondern auch der Seele. Bewegung baut Stress ab und macht den Kopf frei für neue gedankliche Herausforderungen. Das beobachtet der Neurowissenschaftler auch an Schulkindern: „Wenn Sie die mal rauslassen, damit sie sich austoben, dann können Sie danach ganz anders mit ihnen arbeiten.“
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