Einführung
Geistige und körperliche Fitness sind für viele Menschen erstrebenswert. Neurowissenschaftliche Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die sogenannten exekutiven Funktionen eine entscheidende Rolle dabei spielen, inwieweit wir unsere Absichten in die Tat umsetzen können. Diese kognitiven Funktionen, die im Frontalhirn angesiedelt sind, sind für die bewusste Steuerung unseres Denkens, Fühlens und Handelns verantwortlich. Die konsequente Verfolgung eigener Ziele ist besonders wichtig für eine gesunde Lebensweise. Die Entwicklung exekutiver Funktionen beeinflusst auch die Fähigkeit, Gefühle zu regulieren, flexibel auf unterschiedliche Situationen zu reagieren und Ablenkungen und Versuchungen zu widerstehen. Studien zeigen Zusammenhänge zwischen der Ausprägung exekutiver Funktionen und Schul- bzw. beruflichem Erfolg sowie gesundheitsbezogenen Faktoren wie Übergewicht, Depression, ADHS und Suchtverhalten.
Die Bedeutung von Bewegung für das Gehirn
Wie ein Muskel benötigt auch unser Gehirn Training, und zwar nicht nur im Sinne von "Gehirn-Jogging" durch geistige Anregung. Insbesondere die exekutiven Funktionen profitieren von Bewegung und sportlicher Aktivität. Viele Menschen verbringen heute geistig anstrengende, meist sitzende Arbeitstage und verspüren danach ein Bedürfnis nach Bewegung. Andere schwören auf die positiven und leistungssteigernden Effekte von Frühsport. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt, Herz-Kreislauf-Erkrankungen durch dreimal wöchentlich 45 Minuten moderat-intensive körperliche Aktivität vorzubeugen.
Bewegung ist ein grundlegendes Prinzip des menschlichen Seins und hat einen enormen Einfluss auf die Funktion und Struktur unseres Gehirns. Stresshormone wie Adrenalin und Noradrenalin haben uns über Jahrtausende das Leben gerettet, indem sie zusätzliche körperliche Ressourcen mobilisieren. Der Herzschlag erhöht sich und die Muskeln werden verstärkt mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Diese Reaktion bleibt auch heute noch bestehen, wenn wir gestresst sind. Stress an sich ist nicht das Problem, da Stress schon immer Teil des menschlichen Lebens war. Das Problem liegt in der mangelnden Kompensation durch Bewegung in unserer heutigen Zeit. Bewegung und Sport bieten eine geeignete Möglichkeit, Stress abzubauen.
In der Begegnung mit einem Säbelzahntiger vor 10.000 Jahren war es wenig sinnvoll, über mögliche Handlungsalternativen nachzudenken. Wenn wir gestresst sind, kommt es vor allem in den Regionen, die für Kognition und Emotion zuständig sind, zu einer erhöhten Gehirnaktivität. Die Aktivität in den kognitiv-emotionalen Arealen nimmt ab (medizinisch Hypofrontalität genannt). Das Ergebnis ist, dass wir uns nach dem Sport wieder besser konzentrieren können. Dies hat positive Auswirkungen auf die schulische und berufliche Leistungsfähigkeit sowie auf das seelische Wohlbefinden.
Körperliche Aktivität und Schlaf
Wer Sport getrieben oder körperlich hart gearbeitet hat, ist müde. Der Körper ist ausgelaugt und braucht Erholung. Kräftige Bewegung stärkt die Muskeln, und diese Anpassung erfordert Energie. Das Ergebnis ist meist ein gesunder, tiefer Schlaf.
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Bewegung und die Neubildung von Zellverbindungen
Bewegungsabläufe müssen erlernt werden, manchmal über Wochen, Monate oder Jahre. Wer einmal ein Instrument gelernt hat, weiß, wie es ist: Am Anfang noch recht grobmotorisch, führt viel Übung dazu, dass Bewegungen routiniert und flüssig werden. Dazu ist die Neubildung von Zellverbindungen (Synaptogenese) erforderlich. Ein besonderer Nebeneffekt: Intensive körperliche Aktivität führt zur Freisetzung von Hormonen, die auch zur Neubildung von Zellverbindungen in anderen Bereichen führen können. Die geistige Entwicklung wird also generell gefördert.
Körperliche Fitness als Grundlage für Teilhabe und Gesundheit
Körperliche Fitness ist die Grundlage für gesellschaftliche Teilhabe und ein selbstbestimmtes, selbstständiges Leben, insbesondere im Alter. Sport und Bewegung sind auch eine Grundlage für mentale und soziale Gesundheit. Sie bieten einen ganzheitlichen Ansatz, um gesund zu werden und gesund zu bleiben. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definierte Gesundheit bereits 1948 als dreidimensionales Konstrukt aus physischer, mentaler und sozialer Gesundheit. Sport und Bewegung sollten daher nicht als vergeudete Zeit betrachtet werden, etwa im Rahmen des Schulunterrichts. Sport und Bewegung schaffen Raum für berufliche und private Produktivität und fördern Selbstvertrauen und Unabhängigkeit im Alter, was wiederum die Grundlage für ein erfülltes Leben und die Prävention von Demenzerkrankungen bildet.
Die historische Perspektive auf Sport
Dass Sport, Bewegung und körperliche Aktivität eine positive Wirkung haben, hat sicherlich auch schon Winston Churchill empfunden. Fälschlicherweise wird ihm immer wieder der Ausspruch "Sport ist Mord" in den Mund gelegt. In seiner Jugend war Churchill sogar aktiver Sportler. Dass dies nicht als Sport wahrgenommen wurde, ist dem Zeitgeist zuzuschreiben. Das zeigt sich auch am Ursprung des Wortes Sport: Sport war ursprünglich nur Zerstreuung. Auf Latein heißt "zerstreuen" disportare oder deportare. Noch im Frankreich des 11. bis 13. Jahrhunderts bedeutete desport auf Deutsch "Erholung" oder "Zerstreuung". Im Englischen wurden Freizeitaktivitäten kurz sport genannt.
Sport und Genetik
Sport ist gesund, stärkt den Körper, kann Alterungsprozesse verlangsamen und Krankheiten vorbeugen. Jeder Mensch ist trainierbar, aber die Geschwindigkeit der Trainingsfortschritte und das Potenzial für eine bestimmte Sportart sind individuell verschieden. Die genetischen Anlagen spielen eine große Rolle. Sprinter und Ausdauersportler werden gewissermaßen "geboren", da sie mehr lange Muskelfasern, eine bessere Sauerstoffversorgung und mehr Mitochondrien (Zellkraftwerke) besitzen.
Die Bedeutung von Selbstmotivation
Die beständige Selbstmotivation, der innere Antrieb und die eigene Willensstärke sind bei Ausdauersportarten wie dem Laufen von besonderer Bedeutung. Grenzerfahrungen helfen uns, das Leben und uns selbst wertzuschätzen. Es ist wichtig zu wissen, dass es eine Grenze gibt, aber wir stark genug sind, um diese Grenze zu überschreiten.
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Bewegung als evolutionär erlernte Reaktion auf Stress
Eigentlich sind wir Menschen dafür gemacht, uns regelmäßig zu bewegen. Gerade Laufen ist ein uraltes, tief in unsere Gene eingeschriebenes Programm. Die rudimentäre Antwort auf Stress ist Bewegung. Früher mussten wir gegen Säbelzahntiger oder Mammuts kämpfen oder vor Gefahren fliehen. Bewegung ist die evolutionsbiologisch erlernte Reaktion des Menschen auf Stress, und das müssen wir heute irgendwie kanalisieren. Entsprechend belohnt der Körper uns auch, wenn wir uns bewegt haben.
Die Auswirkungen von Bewegung auf das Gehirn
Während Sport und Bewegung kommt es zu einer Abnahme der Aktivität in jenen Arealen, die wir normalerweise im Alltag benutzen. Stattdessen wird der Energie-Einsatz in jene Areale verlagert, die für Bewegung zuständig sind. Gleichzeitig ist Bewegung "Neuronen-Dünger". Wenn wir uns bewegen, werden im Gehirn sogenannte neurotrophe Faktoren freigesetzt. Dies führt dazu, dass sich Lernprozesse und strukturelle Anpassungsprozesse schneller und effizienter ergeben können.
Sport allein macht uns nicht zu Intelligenzbestien, aber er unterstützt unser Gehirn dabei, die passende Infrastruktur dafür auszubilden. Nach einer Stunde Training geht es uns mental einfach besser, wir haben den Kopf freibekommen und können uns wieder konzentrieren.
Laufen und das »Rauschen« im Gehirn
Viele Menschen laufen, um den Kopf frei zu bekommen. Dieser Effekt lässt sich sogar im Gehirn nachweisen: Das »Rauschen« nimmt ab. Studien zeigen, dass bereits nach sechs Wochen Lauftraining deutliche Verbesserungen im räumlichen Vorstellungsvermögen auftreten. Auch in Tests, die die sogenannten exekutiven Funktionen abfragen, schneiden Probanden besser ab. Das bedeutet, dass sie sich besser konzentrieren und ihr Verhalten besser steuern können.
Dopamin und Laufen
Der Sportwissenschaftler Ralf K. Reinhardt erklärt dies unter anderem mit Veränderungen im Dopaminstoffwechsel. Dopamin ist ein wichtiger Botenstoff, der von bestimmten Nervenzellen im Vorderhirn gebildet wird und dafür sorgt, dass Signale weitergeleitet werden. Der Neurotransmitter ist sowohl an motorischen wie an geistigen und emotionalen Reaktionen beteiligt. Wenn wir viel Dopamin ausschütten, fühlen wir uns gut und setzen eine bestimmte Aktivität eher fort, zum Beispiel Sport oder Lernen. Dopamin wird daher auch als Glücks- oder Motivationshormon bezeichnet.
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Abgebaut wird der Botenstoff unter anderem durch das Enzym Catechol-O-Methyltransferase (COMT). Es kommt beim Menschen in zwei Versionen vor: Die eine baut Dopamin etwas schneller, die andere etwas langsamer ab. Menschen mit der langsamen Isoform können das ausgeschüttete Dopamin länger wirken lassen und haben daher bei bestimmten kognitiven Tests einen Vorteil. Lauftraining kann möglicherweise einen genetisch bedingten Nachteil im Dopaminabbau ausgleichen.
BDNF und Laufen
Zahlreiche Studien stellten fest: Ausdauersport erhöht den Spiegel bestimmter Wachstumsfaktoren, zum Beispiel von BDNF (brain-derived neurotrophic factor). Dieser sorgt dafür, dass Nervenzellen nachwachsen bzw. am Leben bleiben und neue Verbindungen im Gehirn geknüpft werden. Das Protein wird vor allem im Hippocampus gebildet und spielt eine wichtige Rolle für das Langzeitgedächtnis und das abstrakte Denken. Schon nach einer einzigen Sporteinheit steigt die BDNF-Konzentration im Blut um etwa 60 Prozent.
Einschränkungen der Forschung
Eine Übersichtsstudie aus dem Jahr 2023 mahnt zur Vorsicht bei Behauptungen und Empfehlungen, da es noch keine handfesten Beweise dafür gibt, dass sich regelmäßige körperliche Betätigung vorteilhaft auf die kognitive Leistung gesunder Menschen auswirkt. Ein kausaler Effekt könne nicht belegt, allerdings auch nicht ausgeschlossen werden.
Die Perspektive der Neurowissenschaft
Der Neurowissenschaftler Gerd Kempermann lässt sich davon nicht verunsichern. Er leitet eine Arbeitsgruppe am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in Dresden, die sich mit der adulten Neurogenese beschäftigt, also der Neubildung von Nervenzellen im Erwachsenenalter. Er betont, dass Sport positive Effekte auf das Gehirn hat, was durch Studien mit Sport treibenden Menschen überzeugend gezeigt wurde. Er kritisiert, dass in Übersichtsarbeiten oft "vieles in einen Topf geworfen und die Dinge dadurch zu sehr verdünnt" werden. Es sei wenig zielführend, sich auf einzelne Faktoren wie Dopamin oder BDNF zu konzentrieren, da in Wirklichkeit vieles gleichzeitig passiert und die Mechanismen extrem komplex sind.
Warum Laufen?
Laufen ist ein sehr natürlicher Bewegungsablauf, der uns in unserer Evolution geprägt hat. Als Jäger und Sammler legten unsere Vorfahren große Strecken zu Fuß zurück. Laufen ist schlicht am einfachsten zu untersuchen. Bei anderen Sportarten kommen viele Parameter hinzu, die die Messungen erschweren oder verfälschen könnten, etwa Spielregeln oder spezielle Fähigkeiten, die man mitbringen muss. Laufen ist einfach, quasi überall durchführbar und man braucht dafür keine spezielle Ausrüstung. Zudem kann man das Tempo frei wählen, ganz im eigenen Rhythmus laufen. Ein Schritt, ein Atemzug, das ist fast schon meditativ.
Die ClearMind-Studie
Leonard Braunsmann und Vera Abeln von der Deutschen Sporthochschule Köln untersuchten in der »ClearMind«-Studie, welchen Effekt eine 30-minütige Laufeinheit auf die Hirnaktivität hat. Vor und nach dem Laufen legten sie den knapp 30 erfahrenen Freizeitläuferinnen und -läufern Elektroden an, die die elektrische Aktivität im Gehirn aufzeichneten (Elektroenzephalografie, EEG). Nach dem Laufen hatte das neuronale Rauschen bei den Probanden abgenommen, und sie schnitten in kognitiven Tests besser ab. Die Abnahme des Rauschens könnte also erklären, weshalb viele Menschen das Gefühl haben, beim Laufen den Kopf frei zu bekommen und sich danach wieder besser konzentrieren zu können.
Die Forscher fanden auch heraus, dass die Effekte nach einem selbstbestimmten Lauf ausgeprägter waren als nach einem Lauf, bei dem das Tempo vorgegeben war.
Laufen im Vergleich zu anderen Sportarten
Es ist noch nicht abschließend geklärt, ob sich derselbe Effekt auch mit anderen Sportarten erzielen lässt. Laufen scheint sich schon etwas anders auf das Gehirn auszuwirken als andere Sportarten. Bei Triathletinnen und -athleten, die sowohl regelmäßig laufen als auch radeln, wurde bloß nach dem Laufen eine Reduktion des Rauschens festgestellt.
Es wird vermutet, dass es leichter ist, den Kopf frei zu bekommen, wenn man schon viel Erfahrung in einer Sportart hat. Anfangs ist man sehr mit der Ausführung beschäftigt, später kann man besser »loslassen«.
Intensität und Dauer
Grundsätzlich ist jede Art von körperlicher Aktivität positiv. Wie hoch der Input sein muss, hängt wohl unter anderem davon ab, was man gewohnt ist. Um eine Anpassungsreaktion zu erzielen, braucht es einen gewissen Trainingsreiz. Eine gewisse Intensität ist also schon notwendig, die sich jedoch - je nach Kondition und Gesundheitszustand - ebenso mit Walken oder Wandern erreichen lässt. Wandern verbindet körperliche Aktivität mit einem Erlebnis in der Natur und häufig auch mit einer sozialen Komponente, was sehr positive Effekte haben kann.
Draußen oder drinnen?
Vermutlich ist es besser, draußen als drinnen (z.B. auf dem Laufband) zu laufen oder zu gehen, da die Bewegung natürlicher ist und Mittrainierende, unerwünschte Musik und andere Faktoren in einem Fitnessstudio es erschweren könnten, den Kopf frei zu bekommen. Allein der Aufenthalt in der Natur fördert Wohlbefinden, Kreativität und Denkvermögen.
Vielseitiger Input für das Gehirn
Das Gehirn braucht möglichst vielseitigen Input. Eine rein sitzende Tätigkeit, kombiniert mit reduziertem Input geistiger Art, lässt es sozusagen verkümmern. Fast alle Informationen, die es empfängt und verarbeitet, haben im Prinzip dieselbe Konsequenz. Über sogenannte Motoneurone steuert das Gehirn die Muskeln an. Alles, was das Gehirn nach außen geben kann, ist Bewegung.
Die Grenzen des Sports
Schnelles Laufen und schnelles Denken könnten im Widerspruch stehen. Myelin ist ein wichtiger Baustoff im Gehirn und sorgt für schnelle Denkmanöver. Große Belastungen, wie sie etwa bei einem Marathon entstehen, sind für einige Menschen sogar gefährlich. So kann bei intensivem Training ein bestimmtes Muskeleiweiß stark ansteigen, das auf eine Zerstörung von Herzmuskelzellen hinweist. Auch ist bekannt, dass durch hartes, forderndes Training das Stresshormon Cortisol vermehrt im Blut zirkuliert, wodurch wiederum auf komplexe Weise die Abwehrfunktion des Körpers sinken kann. Marathons können in bestimmten Hirnregionen zu einem temporären Myelinverlust führen.
Bewegung im Alltag
Studien zeigen, dass vor allem die Bewegung im Alltag maßgeblich für unsere Gesundheit ist. Vor allem moderates, regelmäßiges Training ist entscheidend für unser körperliches Wohl.
Jogging als Gehirnsport
Jogging ist auch Gehirnsport: Es trainiert neben unserem Körper kognitive Fähigkeiten, vor allem unser Gedächtnis und die Konzentration. Regelmäßiges Lauftraining ist gut fürs Gehirn: Laufen fördert vor allem die Konzentrationsfähigkeit, das Erinnerungsvermögen und den Orientierungssinn. Durch die Bewegung werden andere Teile des Gehirns genutzt als bei sehr komplexen Denkvorgängen, wodurch unserem Gehirn eine „bewegte Pause“ gegönnt wird.
Bewegtes Lernen
Bewegungspausen in der Schule fördern nachweislich die Konzentration, weshalb es auch bereits etliche „Bewegte Schulen“ oder „Bewegte Klassenzimmer“ im deutschsprachigen Raum gibt. Dabei spielt vor allem Ausdauer kombiniert mit Koordination eine Rolle. In Österreich ist täglich eine Stunde Sportunterricht gesetzlich vorgeschrieben, dabei zeigen sich sehr gute Ergebnisse. Die Kinder sind auch im Alltag weniger aggressiv, ausgeglichener und konzentrierter. Bewegung und Erlernen von Fremdsprachen lässt sich gut verknüpfen.
Stressabbau durch Joggen
Lauftraining in einem gesunden, moderaten Maß reduziert Stress. Laufen wirkt sich auf unseren Stresshormon-Haushalt positiv aus, beeinflusst die Hormone Adrenalin und Noradrenalin, aber vor allem das Cortisol (auch als Stresshormon bekannt). Ausdauersportarten wie Laufen, Radfahren und Schwimmen sind dafür prädestiniert, den Hormonhaushalt wieder in die richtige Balance zu bringen, weil stressabbauende Hormone produziert werden und wir uns dadurch besser entspannen können. Die Produktion von Glücksstoffen steigt während der Bewegung, gleichzeitig sinken Blutzucker, Blutfette und der Cortisolspiegel. Moderates Laufen eignet sich bestens zum Stressabbau: Es fördert Schlaf und somit auch Regeneration sowie Konzentration. Das Laufen durch die Natur und an der frischen Luft wirkt sich beruhigend auf uns aus, hellt unsere Stimmung auf und stärkt unser Immunsystem.
Ein trainierter Körper kann Stresshormone besser abfedern. Wir trainieren sozusagen mit einer Regelmäßigkeit unsere Stresstoleranz. Das regelmäßige Ausdauertraining wirkt sich nicht nur positiv auf unseren Puls (den Trainings- und den Ruhepuls) aus. Nein, wir bekommen in jeder Hinsicht mehr Ausdauer, indem wir viel gelassener auf Stressoren reagieren. Somit kann sich auch die Leistung in Schule, Ausbildung oder Uni und im Job durch Ausdauertraining verbessern.
Gedächtnisverbesserung durch Joggen
Regelmäßiges Lauftraining baut Stress ab, fördert die Konzentration und scheint auch die Gedächtnisfunktion zu verbessern. Während des Laufens ist unser Gehirn stark durchblutet und es kommt offenbar zu einem Wachstum von Nervenzellen im Hippocampus, dem Lern- Merkbereich in unserem Hirn. Es entstehen neue Verknüpfungen in unserem Gehirn, auch im Alter scheint dies noch zu funktionieren. Insbesondere bei älteren Studienteilnehmenden zeigte sich, dass Ausdauertraining helfen kann, ihr Gedächtnis zu verbessern.
Studien zeigen, dass Ausdauersport und Widerstandstraining bei älteren Menschen mit leichten kognitiven Verfallserscheinungen messbare Verbesserungen des räumlichen Erinnerungsvermögens und des Sprachgedächtnisses bewirken können.
"Den Kopf frei bekommen" durch Joggen
Laufen macht den Kopf frei, das wissen alle Läuferinnen und Läufer aus eigener Erfahrung. Die Wissenschaft erklärt dieses Phänomen mit einer Art Ruhezustand unseres Gehirns während des Laufens. Bei komplexen, verdichteten Denkabläufen ist unsere Denkzentrale im Gehirn, der präfrontale Cortex, sehr aktiv. Um ihn zu entlasten, scheint Bewegung zu helfen. Denn die Bewegungen beim Laufen erfordern ebenfalls viel von unserem Gehirn, aber dies passiert im sogenannten „Bewegungszentrum“. Das heißt konkret: Jogging entlastet unser Denkzentrum, macht uns frei von dem üblichen Kreislauf der Gedanken. Die schöne Folge: Es macht unseren Kopf frei!
Kreativität durch Laufen
Nach dem Lauf fühlen wir uns deshalb freier, denn wir haben Platz für neue Perspektiven, frische Ideen. Genau jetzt findet sich oft die richtige Lösung, weil wir die alten Denkprozesse durchbrochen haben und wieder frisch und neu denken können. Das scheint auch die Kreativität zu fördern. Viele kreative Köpfe sind Läufer, unter anderem auch aus diesem Grund. Sie haben selbst die Erfahrung gemacht: Joggen macht kreativ, denn es macht den Kopf frei!
Sport und die Bildung neuer Gehirnzellen
Sport kann die Bildung neuer Gehirnzellen anregen. Die verstärkte Muskelanspannung führt zu einer erhöhten Ausschüttung des Proteins FNDC5. Dieses gelangt über die Blutbahn ins Gehirn. Hier löst es die Produktion von wiederum anderen Proteinen aus. Das Ergebnis: verbesserte Hirnfunktionen. Das Protein FNDC5 regt im Hippocampus die Produktion des Proteins BDNF an, welches das Wachstum neuer Nervenzellen stimuliert.
Laufen und die Regeneration des Gehirns
Regelmäßiges Laufen könnte sogar dabei helfen, schon vorhandene Schäden an Gehirn und Nerven zu beheben. Mäuse mit schwerwiegenden Defekten am Kleinhirn lebten durch regelmäßig Laufen länger und ihr Gehirn regenerierte sich. Die Bewegung trägt auch dazu bei, Gefäße und Stoffwechsel positiv zu beeinflussen. Das wiederum senkt das Risiko für viele Krankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und sogar Krebs. Zudem verbessert die sportliche Betätigung die Stimmung, kann Depressionen lindern und sogar Schmerzen unterdrücken. Studien belegen, dass regelmäßiger Sport auch die geistigen Leistungen bessern kann und so einer Demenz vorbeugt. Zum einen liegt dies daran, dass unser Denkorgan bei sportlicher Aktivität besser durchblutet und dadurch besser mit Sauerstoff versorgt wird.
Die Rolle des Wachstumsfaktors VGF
Bei laufenden Mäusen mit Kleinhirnschäden war der Wachstumsfaktor VGF im Gehirn besonders reichlich vorhanden. Von diesem Peptid ist bekannt, dass es beim Laufen ausgeschüttet wird und unter anderem die Stimmung und den Hirnstoffwechsel beeinflusst. Die Verabreichung dieses Peptids an kranke, aber faule Mäuse führte zu den gleichen Besserungen wie bei ihren trainierenden Artgenossen. Möglicherweise könnte sich das VGF auch als heilsam für die Nervenschäden bei Multipler Sklerose und anderen neurodegenerativen Erkrankungen erweisen.