Viele Menschen joggen, um sich zu entspannen und den Kopf freizubekommen. Dieser Effekt kann im Gehirn nachgewiesen werden: Das "Rauschen" nimmt ab. Aber macht Laufen auch intelligenter? Eine Reihe von Studien deutet darauf hin. So zeigten junge, gesunde Probanden bereits nach sechs Wochen Lauftraining deutliche Verbesserungen in ihrem räumlichen Vorstellungsvermögen. Auch in Tests, die die sogenannten exekutiven Funktionen abfragen, schnitten sie besser ab. Das bedeutet: Sie konnten sich besser konzentrieren und ihr Verhalten besser steuern.
Dopamin und Laufen: Ein Botenstoff-Booster?
Der Sportwissenschaftler Ralf K. Reinhardt, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit an der Universität Karlsruhe durchführte, erklärte das 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 davon 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.
Abgebaut wird der Botenstoff unter anderem durch das Enzym Catechol-O-Methyltransferase, kurz COMT. Es kommt beim Menschen in zwei Versionen vor: Die eine baut Dopamin etwas schneller, die andere etwas langsamer ab. Hat man das Glück, mit der langsamen Isoform ausgestattet zu sein, kann das ausgeschüttete Dopamin länger wirken. Bei bestimmten kognitiven Tests haben solche Personen daher wohl einen Vorteil.
Unter dem Slogan "Laufen macht schlau!" hat Reinhardt gemeinsam mit dem Psychiater Manfred Spitzer und der Psychologin Sanna Stroth vom Universitätsklinikum Ulm zwei Studien durchgeführt, die ergaben, dass Lauftraining möglicherweise einen genetisch bedingten Nachteil im Dopaminabbau ausgleichen kann. Den Personen mit der schnell abbauenden Enzymvariante stand nach dem Training offenbar mehr Dopamin zur Verfügung, so dass sie in den Tests besser abschnitten als zuvor. Bei Probandinnen und Probanden mit der langsamen Variante fielen die Verbesserungen deutlich bescheidener aus. "Wahrscheinlich arbeiten sie bereits bei optimaler Dopaminkonzentration", vermutet Reinhardt.
BDNF: Ein Wachstumsfaktor für Nervenzellen
Zahlreiche Studien stellten fest: Ausdauersport erhöht den Spiegel bestimmter Wachstumsfaktoren, zum Beispiel von BDNF (englisch: brain-derived neurotrophic factor). Dieser sorgt dafür, dass Nervenzellen nachwachsen beziehungsweise 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.
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Vielleicht lässt sich also die Denkfähigkeit durch das Laufen verbessern? Eine Metaanalyse von 55 Studien ergab jedenfalls: Schon nach einer einzigen Sporteinheit stieg die BDNF-Konzentration im Blut um etwa 60 Prozent. Je länger die Einheit, desto stärker fiel der Anstieg aus.
Marathon: Zu viel des Guten?
Marathonläuferinnen und -läufer müssten also bombastische BDNF-Konzentrationen haben, dachte sich ein deutsch-schweizerisches Forscherteam und nahm rund 50 von ihnen unter die Lupe. Das Ergebnis war ernüchternd: Das BDNF-Level der Langstreckenläufer und -läuferinnen stieg nach dem Rennen nicht wesentlich an, sondern sank sogar. Seinen Tiefpunkt erreichte es nach 72 Stunden. Ist ein Marathon also schon zu viel des Guten, so dass sich das Gehirn danach erst einmal erholen muss?
Macht Sport doch nicht schlau?
Das zumindest legt eine Übersichtsstudie vom Frühjahr 2023 nahe. Eine Forschungsgruppe um Luis Ciria von der Universidad de Granada in Spanien stellte darin fest: Es gibt noch keine handfesten Beweise dafür, dass sich regelmäßige körperliche Betätigung vorteilhaft auf die kognitive Leistung gesunder Menschen auswirkt. Ein kausaler Effekt könne nicht belegt, allerdings auch nicht ausgeschlossen werden. Das Team mahnt daher zur Vorsicht bei Behauptungen und Empfehlungen.
Die Meinung des Experten: Gerd Kempermann
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. "Dass Sport positive Effekte auf das Gehirn hat, ist eigentlich klar", sagt er. Seine Gruppe forscht vor allem mit Tiermodellen, zum Beispiel Mäusen im Laufrad. Doch Studien mit Sport treibenden Menschen hätten dies ebenfalls "sehr überzeugend gezeigt".
Sich auf einzelne Faktoren wie Dopamin oder BDNF zu konzentrieren, findet der Experte wenig zielführend. "Viele picken sich einen Faktor heraus und versuchen, anhand dessen das große Ganze zu erklären." In Wirklichkeit passiere vieles gleichzeitig: "Das ist extrem komplex."
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Warum Laufen?
Gibt es einen Grund, weshalb Laufen vorteilhafter für das Gehirn sein sollte als andere Sportarten? Kempermann argumentiert: "Es ist ein sehr natürlicher Bewegungsablauf, der uns in unserer Evolution geprägt hat." Als Jäger und Sammler legten unsere Vorfahren große Strecken zu Fuß zurück. Oder wie der tschechische Leichtathlet Emil Zátopek sagte: "Vogel fliegt, Fisch schwimmt, Mensch läuft."
Sportwissenschaftler Reinhardt gibt zu, dass es nichts darauf hindeutet, dass andere Sportarten nicht genauso förderlich für das Gehirn sind. Laufen sei 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.
Die ClearMind-Studie: Laufen macht den Kopf frei
Mit der Fragestellung, was beim Laufen hilft, den Kopf frei zu bekommen und neue Gedanken zu fassen, haben sich Leonard Braunsmann und Vera Abeln von der Deutschen Sporthochschule Köln beschäftigt. In der so genannten "ClearMind"-Studie untersuchten sie, 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. Die Methode ist als Elektroenzephalografie (EEG) bekannt und wird unter anderem zur Diagnose neurologischer Erkrankungen eingesetzt. Neben regelmäßigen Schwingungen, den Oszillationen, gibt es noch so genannte aperiodische oder nicht oszillatorische Signale. "Früher hat man die beim EEG herausgefiltert, weil man dachte, es sei nur ein Rauschen, das die eigentliche Messung stört", berichtet Braunsmann, der in seiner Doktorarbeit die neurophysiologischen Auswirkungen körperlicher Aktivität erforscht. Mittlerweile weiß man: Das Rauschen selbst ist ein wichtiges Signal. "Es sagt uns, wie gut die Nervenzellen miteinander in Kontakt stehen", erklärt der Doktorand. Je mehr Rauschen es gibt, desto schlechter ist die Kommunikation - und entsprechend die kognitive Leistungsfähigkeit. Bekannt ist inzwischen auch, dass bei Menschen mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) das neuronale Rauschen erhöht ist.
Selbstbestimmung beim Laufen
Das Spannende: Nach dem Laufen hatte das Rauschen bei den Probanden abgenommen. In kognitiven Tests schnitten sie nun 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. Der Effekt, den Braunsmann und Abeln beobachteten, hielt mindestens 25 Minuten nach dem Laufen an.
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Mit der ersten Studie wollte das Forschungsteam außerdem herausfinden, welche Rolle die Selbstbestimmung beim Laufen spielt. Deshalb ließen sie die Probandinnen und Probanden zweimal laufen: Beim ersten Mal durften diese das Tempo selbst wählen, beim zweiten Termin vier Wochen später sollten sie genau das Tempo vom vorigen Mal halten. Vor und nach dem Laufen erhoben Braunsmann und Abeln auch physiologische Parameter wie die Herzfrequenz und bestimmte Blutwerte. Sie waren nach dem ersten und dem zweiten Lauf nahezu identisch. Fragebogen, die das Wohlbefinden der Teilnehmerinnen und Teilnehmer abfragten, ergaben allerdings: Der zweite Lauf hatte sich anstrengender angefühlt. Das neuronale Rauschen hatte zwar nach beiden Läufen abgenommen und die kognitive Leistung war besser als zuvor, aber: "Nach dem selbstbestimmten Laufen waren die Effekte ausgeprägter", sagt Braunsmann.
Laufen versus andere Sportarten
Und was, wenn man Laufen so gar nicht mag? Lässt sich derselbe Effekt auch mit anderen Sportarten erzielen? Das lasse sich bisher nicht beantworten, sagt Braunsmann. Natürlich komme es auf persönliche Präferenzen an. "Wenn man keine Lust zu laufen hat, ist fraglich, ob man dabei den Kopf frei bekommt." Aber: "Laufen scheint sich schon etwas anders auf das Gehirn auszuwirken als andere Sportarten", sagt Abeln, die schon viele Jahre auf dem Gebiet forscht. Bei Triathletinnen und -athleten, die sowohl regelmäßig laufen als auch radeln, habe sie bloß nach dem Laufen eine Reduktion des Rauschens festgestellt.
Wie schnell und lange muss man laufen?
Wie schnell oder lange muss man überhaupt laufen, um einen Effekt erwarten zu können? Und: Zählt auch spazieren gehen? "Grundsätzlich ist jede Art von körperlicher Aktivität positiv", sagt Abeln. Wie hoch der Input sein muss, hängt wohl unter anderem davon ab, was man gewohnt ist. "Bei einer sonst inaktiven Person hat Spazierengehen sicherlich einen Benefit." Bei jemandem, der bereits regelmäßig Sport treibt, bewirkt es vermutlich weniger. "Um eine Anpassungsreaktion zu erzielen, braucht es einen gewissen Trainingsreiz", erklärt Abeln. Eine solche Anpassungsreaktion führt unter anderem dazu, dass das Gehirn neurotrophe Faktoren wie BDNF ausschüttet. Eine gewisse Intensität ist also schon notwendig. Die lässt sich - je nach Kondition und Gesundheitszustand - jedoch ebenso mit Walken oder Wandern erreichen.
Draußen oder drinnen laufen?
Macht es eigentlich einen Unterschied, ob man draußen oder drinnen, etwa auf dem Laufband, läuft oder geht? Vermutlich schon. Zum einen ist die Bewegung natürlicher. Auf einem Laufband muss man zunächst lernen, sich auszubalancieren. Zum anderen könnten Mittrainierende, unerwünschte Musik und andere Faktoren in einem Fitnessstudio es erschweren, den Kopf frei zu bekommen, sagt Braunsmann. Man fühle sich vielleicht eher fremdbestimmt. "Je natürlicher das Setting, desto besser", vermutet er.
Das Gehirn braucht Bewegung
Auch wenn die Mechanismen dahinter sowie ihr Zusammenspiel noch nicht bis ins Detail verstanden sind, steht für Gerd Kempermann fest: Das Gehirn braucht möglichst vielseitigen Input. "Eine rein sitzende Tätigkeit, kombiniert mit reduziertem Input geistiger Art, lässt es sozusagen verkümmern", sagt er.
Was passiert im Gehirn beim Laufen?
Neurowissenschaftler Ben Martynoga weiß, dass das Laufen nicht nur deinen Körper, sondern auch deinen Geist in Schwung bringt:
- Ausschüttung von Endorphinen: "Es ist ganz natürlich, sich während des Laufens müde zu fühlen. Wenn du aber weitermachst, kannst du zu dem Punkt kommen, an dem dein Körper Endorphine und Endocannabinoide ausschüttet", erklärt Ben. "Der Körper entwickelt in gewisser Weise seine eigenen Drogen, die physisch natürlich nicht süchtig machen. Sie sorgen nur für ein Hochgefühl und machen das Laufen zu etwas Schönem."
- Gehirnschrumpfung: "Studien belegen, dass das Gehirn von Ultra-Marathon-Läufern nach einem Lauf um bis zu 6% schrumpfen kann - auch wenn die Gehirnzellen einige Monate später wieder zurückkommen. Es ist naheliegend, dass eine körperliche Anstrengung auch anstrengend fürs Gehirn ist; immerhin verwendet das Hirn bis zu 20% der Kalorien deines Körpers."
- Stressabbau: "Wenn du in einem stressigen Arbeitstag steckst, dann beansprucht dieser deinen gesamten Körper. Der Hypothalamus sendet die entsprechenden Signale, wodurch dein Körper Adrenalin und Cortisol ausschüttet, um dich durch diese Phase hindurch zu bringen. Dein Puls steigt, deine Pupillen erweitern sich, und auch dein Blutdruck und deine Atmung werden schneller. Schaffst du es aber, diesen Zustand bewusst zu erkennen, kannst du etwas Produktiveres damit anstellen - etwa Laufen gehen."
- Meditativer Zustand: "Durch das Laufen entsteht eine Art meditativer Zustand. Du konzentrierst dich auf deine Atmung, auf deine Füße und auf deine Umgebung. Wenn du Glück hast, kommst du dabei in einen Flow-Zustand, in dem du all deine Alltagssorgen vergisst."
- Gedächtnisstärkung: "Einige Effekte - etwa die gesteigerte Aufmerksamkeit oder das verbesserte Gedächtnis - wirken auch nach dem Training. Zwar fällt dein Körper danach in einen Zustand der Entspannung, aber wir glauben, dass diese Entwicklungen kumulativ, also über einen größeren Zeitraum hinweg vonstattengehen. Es gibt Beweise, dass regelmäßiges Training über mehrere Monate hinweg den Hippocampus vergrößert und das geht einher mit Verbesserungen von bestimmten Gedächtnisfunktionen."
Denksport: Bewegung für Körper und Geist
Mehrmals pro Woche gibt es auf dem Gelände der deutschen Sporthochschule Köln ein besonderes Angebot: Denksport. Auf dem Plan stehen Kraft- und Koordinationstraining, aber auch Ausdauertraining, Rückengymnastik oder Aquafitness werden angeboten. Dabei geht es nicht nur um die körperlichen Effekte, sondern vor allem um die geistigen. Denn Bewegung ist auch gut fürs Gehirn. "Langfristig ist davon auszugehen, dass sportliche Betätigung im Allgemeinen für verbesserte Gedächtnisleistung hilft", sagt Jonas Korn, der die Denksport-Stunde anleitet.
Eine Studie der Universitäten Oxford und Yale, für die die Daten von 1,2 Millionen Menschen verglichen wurden, bestätigt, dass Menschen, die regelmäßig Sport machten, innerhalb eines Monats 43 Prozent weniger Tage hatten, an denen sie in einem schlechten mentalen Zustand waren als jene Menschen, die sich weniger bewegten.
Stefan Schneider erklärt, dass während Sport und Bewegung eine Abnahme der Aktivität in jenen Arealen kommt, die wir normalerweise im Alltag benutzen. Stattdessen werde der Energie-Einsatz in jene Areale verlagert, die für Bewegung zuständig sind. Zugleich gilt, was Stefan Schneider auch mit dem Titel seines Buches zusammenfasst: "Bewegung ist Neuronen-Dünger". Wenn wir uns bewegen, werden im Gehirn sogenannte neurotrophe Faktoren freigesetzt. "Das führt dazu, dass sich Lernprozesse und strukturelle Anpassungsprozesse schneller und effizienter ergeben können", beschreibt Schneider.
Laufen zur Regeneration des Gehirns
Joggen und andere sportliche Bewegung tragen dazu bei, unsere Gesundheit zu erhalten. 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.
Matías Alvarez-Saavedra von der University of Ottawa und seine Kollegen entdeckten, dass regelmäßiges Laufen bei Mäusen, deren Kleinhirn durch einen genetischen Defekt geschädigt ist, die Schutzhüllen der Hirnzellen im Kleinhirn teilweise regeneriert.
Neuronales Rauschen und Konzentration
Leonard Braunsmann und Vera Abeln interessieren sich bei ihren Untersuchungen besonders für das sogenannte neuronale Rauschen im Gehirn vor und nach dem Laufen. Bereits vorliegende Studien haben schon gezeigt, dass nahezu jeder Sport beruhigende Effekte auf die Gehirnaktivität hat, hier aber besonders aerobe Sportarten mit hohem Sauerstoffbedarf, die das Herz-Kreislaufsystem und die Lungenaktivität in Schwung bringen. Schon jetzt konnten die Wissenschaftler im Rahmen ihrer Forschung feststellen, dass das Gehirn nach dem Laufen tatsächlich abschaltet. Dabei erhöht sich nämlich die Aktivität relativ langsamer Gehirnwellen, und überflüssige Reize werden dann weniger vom Gehirn verarbeitet. "Man hat mittlerweile herausgefunden, dass man kognitiv leistungsfähiger ist, wenn das neuronale Rauschen abnimmt."
Wie viel Laufen ist nötig?
Die Studienlage deutet darauf hin, dass bereits moderate Einheiten positive Effekte haben. Je nach Trainingszustand können auch zügiges Gehen oder Wandern ausreichen. Zugleich legen die Marathonstudie und das Phänomen der BDNF-Reduktion nahe, dass ein Zuviel des Guten auch kontraproduktiv sein kann.