Bewegung ist nicht nur für den Körper, sondern auch für den Geist von unschätzbarem Wert. Die Forschung der letzten Jahre hat gezeigt, dass körperliche Aktivität tiefgreifende Auswirkungen auf das Gehirn hat und dessen Gesundheit und Leistungsfähigkeit nachhaltig verbessert.
Bewegung als Booster für das Gedächtnis
Bewegung ist ein echter Booster für unser Gedächtnis. Studien zeigen, dass regelmäßige körperliche Aktivität die Größe des Hippocampus, einer für das Gedächtnis zentralen Hirnregion, vergrößern kann (Hillman et al., 2008). Motorisches Training fördert die Synapsenbildung (Lee et al., 2013), wodurch neuronale Pfade angepasst werden (Federmeier et al., 2002).
Vergrößerung des Hippocampus
Hillman et al. (2008) konnten zeigen, dass körperliche Aktivität die Neuroplastizität fördert und somit das Gedächtnis verbessert.
Förderung der Synapsenbildung durch motorisches Training
Lee et al. (2013) wiesen nach, dass motorisches Training die Synapsenbildung im Gehirn anregt, was zu einer verbesserten neuronalen Kommunikation führt.
Anpassung neuronaler Pfade
Federmeier et al. (2002) fanden heraus, dass motorisches Lernen zu synaptischen Anpassungen führt, was die Effizienz des Gehirns steigert.
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Prävention von Alzheimer und neurodegenerativen Erkrankungen
Bewegung spielt eine entscheidende Rolle bei der Vorbeugung von Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen. Regelmäßige körperliche Aktivität kann das Risiko, an diesen Krankheiten zu erkranken, deutlich senken.
Regulation von Neurotransmittern
Bewegung reguliert die Neurotransmitter im Gehirn (Mashhadi et al., 2021). Dies führt zu einer verbesserten Stimmung und reduziert Stress.
Einfluss auf Depressionen
Mashhadi et al. (2021) zeigten, dass Bewegung bei der Behandlung von Depressionen hilfreich sein kann, indem sie die Neurotransmitter im Gehirn reguliert.
Neurogenese im Hippocampus
Bewegung fördert die Neurogenese im Hippocampus (Patten et al., 2013). Dies bedeutet, dass neue Gehirnzellen gebildet werden, was die Gedächtnisleistung verbessert.
Training und Neurogenese
Patten et al. (2013) fanden heraus, dass Training die Neurogenese im Hippocampus stimuliert und somit die Gehirnfunktion verbessert.
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Verstärkung von Signalwegen
Bewegung verstärkt die Signalwege im Gehirn (Vaynman et al., 2003). Dies führt zu einer besseren Kommunikation zwischen den Gehirnzellen und verbessert die kognitiven Funktionen.
Neuroplastizität durch Bewegung
Vaynman et al. (2005) wiesen nach, dass Bewegung die Neuroplastizität fördert und somit die Anpassungsfähigkeit des Gehirns verbessert.
Die Auswirkungen von Sport auf die Intelligenz
Sport ist eine wichtige Grundlage zur Verbesserung des Gedächtnisses, zur Steigerung des Denkvermögens, der Konzentration und der Leistung. Die richtigen Sport-Übungen bewirken, dass das Gehirn mit seiner maximalen Kapazität arbeiten kann. Sport fördert somit die geistige Leistungsfähigkeit.
Vorteile von Sport für das Gehirn
- Weniger Ablenkung
- Erhöhte Sauerstoffzufuhr zum Gehirn
- Freisetzung von Hormonen, die das Wachstum von Gehirnzellen fördern
Wenn man sich bewegt, erhöht sich die Herzfrequenz, wodurch mehr Sauerstoff zum Gehirn gepumpt wird. Zudem hilft Sport bei der Freisetzung einer Vielzahl von Hormonen, die eine ideale Umgebung für das Wachstum der Gehirnzellen schaffen. Sport ist also nicht nur gut für die Muskeln, Kraft und Ausdauer, sondern auch das Gehirn profitiert von der Bewegung.
Fünf Trainingsarten für Körper und Geist
- Gehen: Es wird davon ausgegangen, dass Gehen eine der besten Formen des Kardiotrainings sein kann. Es ist weniger belastend als Jogging und kann schon bei wenigen Stunden pro Woche durch das Wachstum von Neuronen zur Förderung des Gedächtnisses beitragen.
- Dehnen und aerobes Training: Stretching und leichte Bewegung wie Joggen oder Radfahren wurden bereits mit der Prävention von Depressionen in Verbindung gebracht.
- Kardio-Training: Sportarten wie Laufen oder Schwimmen, die die Herzfrequenz erhöhen, steigern die kognitive Leistungsfähigkeit.
- Krafttraining: Auch Krafttraining unterstützt die kognitiven Fähigkeiten.
- Hochintensives Training: Schnelles Radfahren, Laufen und auch Fußball können die Gehirnfunktion steigern.
Gehen
Das Gehen wird aufgrund der geringen Anstrengung als Bewegungsform oft fälschlicherweise unterschätzt.
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Dehnen und aerobes Training
Eine Studie der Rutgers University fand heraus, dass rund acht Wochen leichtes Training und Dehnübungen helfen, die Symptome von Depressionen um 30 bis 50 Prozent zu reduzieren.
Kardio-Training
Eine deutsche Studie fand heraus, dass besonders Kardio-Übungen dazu beitragen, das Gehirnvolumen zu vergrößern und somit die geistige Leistungsfähigkeit zu steigern.
Krafttraining
Wenn man etwa 90 Minuten Gewichte hebt, kann man Bereiche des Gehirns schützen, die am anfälligsten für Krankheiten wie Alzheimer sind.
Hochintensives Training
Eine Gruppe schwedischer Forscher fand heraus, dass mittel- bis hochintensives Training das Gedächtnis, die Konzentration und die Lernfähigkeit besonders bei jungen Menschen verbessern kann. Dieser Prozess findet etwa zwei Stunden nach dem Trainingsende statt.
Die Rolle von Orexin bei der Entscheidung für Bewegung
Der Hirnbotenstoff Orexin ist essenziell für die Wahl zwischen Bewegung und den leckeren Versuchungen, denen man ständig ausgesetzt ist. Forschende der ETH Zürich haben herausgefunden, dass Orexin dabei eine zentrale Rolle spielt. Es ist einer von über hundert Botenstoffen, die im Gehirn aktiv sind.
Experimente mit Mäusen
In Experimenten mit Mäusen konnten die Forschenden zeigen, dass Orexin dabei eine zentrale Rolle spielt. Die Mäuse mit intaktem Orexin-System verbrachten doppelt so viel Zeit auf dem Laufrad und halb so viel Zeit an der «Milchshake-Bar» wie die Mäuse mit blockiertem Orexin-System.
Relevanz für den Menschen
Die ETH-Forschenden erwarten, dass Orexin auch beim Menschen für diese Entscheidung verantwortlich sein könnte, da die Hirnfunktionen bei Maus und Mensch praktisch gleich ablaufen.
Bekämpfung der Adipositas-Epidemie
Wenn man versteht, wie das Gehirn zwischen Nahrungsaufnahme und körperlicher Aktivität vermittelt, können wir wirksamere Strategien entwickeln, um die weltweite Adipositas-Epidemie und damit verbundene Stoffwechselstörungen zu bekämpfen.
Muskel-Nerven-Verbindungen und Nervenregeneration
Eine Studie des MIT hat gezeigt, dass es eine Verbindung zwischen Muskeln und Nerven gibt. "Jetzt, da wir wissen, dass es diese Verbindung zwischen Muskeln und Nerven gibt, kann es für die Behandlung von Nervenverletzungen nützlich sein, bei denen die Kommunikation zwischen Nerven und Muskeln unterbrochen ist", sagt Ritu Raman, Assistenzprofessorin am MIT und Hauptautorin der Studie.
Wiederherstellung der Mobilität von Mäusen
Schon 2023 hatte die Forschungsgruppe die Mobilität von Mäusen wiederhergestellt, welche eine traumatische Muskelverletzung erlitten hatten. Das gelang, indem zunächst Muskelgewebe an der Verletzungsstelle implantiert und dann das neue Gewebe durch wiederholte Stimulation mit Licht trainiert wurde.
In-vitro-Experiment
Aus dem damaligen In-vivo-Experiment (im lebenden Körper) ging deshalb nun ein In-vitro-Experiment (wörtlich "im Glas") hervor, bei dem ausschließlich der Zusammenhang zwischen Muskel und Nervenzelle untersucht wurde, was in einem ganzen Lebewesen eben so nicht möglich ist.
Veränderungen im Gehirn durch Motorisches Training
Bis vor Kurzem nahm man an, dass im erwachsenen Gehirn, bis auf Hirnverletzungen oder Abbauprozesse, keine strukturellen Änderungen mehr stattfinden. Heute weiß man, dass unser Gehirn ein Leben lang formbar bleibt. Neue Forschung zeigt, dass bereits ein kurzes motorisches Training großflächige Änderungen auslöst und dass diese mit den Leistungsverbesserungen zusammenhängen.
Veränderungen in der grauen und weißen Substanz
Die zielgerichtete Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen zwischen den verschiedenen Zentren im Gehirn wird maßgeblich von der hirnanatomischen Architektur bestimmt. Man unterscheidet zwei Bereiche: Die graue Substanz enthält die Verarbeitungsstationen der neuronalen Information. In der weißen Substanz hingegen befinden sich die Nervenfaserverbindungen, die Informationen zwischen den Verarbeitungsstationen übertragen.
Gleichgewichtstraining und Veränderungen im Gehirn
In der Tat zeigen neuere Forschungsergebnisse, dass schon ein 45-minütiges, einmal wöchentlich durchgeführtes Gleichgewichtstraining eine großflächige Veränderung in der grauen und weißen Substanz bewirkt.
Klinische Anwendungsperspektiven
Diese Ergebnisse eröffnen mehrere klinische Anwendungsperspektiven. Es ist bekannt, dass im Alter die Gleichgewichtsregulation abnimmt; auch Gleichgewichtsstörungen gehören zu den häufigen Symptomen bei vielen neurologischen Erkrankungen wie beispielsweise Morbus Parkinson.
Bewegungstherapie bei neurodegenerativen Erkrankungen
Darüber hinaus ergeben sich zunehmend Hinweise, dass gezielte Bewegungs- und Sporttherapie zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen eingesetzt werden kann. Zunehmend werden die Mechanismen entschlüsselt, die zur Verbesserung von Regeneration und Funktion des Gehirns durch körperliche Aktivität führen.
Veränderungen in Nerven- und Gliazellen
In den Nerven- und Gliazellen kommt es zur Schädigung von Mitochondrien, dem Zytoskelett der Zellen und dem Abbau von Proteinen und Stoffwechselprodukten mit daraus resultierenden intrazellulären und auch extrazellulären Ablagerungen, die Zellen „vermüllen“. Dadurch wird die normale Zellfunktion beeinträchtigt und die Zellen sterben ab.
Körperliches Training und Zytokine
Körperliches Training verändert das Freisetzungsprofil von Zytokinen, führt zur verstärkten Bildung und Aktivierung von antioxidativen Mechanismen, zur Ausschüttung von Nervenwachstums-fördernden Faktoren und steigert nach neuen Erkenntnissen die Nervengewebsbildung.
Metabolische Versorgung des Gehirns
Neue Erkenntnisse zeigen jedoch auch, dass körperliche Aktivität die metabolische Versorgung des Gehirns verbessert und dies auch akut zu einer Steigerung der Hirnleistungsfähigkeit führen kann.
Myelinverlust und -regeneration bei Marathonläufen
Laut einer Studie, die im Fachblatt »Nature Metabolism« erschienen ist, kommt es während eines Marathonlaufs in bestimmten Hirnregionen zu einem Verlust an Myelin. Zwei Monate nach dem Lauf hatten sich die Myelinschichten allerdings wieder vollständig regeneriert.
Myelin als Energiereserve
Das Forschungsteam geht davon aus, dass der Abbau lipidreicher Myelinmembranen während der körperlichen Höchstanstrengung dem Gehirn dringend benötigte Energie liefert.
Untersuchung von Marathonläufern
Die spanischen Forscher untersuchten mit einer speziellen Variante der Magnetresonanztomografie das Gehirn von zehn Marathonläuferinnen und -läufern vor und bis zu zwei Tage nach dem 42-Kilometer-Lauf.
Einfluss von körperlicher Belastung auf Wachstumsfaktoren
Eine Fülle von Studien beschreibt den Einfluss akuter körperlicher Belastung auf ZNS-relevante Wachstumsfaktoren. Neben dem bereits erwähnten BDNF wird hier auch der Effekt auf den vascular endothelial growth factor (VEGF), sowie den insuline-like growth factor 1 (IGF-1) und deren Wirkung auf das ZNS besprochen.
BDNF und körperliche Belastung
Bei Mäusen konnte infolge akuter körperlicher Belastungen ein drei bis vierfacher Anstieg der BDNF mRNA Expression in verschiedenen Hirnarealen festgestellt werden.
VEGF und körperliche Belastung
Mittlerweile weiß man, dass VEGF ähnlich wie BDNF die Neurogenese stimuliert und ferner zu einer verbesserten synaptischen Plastizität beiträgt, sowie neuroprotektive und regenerative Prozesse begünstigt.
IGF1 und körperliche Belastung
Yu et al. (81) zeigten unlängst, dass ein 15 tägiges Ausdauertraining bei Mäusen zu einem signifikanten akuten und chronischen IGF1 Anstieg führte, der mit einer erhöhten Proliferation in der dafür sensitiven Gyrus dentatus Region des Hippocampus einherging.
Zusammenfassung
Sport beeinflusst in Abhängigkeit von Belastungsart, Dauer und Intensität die Konzentration neuronal wirksamer Wachstumsfaktoren. Die Literatur zeigt bislang, dass sich die damit einhergehende verstärkte Neurogenese v.a. positiv auf die Hippocampusformation auswirkt. Da diese fundamental zu Gedächtnisleistungen beiträgt, scheint es logisch, dass genau diese kognitive Domäne nach längeren Interventionen Verbesserungen aufweist.
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