Bewegung und Hirngesundheit

Autor/in: Dr. med. Dirk Wunderlich (Oberarzt Neurochirurgie Asklepios Klinikum Harburg
Harburg, D)

Ausgabe: Februar/2018 - Bewegung

Viele Menschen mit Hirn trainieren ihren Körper. Aber wussten Sie, dass auch körperliches Training Ihr Hirn trainiert?

Immer bewegter und doch weniger Bewegung

Wir leben in einer Welt, welche die kognitiven Fähigkeiten, also das analytische Denken, das Kurz- und Langzeitgedächtnis, immer mehr in den Vordergrund rückt. Das Arbeitsfeld in der industrialisierten Welt hat sich in den vergangenen Jahrzehnten immer mehr von körperlichen Tätigkeiten hin zu sitzenden, körperlich inaktiven Beschäftigungen gewandelt. Die stetig steigende Informationsflut will bewältigt werden, sodass wir uns immer weniger Zeit für körperliche Aktivität nehmen. Ja, Sport wird als Privatvergnügen angesehen, ein Luxus, den wir uns erst nach erledigter Arbeit erlauben können. Nach neueren wissenschaftlichen Erkenntnissen ist dies jedoch ein Trugschluss – mit teilweise verheerenden Folgen für die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Arbeitnehmer. Wir wollen uns deshalb aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse ansehen, die nahelegen, dass sportliche Aktivität mit besserer Denkleistung, verbesserter Stimmung, Motivation und somit auch mit beruflichem Erfolg in Zusammenhang steht.

BDNF – ein wichtiger Faktor für die Reparatur und Neubildung von Nervenzellen

Eine wesentliche neurophysiologische Rolle scheint hier der «Brain-Derived Neurotrophic Factor» (BDNF = zu Deutsch: «Vom Gehirn stammender, nervenzellfördernder Faktor») zu spielen. Dieser Wachstumsfaktor des Gehirns ist ein Protein (Eiweiß). Er ist wesentlich an der Reparatur und dem Neuwachstum von Nervenzellen und deren Verbindungen untereinander (Synapsen) beteiligt. Mittels Tierversuchen (Ernfors, Kucera, Lee, Loring & Jaenisch, 1995) wissen wir heute, dass ohne diesen Wachstumsfaktor ein Individuum nicht lange überleben kann, weil viele Nerven gar nicht erst gebildet werden und Nervenzellverletzungen nicht heilen können.

Die höchsten Konzentrationen dieses Stoffes hat man im Gehirn im Hippocampus, in der Großhirnrinde und dem Vorderhirn nachweisen können, also in Regionen, die wesentlich für das Kurz- und Langzeitgedächtnis und das abstrakte Denken verantwortlich sind (Huang & Reichardt, 2001).

Darüber hinaus kommt der BDNF aber auch in anderen Geweben des Körpers, wie z. B. in der Netzhaut der Augen (Retina) (Mysona, Zhao, Smith, G. Bollin-ger, 2017), der Nieren (Becker, Wang & Zucker, 2017), der Prostata (L.-W. Wang et al., 2017) sowie im Muskelgewebe (Mandel, Ozdener & Utermohlen, 2009) vor, mit denen wir uns hier aber nicht näher befassen werden.

Wie kann ich meine «Hirnleistung» verbessern?

Wenden wir uns somit der Frage zu, ob und was wir tun können, um die Regenerations- und Leistungsfähigkeit unseres Gehirns zu erhalten oder gar zu verbessern (Vaynman & Gomez-Pinilla, 2016). Um diese Frage näher zu beleuchten, ist es hilfreich, auf die Erfahrungen von Rehabilitationseinrichtungen für Schlaganfallpatienten zurückzugreifen (de Morais et al., 2017). Hier konnte nachgewiesen werden, dass 30 Minuten moderater, aerob-sportlicher Betätigung in der Erholungsphase nach einem Schlaganfall den BDNF-Spiegel im Serum erhöhen konnten. In einer anderen Untersuchung bei gesunden Probanden der BDNF-Spiegel während einer sportlichen Betätigung im aeroben Bereich um das 2-3-Fache des Ruhewertes anstieg (Rasmussen et al., 2009). Aus diesen Untersuchungen lässt sich schließen, dass Patienten mit einem geschädigten Gehirn, wie dies nach Schlaganfällen oder traumatischen Schädel-Hirn-Verletzungen vorkommt, von regelmäßiger sportlicher Betätigung profitieren (Boror, 2017).

Bewegung an der frischen Luft!

Dass aber Sport nicht nur bei geschädigten, sondern auch in gesunden Gehirnen junger Erwachsener einen positiven Effekt erzielt, wurde mit der Unterstützung von 58 Probanden nachgewiesen (Hwang et al., 2016). Diese wurden zur Zufallsenteilensorientierung in zwei Gruppen zu je 29 Personen eingeteilt. Die erste Gruppe (A) absolvierte ein aerob-sportliches Training mit einer bemerkenswerten Steigerung der Fitness, und es wurde der Serum-BDNF-Spiegel über zwei verschiedene Abnahmetere (wovon Bestandteil bestimmt, um die Herkunft des BDNF (Gehirn vs. übriger Körper) ermitteln zu können. Die Kontrollgruppe (B) absolvierte die gleichen neuropsychologischen und labormedizinischen Tests ohne vorherige sportliche Tätigkeit. Die «Sport-Gruppe» (A) zeigte im Vergleich zur Kontrollgruppe (B) eine deutlich bessere Leistung in den durchgeführten neuropsychologischen Tests, und auch der BDNF-Spiegel schien mit der neuropsychologischen Leistung zu korrelieren, d.h. die «Sport-Gruppe» wie in einem. Die höheren BDNF-Spiegel aus der Kontrollgruppe (B), die aus 70-80 % aus dem Gehirn stammen. Diese Ergebnisse stützen die Annahme, dass die Leistungsfähigkeit des präfrontalen Gehirns durch eine sportbedingte Erhöhung des BDNF-Spiegels positiv beeinflusst wird.

Sport wird als Privatvergnügen angesehen, ein Luxus, den wir uns erst nach erledigter Arbeit erlauben können.

Morphologische Veränderungen

Die durch sportliche Aktivität verursachten Veränderungen im Gehirn können aber neben den eben ausgeführten biochemischen Nachweisen auch morphologisch mit der Magnet-Resonanz-Tomografie (MRT) sichtbar gemacht werden. So konnte man (Batouli & Saba-2017) eine Karte erstellen, welche die sportbedingten morphologischen Veränderungen des Gehirns darstellt. Dabei waren insbesondere die oben erwähnten Hirnregionen des Hippocampus, der Großhirnrinde und des Frontallappens betroffen. Mindestens 80 % der grauen Hirnsubstanz wird positiv durch Sport beeinflusst.

Sport oder akademische Leistungen?

Insbesondere in jungen Jahren scheint Sport eine förderliche Wirkung auf die akademische Leistungsfähigkeit von Schülern zu haben (Trudeau & Shephard, 2008). Es konnte gezeigt werden, dass ein schulisches Angebot an körperlicher Aktivität innerhalb und außerhalb des Unterrichts, auch wenn es zeitlich zu Lasten von anderen akademischen Fächern geht, nicht zu einer Abnahme der akademischen Leistungen, sondern eher zu einer durchschnittlichen Verbesserung der Leistungen in den anderen Fächern führte. Diese Erkenntnis soll besonders junge Eltern dazu ermutigen, ihre Sprösslinge eher an die frische Luft, auf den Spielplatz, in den Sportverein oder zu sonstigen sportlichen Betätigungen zu schicken, als sie mit vermeintlichen «Bildungsangeboten» aus Fernsehen oder Internet alleine zu lassen. So könnte sich z. B. ein Fußball-, Surfbretter- oder Snowboard wesentlich besser auf die akademische Leistung auswirken als eine eigene Laptop, wenngleich eine gute Ausbildung natürlich auch den verantwortungsvollen Umgang mit aktuellen Kommunikationsmitteln umfassen sollte.

Sport und Stimmung

Viele Leistungssportarten richten über eine euphorisierende (glücklich machende) Wirkung des Sports, auch und in der Psychiatrie hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass Sport in der Behandlung suizidaler Gedanken und depressiver Stimmungen eine wichtige Rolle spielt (Abdollahi et al., 2017), (Balchin, Linde, Blackhurst, Rauch, & Schönbächer, 2016). Hierbei spielt eine Vielzahl von körpereigenen Glückshormonen (Endorphinen), von Botenstoffen (Neurotransmittern, Cytokinen) und Hormonen eine Rolle (Mikkelsen, Stojanovska, Polanco-Vic, Bossevisj, & Apostolopoulos, 2017). (Chaudhry & Bhimji, 2017). Durch Ausdauersport werden zum Beispiel die gleichen Rezeptoren aktiviert, die euphorisierende Wirkung bei der Einnahme von Drogen erzielt angesprochen wird. Allerdings ist bei der endogenen (körper eigenen) Aktivierung dieser Rezeptoren eine krankmachende körperliche Abhängigkeit nicht zu befürchten. Im Gegenteil: Im Tierversuch wurde nachgewiesen, dass die negativen Wirkungen, in diesem Fall die Verminderung der räumlichen Orientierungsfähigkeit durch exterem zugeführte Opiate, durch regelmäßige körperliche Aktivität aufgehoben werden konnten (Miladi-Gorji et al., 2011).

Praktische Umsetzung

Also was können wir nun praktisch tun, um unsere kognitive Leistungsfähigkeit und Stimmung zu verbessern?
Hier ist eine gute Nachricht zu verkünden: Es ist nicht erforderlich, ein Hochleistungssportler zu werden. Es hat sich herausgestellt, dass sportliche Betätigung in bescheidenem Rahmen für die kurzfristige Hirnleistungssteigerung wesentlich vorteilhafter ist als Sport bis zur Erschöpfung. Zwei Autoren (Raffe & Hohr, 2011) empfehlen für die Hirngesundheit 8 bis 12 mal pro Tag schweißtreibende (60 % der maximalen Herzfrequenz). Andere Autoren halten mindestens 30 Minuten Sport, z. B. zügiges Gehen, Joggen, Schwimmen, Rudern, Fahrradfahren, mindestens 3× pro Woche für zielführend. So könnte zum Beispiel eine Aktivität von moderater Intensität in das tägliche Bewegungsbedarfs decken. Diese 30 Minuten müssen auch nicht zwangsläufig am Stück absolviert werden – kleinere Einheiten von 15–20 Minuten würden leistungssteigernd wirken und den Hirnabbau vermindern. Ein leichter Verdauungsspaziergang nach dem Mittagessen kann bereits zu einer langfristig nachhaltigen Leistungsfähigkeit positiv beitragen.

„Insgesamt werden mindestens 80 % der grauen Hirnsubstanz durch Sport beeinflusst.“