If you are in a bad mood go for a walk. If you are still in a bad mood go for another walk.

Fitness: Doping fürs Gehirn!

Kannst du dich noch daran erinnern, warum du mit diesem Sport angefangen hast? Insbesondere in der Jugend, ist das Hauptziel "gut auszusehen" wohl oberste Priorität. Der Gesundheitsaspekt steht dabei meist an zweiter Stelle und wer denkt dabei schon ans Gehirn? Mit 16 Jahren kam ich zum Kraftsport. Damals noch voll motiviert durch die "Muskelschmiede". Zu dieser Zeit war ich bereits 1,91 m groß und wog um die 73 kg. Zusätzlich hatte ich Haltungsprobleme durch meinen Sport zuvor (Feldhockey). Für mich war also auch das Aussehen zunächst die größte Motivation.

Foto: Frank-Holger Acker

Jeder weiß ja, dass Sport gut tut, doch die wenigsten wissen warum. Die meisten Menschen denken es geht vor allem um den "Stressabbau", um die ausgeschütteten Endorphine, oder der sogenannten "Runners High". Der wahre Grund liegt aber in unserem Schädel:
Sport verbessert signifikant all unsere Gehirnfunktionen. Die Auswirkungen auf unsere Muskeln, Knochen und unseren kardiovaskulären Kreislauf ist dabei ein zugegeben nützlicher Nebeneffekt.
Training ist in der Lage die Struktur unseres Gehirns grundlegend zu verändern - ein Prozess, den Neurowissenschaftler heutzutage Neuroplastizität nennen. Dieser Vorgang ist so alt, wie die Menschheit selbst. Als "Jäger und Sammler" konnten wir uns nicht nur auf unsere körperlichen Fähigkeiten verlassen. Um auf lange Sicht überleben zu können, mussten wir auch unsere Intelligenz einsetzen, um Nahrung zu zunächst zu finden und dann zu lagern. Die Beziehung zwischen Essen, körperlicher Aktivität und Lernen ist damit tief in unserem Gehirn verankert.

Warum Training dir beim Lernen helfen kann

Prüfungsstress kennt ja eigentlich jeder. Insbesondere in dieser schwierigen Zeit tendieren viele Menschen dazu, die eine oder andere Trainingseinheit ausfallen zu lassen. Andere wiederum suchen im Sport aktiv einen Ausgleich, was ihnen einen (euch noch vielleicht unbekannten) Vorteil verschafft.

Noch vor nicht allzu langer Zeit, ging man in der Wissenschaft davon aus, dass unser Gehirn sich nur bis zu einem gewissen Alter verändert. Doch heute wissen wir es besser:
Unser Gehirn ist weit davon entfernt starr zu sein, sondern ist vielmehr höchst flexibel. Die Struktur wird pausenlos modifiziert. Egal ob ihr Klavier, eine neue Sprache, Informatik oder eine neue Übung lernt, Gehirnzellen verändern dabei ihre Struktur und bilden neue Verbindungen zu anderen Neuronen.
Neue Informationen werden so in unserem Gehirn physikalisch abgespeichert. Alles was ihr denkt, tut oder fühlt wird letzten Endes von diesem Neuronengeflecht gesteuert.

Bevor wir dazu kommen, wie ihr mit Sport euren Lernerfolg dopen könnt, zunächst ein kleiner Exkurs in die Neurowissenschaft, um ein wenig die Zusammenhänge zu verstehen.

Wenn Nervenzellen sich miteinander "unterhalten", dann tun sie das über Neurotransmitter. Diese werden über einen kleinen Spalt genannt "Synapse" übertragen. Unsere Hauptneurotransmitter im Gehirn sind Glutamat und GABA. GABA wirkt dabei beruhigend auf die Zelle und Glutamat stimulierend.

Wenn wir etwas Neues lernen, wird Glutamat zwischen zwei Neuronen ausgeschüttet, es entsteht eine neue Verbindung. Desto öfter diese Verbindung aktiviert wird, desto stärker wird die Verbindung zwischen den Zellen. Wir lernen etwas, was sich Langzeit-Potenzierung nennt.

Nur ein geringer Anteil der Gehirnzellen produzieren die anderen Neurotransmitter wie Dopamin, Noradrenalin und Serotonin. Nichtsdestotrotz spielen sie eine fundamentale Rolle. Sie sind in der Lage Signale gänzlich zu überschreiben, oder abzudämpfen und damit wesentlich zu modifizieren.

Noradrenalin verstärkt Signale rund um die Aufmerksamkeit (das merkt ihr unter anderem bei Trainingsboostern), Wahrnehmung und Motivation.
Dopamin ist vor allem für seine Rolle in Süchten bekannt. Es spielt eine wichtige Rolle in unserem Belohnungszentrum, aber zusätzlich auch in unserer Motorik und Motivation. Bekannt ist das Medikament Ritalin bei ADHS Patienten. Hier führt das Medikament zur Beruhigung des Gehirns.

Serotonin nimmt die Rolle des Hausmeisters ein und nimmt signifikanten Einfluss auf unsere Gehirnaktivität. Besonderes Gefühle werden durch Serotonin kontrolliert und das macht es zur Zielscheibe für jeden Psychiater. Viele Antidepressiva wie z.B. Escitalopram nehmen Einfluss auf diesen Neurotransmitter.
Jede Trainingseinheit wirkt dabei wie eine Kombination aus Ritalin mit Escitalopram.
Neben Neurotransmittern gibt es noch eine andere Art Molekülfamilie, genannt Faktoren. Neurotransmitter dienen hauptsächlich der Übertragung von Signalen, Faktoren hingegen wie BDNF (Brain-derived Neurotrophic Factor) stimulieren direkt das Wachstum der Nerven und bauen damit die Infrastruktur des Neuronalen Netzwerks. Des Weiteren wird deren Funktion verbessert und sie werden resistenter gegen den natürlichen Zelltod. BDNF spielt damit die zentrale Rolle, wenn es ums Lernen geht – genannt Neurogenesis (Bildung neuer Nervenzellen). Dieser Prozess findet sich vor allem in der "Hauptzentrale des Lernens" wieder im Gehirn – dem Hippocampus.

Ihr habt es bestimmt schon erahnt: Training führt direkt zum Anstieg von BDNF im Gehirn.1 Damit noch nicht genug: Auch IGF-1 (Insulin like Growth Factor), VEGF (vascular endothelial growth factor) und FGF-2 (fibroblast growth factor) werden ausgeschüttet.

IGF-1 ist ein Hormon und wird unter anderem vom Muskel ausgeschüttet und wirkt wie Insulin. Es schleust Energie in die Muskelzelle. Im Gehirn ist die Rolle jedoch eine Andere: Durch IGF-1 wird die Produktion der Neurotransmitter Serotonin und Glutamat angeregt. Das wiederum erhöht die Anzahl der BDNF Rezeptoren und führt zur Stärkung unseres neuronalen Netzwerks. Wir lernen schneller und effizienter.

Foto: Frank-Holger Acker

Die neuen Nervenzellen benötigen auch Nährstoffe. Nun kommt VEGF ins Spiel: Die Bildung neuer winziger Blutgefäße wird stimuliert und ermöglicht damit den neuen Zellen eine ausreichende Nährstoffzufuhr. Zusätzlich unterstützt FGF-2 die Neurogenesis durch die positive Wirkung auf die Stammzellen.

Wenn wir Altern sinken natürlicherweise die Spiegel dieser Faktoren, doch wir können mit Sport etwas dagegen aktiv tun. Unnatürlich niedrige Level können vermutlich zu Depressionen und chronischen Angstzuständen führen.
Training verbessert damit unser Lernverhalten gleich auf mehreren Ebenen, wir werden aufmerksamer, sind wacher, mehr fokussiert und motiviert.
Zusätzlich werden neue Neuronale Verbindungen gestärkt und neue Zellen entstehen im Hippocampus.2
Für Menschen die gerne Zahlen sehen:
Nach dieser Studie wurde es alleine durch kurze Intensive Trainingseinheit vor dem Lernen möglich, Vokabeln 20 % schneller zu lernen.3,4 Selbst bis zu 48 Stunden später scheint Training eine positive Auswirkung auf unser Lernpotential zu haben.5
Eine andere Möglichkeit wäre es, nach dem Lernen ein wenig zu warten und später zu trainieren. Die neu geschaffenen neuronalen Verbindungen werden damit verstärkt.6

Depressionen durch Training vermeiden

Rund 5 % der Deutschen Leiden unter Depressionen, Tendenz steigend. Bis heute haben wir noch nicht verstanden, was genau im Gehirn passiert. Auch die Entdeckung von Antidepressiva war letzten Endes purer Zufall in den 50er Jahren. Eigentlich sollte es ein Medikament gegen Tuberkulose werden, aber die Probanden waren unangebracht fröhlich.

Durch Magnetresonanztomographien (MRT) wissen wir, dass unter anderem der Hippocampus eine wichtige Rolle einnimmt. Insbesondere erhöhte Stresslevel (Cortisol) können zum Sterben von Zellen in diesem Bereich führen.

Nun kommt wieder unser bekanntes BDNF ins Spiel, das kann nämlich die Zellen vor den negativen Einflüssen beschützen und fördert zusätzlich die Neurogenesis. Dieser Prozess dauert aber mehrere Wochen. Es dauert normalerweise auch mehrere Wochen bis Antidepressiva ihre volle Wirkung entfalten. Viele Wissenschaftler halten das nicht für einen Zufall, sondern gehen davon aus, dass die Neurogenesis eine zentrale Funktion in deren Wirkung erfüllt.
Der bekannte Psychologe Michael Mantell, Ph.D. sagte einmal dazu: "Not exercising is like taking a depressant."
Uns ist heute bewusst, dass Training mindestens genauso gut ist wie ein Antidepressivum, wenn nicht sogar besser, denn es ist frei von Nebenwirkungen.7,8

Der Einfluss von Training auf Stress

Stress empfindet jeder anders. Was viele nicht bedenken: Es gibt viele unterschiedliche Arten davon wie z.B. psychischer Stress, metabolischer Stress, sozialer Stress. In der Biologie wird Stress so definiert:"… bezeichnet zum einen durch spezifische äußere Reize (Stressoren) hervorgerufene psychische und physische Reaktionen bei Lebewesen, die zur Bewältigung besonderer Anforderungen befähigen, und zum anderen die dadurch entstehende körperliche und geistige Belastung."9

Damit ist per Definition jede Aktivierung der Neuronen eine Form von Stress- auch Training, Essen und selbst Denken.

Wie wir darauf dann reagieren, hängt von vielen Faktoren ab: von unserer Erfahrung, dem Stressor bis hin zu unserer Genetik.
Wichtig dabei ist zu realisieren, dass wir die Wahl haben, wie wir letzten Endes mit Stress umgehen. Langanhaltender chronischer Stress schädigt nicht nur unser Gehirn, sondern wirkt sich negativ auf unseren gesamten Organismus aus.
Training ist auch eine Form von Stress – genannt Eustress (guter Stress). Die Gehirnaktivität während des Trainings führt zu Stoffwechselprodukten, die die Neuronen leicht beschädigen. Daraufhin repariert sich die Zelle und wird gleichzeitig stärker. Sie passt sich an und ist damit belastbarer. Also das gleiche Prinzip wie bei unseren Muskeln. Wie auch bei unseren Muskeln, ist aber ein Gleichgewicht von Stress und Regeneration fundamental für die positiven Effekte.

Kommen wir nun zu einem ganz anderen Thema rund um Stress: Ernährung. Genauer gesagt zum Gemüse und Obst. Davon sollen wir ja besonders viel Essen um Gesund und lange zu leben. Was nicht unbedingt falsch ist. Was das mit Stress zu tun hat, fragt ihr euch? Eine Menge!

Foto: Frank-Holger Acker

Bei näherer Betrachtung unseres Obsts und Gemüses fand man heraus, dass diese geringe Mengen an Gifte produzieren.10 Hauptsächlich zum Selbstschutz, um weniger gegessen zu werden. Manche dieser Substanzen wurden ausgiebig erforscht, darunter finden wir z.B. das bekannte Sulforaphan (z.B. in Brokkoli), Kurkuma, Resveratrol oder Epicatechins (unter anderem in dunkler Schokolade oder Grüntee).11,12,13,14 All diese Substanzen führen zu mildem Stress in unseren gesunden Zellen, die daraufhin reagieren und widerstandsfähiger werden. Interessanterweise hat das den gegenteiligen Effekt in Krebszellen, diese werden zum Teil soweit geschädigt das sie nicht überleben- zum Glück für uns.15
Umso mehr Stress ihr habt, umso mehr müsst ihr euch bewegen, damit ihr gesund bleibt.
Ihr seht: Stress ist nicht nur schlecht, sondern auch ein normaler und auch gewünschter Prozess der Anpassung. Übrigens ist es deshalb auch nicht ratsam, größere Mengen Antioxidantien (z.B. Vitamin C / E) vor dem Training einzunehmen. Diese können den guten Stress verringern und somit unsere Resultate schmälern.16

ADHS und Konzentration: Der Zusammenhang zu Training

Aufmerksamkeitdefizit/ Hyperaktivitätstörung ist ein sehr komplexes Thema. Weltweit sind rund 5 % aller Kinder und Jugendlichen Betroffen und 1/3 von ihnen wird darunter auch noch als Erwachsener leiden.

Viele nehmen an, diese Menschen wären gar nicht in der Lage, sich richtig zu konzentrieren, wären pausenlos hibbelig und aufgedreht. Diese Annahme ist falsch und führt leider häufig zu Fehldiagnosen. Oft besitzen sie einen Zustand der sich Hyperfokus nennt. Dinge, die sie interessieren, können Betroffene äußerst motiviert und langatmig verfolgen, sie verfallen dabei in eine Art Flow. Das wiederum können sie für ihre Berufswahl nutzen.

Für die Aufmerksamkeit benötigen wir vereinfacht ausgedrückt zwei Neurotransmitter: Noradrenalin und Dopamin. Stimulantien, wie sie zum Beispiel. in Trainingsboostern vorkommen, führen unter anderem zur Ausschüttung von Dopamin im Belohnungszentrum des Gehirns. Für Betroffene muss dieser Gehirnbereich genügend stimuliert werden, um die Aufmerksamkeit auf etwas zu lenken und dann auch zu halten.

Training wirkt sich dabei auf gleiche Weise auf das Gehirn aus, wie die Medikamente, die künstlich diese Neurotransmitter erhöhen. Diese bringen zusätzlich natürlich mögliche Nebenwirkungen mit sich. Nicht zu vergessen die Entzugserscheinungen mancher Präparate. BDNF spielt auch bei ADHS eine große Rolle und kann durch regelmäßiges Training positiv beeinflusst werden.17,18,19

Wie Training das Altern bremst

Wir alle altern unweigerlich. Zusätzlich werden wir täglich in den Medien mit schlecht ausgestattenden Pflegeheimen konfrontiert - in fröhlicher Kombinationen mit Neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer. Wie mein Opa schon zu sagen pflegt: Man braucht auch Mut, um alt zu werden.

Durch das Altern verlieren unsere Zellen kurz gesagt auch die Fähigkeit, sich an Stress anzupassen. Warum das passiert, wissen wir noch nicht. Das führt wiederum dazu, dass immer mehr unserer Zellen beschädigt werden und nicht mehr repariert werden können. Sobald mehr Neuronen sterben, als neue sich bilden, können sich Anzeichen wie Alzheimer oder Parkinson zeigen.

Hier kommt wieder Sport ins Spiel. Wie ihr nun bereits wisst, führt ausreichend Bewegung zur Neurogenesis und verbessert damit eure Neuroplastizität. Dieser Prozess kann das Altern zwar nicht aufhalten, aber enorm verlangsamen. Zusätzlich wird das Risiko an neurodegenerativen Erkrankungen später zu leiden deutlich verringert.20 Darüber hinaus: Wer bereits erkrankt ist, kann trotzdem vom regelmäßigen Sport profitieren.21

Die beste Form von Training

Sport ist das ultimative Dopingmittel für euer Gehirn, aber das allein reicht natürlich nicht aus. Ihr könnt das Training als eine Art Werkzeug sehen, welches euch dann ermöglicht Informationen besser, schneller und effektiver zu verarbeiten. Deutlich besser als es jedes Medikament kann!
Welches Trainingsprogramm hierfür das Beste ist, darüber wird sich noch gestritten. Nur in einem sind alle sich einig: Jede Form der Bewegung ist dabei besser, als gar keine.
Wie so oft scheint die richtige Mischung es auszumachen.22 Von Yoga bis HIIT, von Bodybuilding zu Crossfit, von aerob bis anaerob - alle haben einen für sich einzigartigen Weg unser Gehirn positiv zu beeinflussen.23 Also seit flexibel, denn euer Gehirn ist es auch!

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Quellen

  1. The effect of acute exercise on serum brain-derived neurotrophic factor levels and cognitive function.
  2. Regular exercise changes the brain to improve memory, thinking skills
  3. High impact running improves learning.
  4. Moderate intensity exercise facilitates working memory
  5. A single bout of resistance exercise can enhance episodic memory performance.
  6. To Boost Memory: Study, Wait, Then Exercise
  7. Effects of exercise training on older patients with major depression.
  8. Study: Exercise Has Long-Lasting Effect on Depression
  9. Wikipedia: Stress
  10. Neurohormetic phytochemicals: Low-dose toxins that induce adaptive neuronal stress responses.
  11. The neuroprotective effects of cocoa flavanol and its influence on cognitive performance.
  12. Curcumin, an active constiuent of the ancient medicinal herb Curcuma longa L.: some uses and the establishment and biological basis of medical efficacy.
  13. Resveratrol commonly displays hormesis: occurrence and biomedical significance.
  14. Green tea catechins: defensive role in cardiovascular disorders.
  15. Challenging Oneself Intermittently to Improve Health
  16. Vitamin C and E supplementation alters protein signalling after a strength training session, but not muscle growth during 10 weeks of training
  17. Emerging Support for a Role of Exercise in Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder Intervention Planning
  18. Resveratrol blunts the positive effects of exercise training on cardiovascular health in aged men.
  19. Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans
  20. Regular exercise protects against cognitive decline in later years
  21. Neurodegenerative Diseases: Exercising Toward Neurogenesis and Neuroregeneration
  22. Interview with John Ratey, MD, Author of Go Wild: Free Your Body and Mind from the Afflictions of Civilization
  23. Proven Mental Health Benefits of Exercise
  24. Go Wild – Dr. John Ratey und Richard Manning
  25. SPARK – Dr. John Ratey
  26. A User's Guide to the Brain: Perception, Attention, and the Four Theaters of the Brain- Dr. John Ratey

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