Bewegung und geistige Fitness
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Bewegung und kognitive Gesundheit

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Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unser Gehirn? Arbeitet nicht nur das Herz, sondern auch das Gehirn eines Menschen, der sich viel bewegt, ökonomischer?
Dass Bewegung einen positiven Einfluss auf die allgemeine körperliche Gesundheit hat (das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit, DM Typ II wird gesenkt), ist allseits bekannt. Aber wie und wie sehr sich Bewegung auf die kognitive Gesundheit auswirkt, ist erst seit kurzem in den Fokus der wissenschaftlichen Gemeinschaft gerückt. Mit großem Interesse wurden dementsprechend in den letzten Jahren die Auswirkungen der körperlichen Bewegung auf die kognitiven Funktionen, räumliches Denken, das Gedächtnis, als eine nicht-medikamentöse Methode zur Aufrechterhaltung der geistigen Fitness und zur Behandlung neurodegenerativer und/oder psychiatrischer Erkrankungen untersucht (1).

In diesen Untersuchungen wurden mittlerweile zahlreiche molekulare, physiologische und strukturelle Veränderungen als Reaktion auf aerobes Training in den Gehirnen von Menschen und Tieren nachgewiesen (2,3,4,5). Es ist ganz klar bewiesen, dass regelmäßiges aerobes Training von entscheidender Bedeutung für die Erhaltung der kognitiven Gesundheit während der gesamten Lebensspanne ist (6).

 

Bewegung und Hippocampus

 

Durch diese Forschungen wissen wir beispielsweise, dass der Hippocampus eine der Gehirnregionen ist, die besonders auf Bewegung reagieren. Körperliche Aktivität führt zu einer unmittelbaren und starken neuronalen Aktivierung der hippocampalen Formationen. Und der Hippocampus ist schließlich jene Region, die maßgeblich an Lern- und Gedächtnisprozessen beteiligt ist. Er weist das gesamte Leben über eine hohe Plastizität auf. Der Hippocampus ist eine von zwei Gehirnregionen, in denen zeitlebens neue Nervenzellen gebildet werden (adulte Neurogenese) (7,8).

Andere klinische Studien zeigen, dass es durch Bewegung zu einer Zunahme des Volumens der grauen Substanz und vom Blutfluss des Hippocampus, dabei besonders im Gyrus dentatus, kommen kann (9,10).

 

Theta-Oszillationen

 

Körperliche Aktivität führt außerdem zur Bildung von Theta-Oszillationen im Hippocampus (11,12). Eine wesentliche Bedeutung der hippocampalen Theta-Oszillation (4-8Hz) für die Gedächtnisbildung wurde in verschiedenen tierexperimentellen Studien untersucht und bestätigt.

Solche tierexperimentellen Ergebnisse veranlassen Forscher nun dazu, umfassende Theorien zu Gedächtnis- und Lernprozessen beim Menschen zu entwickeln. Sie beruhen beispielsweise auf der Integration von Informationen im Hippocampus und Neocortex durch Theta-Oszillationen (13).

Körperliche Bewegung verhindert aber auch die durch natürliche Alterungsprozesse hervorgerufene Abnahme des Hippocampusvolumens (14) und lindert verschiedene neurodegenerative Erkrankungen (15), teilweise durch eine Steigerung der hippocampalen Neurogenese, aber auch durch eine Aktivierung einer Vielzahl molekularer Mechanismen, die die Gesundheit des Gehirns fördern.

 

 

Wie diese Prozesse genau vonstatten gehen, ist noch lange nicht klar.

 

Verschiedene Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass von den Muskeln stammende, zirkulierende Faktoren ins Gehirn wandern und dort als Schlüsselfaktoren wirken, um eine Verbesserung der synaptischen Plastizität, der hippocampalen Neurogenese, Synaptogenese und Angiogenese voranzutreiben (17,18).

Eines ist zudem sicher: Auch das erwachsene Gehirn ist in einem Zustand permanenter Veränderung und schon eine minimale Umstellung im alltäglichen Leben kann plastische Reorganisationsprozesse in Gang setzen. Sicherlich nicht so unglaublich effektiv und ausgeprägt wie bei Kindern oder Säuglingen, aber wir können etwas dafür tun, dass unser Gehirn möglichst lange „jung“ und agil bleibt. Bei älteren Menschen wirkt sich Bewegung zudem strukturell verjüngend auf das Gehirn und dessen Leistungsfähigkeit aus.

All diese Studien verdeutlichen deshalb, wie wichtig eine Kombination aus physischem und kognitivem Training zur Reduktion der natürlichen Alterungsprozesse und des Verfalls ist.

Angesichts der Tatsache, dass kognitiver Verfall einer der verheerendsten Aspekte des Alterns ist und weil dieser Bereich äußerst weitreichende Auswirkungen auf die gesamte Lebensqualität hat, ist es wichtig die Chance zu nutzen und sich selbst (immer wieder) zu einer besseren und längeren geistigen und körperlichen Gesundheit zu verhelfen.

DARUM: Auf jetzt! Bewegung!

 

Quellen:

  1. Cassilhas,RC, Tufik S, de Mello MT (2016). Physical exercise, neuroplasticity, spatial learning and memory. Cell Mol Life Sci. 2016 Mar;73(5):975-83. doi: 10.1007/s00018-015-2102-0. Epub 2015 Dec 8.
  2. Cotman CW, Berchtold NC (2002) Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends Neurosci 25(6):295–301
  3. Cotman CW, Berchtold NC, Christie L-A (2007) Exercise builds brain health: key roles of growth factor cascades and in ammation. Trends Neurosci 30(9):464–472
  4. Vivar C, Potter MC, van Praag H (2013) All about running: synaptic plasticity, growth factors and adult hippocampal neurogenesis. Curr Top Behav Neurosci 15:189–210
  5. Voss MW, Vivar C, Kramer AF, van Praag H (2013) Bridging animal and human models of exercise-induced brain plasticity. Trends Cogn Sci 17(10):525–544
  6. Kramer AF, Bherer L, Colcombe SJ, Dong W, Greenough WT (2004) Environmental in uences on cognitive and brain plasticity during aging. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 59(9):M940-957
  7. Gu Y, Janosch S, Ge S (2013). Neurogenesis and hippocampal plasticity in adult brain. Curr Top Behav Neurosci. 2013;15:31-48. doi: 10.1007/7854_2012_217
  8. Boldrin M et al., (2018). Human Hippocampal Neurogenesis Persists throughout Aging. Cell Stem Cell. 2018 Apr 5;22(4):589-599.e5. doi: 10.1016/j.stem.2018.03.015
  9. Chaddock-Heyman L, Erickson KI, Chappell MA, Johnson CL, Kien- zler C, Knecht A, Drollette ES, Raine LB, Scudder MR, Kao SC, Hillman CH, Kramer AF (2016) Aerobic tness is associated with greater hippocampal cerebral blood  ow in children. Dev Cogn Neurosci 20:52–58
  10. Erickson KI, Prakash RS, Voss MW, Chaddock L, Hu L, Morris KS, White SM, Wojcicki TR, McAuley E, Kramer AF (2009) Aerobic fitness is associated with hippocampal volume in elderly humans. Hippocampus 19(10):1030–1039
  11. Rendeiro C, Rhodes JS. (2018). A new perspective of the hippocampus in the origin of exercise-brain interactions. Brain Struct Funct. 2018 Apr 18. doi: 10.1007/s00429-018-1665-6. [Epub ahead of print]
  12. Kaplan R et al., (2012). Movement-related theta rhythm in humans: coordinating self-directed hippocampal learning. PLoS Biol. 2012;10(2):e1001267. doi: 10.1371/journal.pbio.1001267. Epub 2012 Feb 28.
  13. Lega BC, Jacobs J, Kahana M, (2012). Human hippocampal theta oscillations and the formation of episodic memories. 2012 Apr;22(4):748-61. doi: 10.1002/hipo.20937. Epub 2011 Apr 27.
  14. Malykhin NV, Bouchard TP, Camicioli R, and Coupland NJ (2008). Aging hippocampus and amygdala. Neuroreport 19, 543–547
  15. van Praag H, Shubert T, Zhao C, Gage FH (2005) Exercise enhances learning and hippocampal neurogenesis in aged mice. J Neurosci 25(38):8680–8685
  16. Neeper SA, Gomez-Pinilla F, Choi J, Cotman CW (1996) Physical activity increases mRNA for brain-derived neurotrophic factor and nerve growth factor in rat brain. Brain Res 726:49–56
  17. Trejo JL, Llorens-Martin MV, Torres-Aleman I (2008) The effects of exercise on spatial learning and anxiety-like behavior are mediated by an IGF-I-dependent mechanism related to hippocampal neurogenesis. Mol Cell Neurosci 37:402–411
  18. Speisman RB, Kumar A, Rani A, Foster TC, Ormerod BK (2013) Daily exercise improves memory, stimulates hippocampal neurogenesis and modulates immune and neuroimmune cytokines in aging rats. Brain Behav Immun 28:25–43
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