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Freitag 21 Juni 2019

Häufiger bewegen wichtig fürs Gedächtnis

Sitzen wird inzwischen schon als „neues Rauchen“ bezeichnet. Bei mehr als halbstündigem Sitzen bildet der Körper Entzündungsfaktoren, die alle physiologischen Systeme negativ beeinflussen. Auch unser Gehirn ist davon als Teil des zentralen Nervensystems betroffen.

 

Längeres Sitzen in stets gleicher Haltung erhöht das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und vorzeitigen Tod. Bei mehr als halbstündigem Sitzen bildet der Körper Entzündungsfaktoren, die alle physiologischen Systeme negativ beeinflussen, darunter auch das Gehirn.

 

Eine neurobiologische Studie zeigt, dass häufigeres Bewegen wichtig für das Gedächtnis ist. Längeres Sitzen scheint sich negativ auf die Gedächtnisfunktion(en) auszuwirken und es liegen Hinweise darauf vor, dass Bewegung für Lernprozesse wichtig ist. Das Gedächtnis ist für die Speicherung gelernter Informationen zuständig und Lernen bedeutet, sich durch die Bildung neuronaler Netze neues Wissen und neue Fähigkeiten anzueignen. Aber was genau passiert im Gehirn?

Medialer Temporallappen

Nordamerikanische Wissenschaftler gelangen in PLOS ONE zu dem Schluss, dass viel Sitzen mit dem Dünnerwerden des medialen Teils des Temporallappens (MTL) bei Erwachsenen assoziiert ist. Der mediale Temporallappen mit Hippocampus ist für die Zwischenspeicherung von neuem Wissen über Fakten und Ereignisse zuständig. Ein Dünnerwerden des MTL kann ein Vorbote von kognitivem Verfall und Demenz bei Menschen ab dem mittleren Alter sein.

 

Die Studie stützt sich teilweise auf Fragebögen (International Physical Activity Questionnaire), die von 35 nicht-dementen Erwachsenen in der Altersgruppe von 45 bis 75 Jahren ausgefüllt wurden. Die in diesen Fragebögen gemachten Angaben wurden kodiert und anschließend ausgewertet. Außerdem wurden die Teilnehmer der Studie einem MRT-Scan unterzogen, mit dem detaillierte Bilder des MTL aufgenommen wurden. Die Wissenschaftler stellten fest, dass langes Sitzen ein signifikanter Prädiktor für MTL-Verdünnung ist und dass ganztägiges Sitzen nicht mit einer Stunde intensiver Bewegung kompensiert werden kann.

 

Die Studie beweist nicht, dass häufiges Sitzen zu einer Verdünnung von Gehirnstrukturen führt, aber sie beweist sehr wohl, dass ununterbrochenes (lang andauerndes) Sitzen zu einer MTL-Verdünnung führt. Die Wissenschaftler planen eine Folgestudie, in der eine Gruppe von Menschen über einen längeren Zeitraum verfolgt werden soll. Auf diese Weise soll festgestellt werden, ob Sitzen die Hauptursache für das Dünnerwerden des MTL ist und welche Rolle gegebenenfalls Geschlecht, ethnische Abstammung und Körpergewicht bei langem Sitzen für die Gesundheit des Gehirns spielen.

Schneller bewegen, schneller lernen

Eine weitere neue Studie, die in Portugal durchgeführt und in der Zeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht wurde, zeigt, dass Mäuse besser lernen, wenn sie sich schneller bewegen. Die beteiligten Wissenschaftler arbeiten schon seit Jahren daran, mehr Einblick in die zelluläre Plastizität und die Art und Weise, wie sich beim Erlernen motorischer Aufgaben neuronale Verbindungen im Kleinhirn (Cerebellum) verändern, zu gewinnen. Das Cerebellum erfüllt eine ganze Reihe von Funktionen in den Bereichen (Fort-) Bewegung und Gleichgewicht, Kognition und Erlernen komplexer Bewegungsmuster. Es kalibriert und verfeinert Bewegungen in einer veränderlichen Umgebung, um Bewegungen in sehr präziser Weise zu koordinieren. Um die mit dem Lernen verbundenen zellulären Veränderungen im Kleinhirn zu verstehen, untersuchten die Forscher zunächst eine klassische konditionierende Lernaufgabe.

 

Bei diesen Experimenten mussten die Mäuse lernen, ihre Augen als Reaktion auf einen Blitz (visueller Stimulus) beim Laufen in einem Laufrad zu schließen. Das Experiment misslang zunächst, weil die Laufgeschwindigkeit der Mäuse nicht berücksichtigt wurde. Nachdem die Laufgeschwindigkeit berücksichtigt wurde, zeigte sich ein bemerkenswerter Kausalzusammenhang. Schnell laufende Mäuse zeigten besser Lernleistungen als Mäuse in langsam rotierenden Laufrädern. Als nächstes wollten die Wissenschaftler den zu diesem Befund führenden Mechanismus ergründen. War die Wirkung des schnellen Laufens auf das Lernen spezifisch für das visuelle System? Konnten die Mäuse durch das Laufen besser sehen und daher auch besser lernen?

 

Dazu kamen die Mäuse erneut ins Laufrad. Nun mussten sie lernen, die Augen beim Wahrnehmen anderer Arten von Sinnesreizen zu schließen (zum Beispiel beim Hören eines Tons oder Spüren einer Vibration an ihren Schnurrhaaren). Wiederum zeigte sich, dass die Laufgeschwindigkeit das Lernverhalten auch beim Anbieten ganz unterschiedlicher Reize beeinflusst. Mit einer anderen Technik (Optogenetik), bei der spezifische Neuronen direkt mit Laserlicht stimuliert werden, wurden Moosfasern aktiviert. Es zeigte sich eine Erhöhung der Lernfähigkeit. Das bedeutet also, dass auch eine direkte Stimulation von Hirnfasern, die mit dem Kleinhirn verbunden sind, die Lernfähigkeit steigert. Eine der Implikationen dieser Studie besteht daher darin, dass nicht nur schnelles Bewegen, sondern auch die direkte Stimulation von Moosfasern eine Rolle beim Lernen spielt.

Fazit

Es zeigt sich deutlich, dass häufiges Bewegen Vorteile bringt. Zahlreiche aktuelle Studien zeigen einen Rückgang der Gesamtmortalität, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck, CVa, Typ-2-Diabetes, Darmkrebs und Brustkrebs bei ausreichender körperlicher Aktivität Außerdem steigen kardiovaskuläre und muskuläre Fitness, verbunden mit einem gesünderen Körpergewicht und einer gesünderen Körperzusammensetzung.

Literatur

Siddarth P, Burggren AC, Eyre HA, Small GW, Merrill DA (2018) Sedentary behavior associated with reduced medial temporal lobe thickness in middle-aged and older adults. PLoS ONE 13(4): e0195549. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0195549

Locomotor activity modulates associative learning in mouse cerebellum

Catarina Albergaria, N. Tatiana Silva, Dominique Pritchett, Megan R. Carey

bioRxiv 099721; doi: https://doi.org/10.1101/099721